越来越多的国家逐渐重视并开始深入挖掘环境友好型的可再生能源发电设备的可用性和潜在价值。随着分布式电源(distributed generator,DG)在配电网中内渗透率的提高,以及特高压输电工程在跨区域电网之间的建设加快,地区输电网内的部分发电机开始退出运行,以避免输—配电网接口处出现功率倒送。发电机的停运会使得输电网内基于发电机的无功备用量减少,同时,安装新的无功功率补偿装置会额外增加电网的投资和维护成本,因此,输电系统管理者(transmission system operator,TSO)正在积极寻找低成本且可供灵活调度的无功资源,其中之一就是配电网的无功灵活性。配电网内的一些资源,例如光伏系统(photovoltaic,PV)、风力发电机(wind turbine,WT)、储能系统(battery storage system,BSS)、电动汽车等,具有利用并网逆变器产生/吸收无功功率的能力,因而配电网具有提供无功辅助服务方面的优势。配电网向上层级电网提供无功辅助服务的行为已经被欧洲许多国家通过法规文件认可,即配电系统运营商(distribution system operator,DSO)可以通过向输电网提供无功功率支持从而参与到无功市场中。因此,本文工作的目的在于充分挖掘配电网的无功灵活性,并且通过输电网无功优化的方式更加合理高效地利用配电网的无功灵活性,本论文主要研究内容可归纳为如下三个方面:首先,PV作为配电网中分布最广、数量最多的发电资源,其总安装容量大体决定了配电网的整体发电水平,而PV的有功出力值很大程度上受到瞬时天气状况(如云层移动)的影响,而有功出力的波动性与随机性为系统的运行规划带来了挑战。因此,在对配电网无功灵活性进行估算之前,有必要对PV的有功出力波动水平进行预测。本文建立了隐马尔可夫模型对PV的日前出力波动水平进行预测,并对PV的最大无功出力值进行估算。同时,由于配电网内无功灵活性资源类型多样,无功输出控制机理各不相同,本文通过建立其它类型无功资源(如:BSS、SVC、OLTC)的数学模型,以期为电网管理者进行不同类型无功资源调用时提供理论参考。其次,在配电网现有的电源有功运行点和潮流约束的基础上,本文提出了一种快速、准确估算配电网无功灵活性的方法,首先建立分别以配电网根节点无功功率上、下限为目标函数的优化模型,为了在控制变量调节范围已知的情况下快速得到配电网根节点的无功容量,将优化模型转化为区间潮流模型,采用改进的Krawczyk区间迭代算法求解该问题,并与采用直接优化算法求解的计算结果进行准确性比较。通过仿真算例对负荷水平、发电设备有功运行点、配电网根节点电压幅值、电压约束等因素进行分析,得到尽可能最大化配电网无功灵活性的理想条件。同时,为了配合离散调节的无功资源的使用,绘制配电网根节点有功-无功调节曲线,给出无功资源的具体投切策略,更大程度地发挥配电网根节点的无功调节能力。最后,现有的TSO-DSO无功协调优化主要侧重于输电网与配电网两层级电网在连接口交换无功功率合理性、可行性的研究,而缺少对输电网内多类型无功资源(包含配电网无功灵活性)的协调优化工作,因此,本文从定义影响输电网无功资源调节性能的指标出发,对无功资源进行重要度打分,明确运行时无功资源调用的先后顺序。建立了以降低网络损耗、减少电压偏差、提高无功资源效用为目标的输电网多目标无功优化模型,分析配电网无功灵活性为输电网无功运行带来的作用。由于无功优化问题中,有功与无功运行点无法简单解耦,在求解优化模型上复杂程度较高,因此,本文利用泰勒二阶展开式对潮流方程中的三角函数进行化简,在降低计算复杂度的同时保证结果的准确性,对于线性化后的多目标优化模型,采用法线边界交叉法求Pareto解集,并给出折中解。