在传统能源储备和环境污染日益紧张的今天,风力发电作为一种清洁的能源,在世界范围内得到了越来越多的重视,其应用也得到了迅猛的发展。然而,由于风力发电固有的间歇性和波动性,其大规模的接入使电力系统的结构形态和运行特性发生了巨大的变化,同时也对电网的输送和调峰能力等提出了更高的要求。在此背景下,本文考虑到风电接入后电力系统中随机因素的概率分布的不确定性,在系统规划方法和运行策略两个方面开展了一系列的研究。具体研究内容主要包括：1.提出基于最大熵原理的风电并网容量优化方法。首先,采用半不变量法计算得到电力系统中随机潮流的若干阶矩的信息。其次,根据最大熵原理,基于随机潮流的部分信息,求解其最符合实际的概率分布,从而刻画出一个较为准确的不确定性环境。在此基础上,采用机会约束描述电力系统安全运行要求,以最大化风电并网容量为目标,建立风电并网容量优化模型,从而充分利用风能。2.提出含风电系统的发电调度策略优化方法。首先在系统运行点处对潮流方程进行线性化,进而提出应对风电功率和负荷波动的发电调度策略数学模型。其次,以使发电成本最小为目标,考虑系统线路不过负荷以及常规机组出力上下限等约束,建立发电调度策略优化模型。随后,采用结合最大熵模型的模式搜索法求解该模型,其中在调度策略的参考解下,基于最大熵原理寻找系统中线路有功功率等随机潮流变量最符合实际的概率分布。最后,在算例分析中将文中提出的方法与Monte Carlo法以及基于Gram-Charlier级数展开理论的方法进行比较。3.提出一种考虑风电功率概率分布不确定性的输电系统规划方法。该方法可保证求得的电网规划方案在风电功率任意一种可能的概率分布下均满足输电系统安全运行要求,同时最小化投资成本。首先采用概率分布鲁棒机会约束优化模型描述含风电场的输电网规划问题,然后综合运用S-lemma、矩阵Schur补性质等消去该优化模型中的随机变量,并将其转化为含有矩阵不等式的确定性模型,进而采用基于线性矩阵不等式优化的遗传算法进行求解。基于实际电网的算例说明了文中提出方法的可行性和有效性。4.提出含风电场电力系统的概率分布鲁棒备用优化调度方法。针对风电功率概率分布的不确定性,采用概率分布鲁棒联合机会约束规划模型来描述电力系统备用优化调度问题。该模型可同时求得最优的常规机组发电计划、备用购买容量以及备用调度策略,并且保证在任何一种风电功率可能的概率分布下,系统的安全运行水平要求都能得到满足。为求解概率分布鲁棒联合机会约束规划模型,可根据S-lemma和矩阵Schur性质等将其转化为含有双线性矩阵不等式的确定性模型,进一步采用循序凸优化算法逐渐趋近模型的最优解。5.提出基于风险的含风电场电力系统概率分布鲁棒备用协调优化方法。将风电功率预测视为确定的预测值和具有随机性的预测误差两部分,其中预测误差的概率分布未知。针对风电功率预测误差概率分布的不确定性,提出基于条件风险价值概念的风电备用容量确定方法。进一步地,考虑系统中多种备用之间的协调以及常规机组爬坡约束等,建立基于概率分布鲁棒联合机会约束规划的备用协调优化模型,从而求得在风电功率预测误差任何一种可能的概率分布下均能满足系统安全运行要求的备用购买容量及调度策略,同时最小化常规机组发电和备用容量购买的总成本。算例分析中还将文中提出的方法与假设风电功率预测误差服从正态分布的方法进行比较,结果显示了文中提出方法的有效性。本文提出的规划方法与运行策略为大规模消纳风电提供了新的思路,同时也进一步丰富了现有的电力系统规划与运行的理论体系和应用方法。