电力工业是我国化石能源消耗的主要行业,其碳排放量占全国总排放量的比重将近40%。在低碳经济环境下,电力工业生产所造成的碳排放量将受国家的整体减排政策和减排模式所制约,同时,碳交易机制、低碳技术的引入,也将给电力工业的发展带来深远的影响。作为保证电力工业健康发展的有效手段,电力系统的规划工作需要适应当前发展低碳经济的要求。本文结合低碳经济模式下出现的新要素,研究电力系统电源与电网规划的相关问题,取得了以下成果和结论：(1)分析低碳电力技术、碳交易机制和超额碳排放经济性惩罚机制等低碳要素的影响并进行数学建模。同时,重点分析了碳捕集电厂的能流特点和运行特性,推导碳捕集电厂的"T-R"(Total generation output of CCP-Running consumption of carbon captute system)和"N-R"(Net generation output of CCP-Running consumption of carbon captute system)运行约束区间,明确碳捕集电厂的主要运行约束。(2)针对不同负荷时段电力需求的特点和碳捕集电厂的发电—捕碳协调特性,基于满足系统负荷需求并最大化捕碳效益的原则,提出碳捕集电厂的分时段发电出力模型和详细运行优化方法；建立了低碳经济下考虑碳捕集电厂的电力系统运行优化模型,将发电系统碳排放费用引入目标函数,能够全面地评估低碳经济下电力系统的运行优化问题。以3机6母线系统和IEEE-118节点的54机系统为例,对该模型和方法的有效性进行验证。(3)针对碳捕集电厂的捕碳出力同时具有碳减排和快速旋转备用的双重功能,将碳捕集电厂的捕碳出力作为一种新型的备用源考虑进电力系统的旋转备用优化问题中,建立低碳经济下的电力系统旋转备用优化模型。模型以综合费用最低为目标函数,包括了提供旋转备用的运行成本、系统的电量不足损失费用以及碳排放费用,能够全面地评估低碳经济下电力系统的旋转备用需求。针对IEEE-RTS-96测试系统进行旋转备用的优化研究,并对模型的主要参数(包括碳交易价格、碳排放限额、失负荷的单位经济价值VOLL等)以及碳捕集电厂的引入作了影响分析。(4)结合国家社会经济和工业化发展阶段与整体碳排放的关系,提出了考虑国家发展规划期内总额度约束的“四区间”碳排放轨迹模型,并在此基础上建立了低碳经济下基于碳排放轨迹约束的电力系统电源规划模型。该模型在电力工业总体排放轨迹约束的框架下考虑规划期内逐年的碳排放约束,将发电系统运行的碳排放和碳捕集电厂的规划问题作为研究的重点,将碳排放量带来的经济成本和碳捕集电厂的建设成本计入目标函数。针对中国某省级电力系统,分析不同碳减排模式下系统电源规划的结果及其影响,并对碳交易价格、碳捕集系统投资成本进行敏感性分析,验证模型的适应性和实用性。(5)结合电网对系统碳排放及新能源利用的影响,分析了由输电容量不足导致发电系统弃风／弃水的产生机理及其模糊化计算方法；并提出一种低碳经济环境下考虑最大化利用清洁电源的输电网过负荷调整策略。在此基础上,将输电网络损耗、输电容量不足引起的弃风／弃水等间接引起的碳排放费用引入目标函数,建立了低碳经济环境下的输电网规划模型。应用模型对新英格兰10机39节点系统进行电网规划模拟分析,并将结果与常规模型对比,验证模型的适应性和实用性。