在气候变化、严重环境污染以及能源危机的三重压力下，大力发展高比例可再生能源并网发电成为最主要、最根本的解决方式。我国政府已经向国际社会承诺在2020年非化石能源占比达到15％，2030年达到20％。截止到2016年我国风电和光伏发电装机容量为2.3亿千瓦，仅占发电总装机容量的13.7％。但我国却遭遇了严重的弃风、弃光现象，除了可再生能源与火电博弈、资源分布和输电通道等问题以外，弃风、弃光的主要原因是电力系统不够灵活，不足以消纳如此多的可再生能源。且我国的资源禀赋以及火电的发电成本决定了未来以及很长一段时间，我国发电装机仍然以火电为主。因此研究促进大规模可再生能源并网的电力系统的灵活性改造技术路线与政策措施，特别是火电机组灵活性改造能够提供的灵活性潜力并评价其潜力显得尤为重要，也迫在眉睫。　　本文首先在研究风电和光伏发电特性的基础上，研究大规模可再生能源并网对电力系统的影响机制，其次研究电力系统灵活性定义，灵活性资源及其属性以及国内外评价电力系统灵活性的指标和方法，确定了电力系统灵活性改造的方向。　　其次，基于常规机组出力曲线推导并建立了火电机组灵活性改造的灵活性潜力模型，并基于此模型，应用非线性规划法研究了IEEE10机39节点系统的爬坡改造和深度调峰改造后提供的灵活性潜力以及灵活性潜力受爬坡率和调峰深度的影响机制，并定义了上爬坡弹性系数，下爬坡弹性系数和深度调峰弹性系数，定性和定量地刻画了爬坡改造目标和深度调峰改造目标的范围。　　再次，采用最小二乘法拟合了灵活性改造成本和灵活性电量发电成本与调峰深度的函数关系，并建立了灵活性电量补偿收益函数。基于经济学原理，以600MW机组灵活性改造的边际成本和边际收益函数，从微观角度推演了发电企业经营者灵活性改造的经济决策依据。　　然后，基于MATLAB和CPLEX12.5求解器，利用混合整数规划算法就IEEE10机39节点系统灵活性改造前后，在风电-抽水蓄能电站、光伏-储能联合运行下，考虑跨区输电能力，对系统能够消纳最大风光电的目标函数进行优化分析，研究火电灵活性改造和功率波动柔性约束等电力系统灵活性改造对风光电消纳的影响机制。研究结果表明:抽水蓄能电站和储能设备的确能够平抑风光发电的波动性，火电机组深度调峰能够促进风光电并网消纳，但在装机负荷比不变的情况下，增加风光装机容量，存量火电机组灵活性改造提供的灵活性已不足以支持更多风电和光伏发电入网，需要增加抽水蓄能电站电站和储能设施，或者功率波动约束条件柔性改造促进风光电并网消纳。　　最后，本文研究了2005年以来，中国的可再生能源支持政策以及我国的上网电价制演变过程，并研究了国际上的可再生能源配额制实施成功的案例对我国可再生能源配额制的启示，以及当前我国火电灵活性改造的相关政策和激励机制，提出我国促进可再生能源消纳的政策建议。　　通过上述研究工作，本文的主要创新点有:　　一是由净负荷曲线，根据火电机组爬坡改造和深度调峰改造功率变化，推导并建立了火电机组灵活性改造后提供的灵活性潜力模型，用于研究常规机组灵活性改造的潜力评价。　　二是研究IEEE10机39节点系统的灵活性改造后提供的灵活性潜力及其受爬坡率和调峰深度的影响机制，定义了上爬坡弹性系数、下爬坡弹性系数和深度调峰弹性系数，用于定性、定量的描述爬坡率改造目标和调峰深度改造目标。　　三是构建了火电机组灵活性改造成本和灵活性电量发电成本对调峰深度的函数关系，建立了灵活性收益函数;在此基础上基于边际分析法研究了机组灵活性改造的最优决策问题，在既定的改造激励约束条件下，推演了发电厂灵活性改造深度的最优决策区间，推导了适度补偿、补偿不足、过度补偿的边界条件。此项工作对制定灵活性改造激励政策有理论借鉴价值。　　四是在一个高比例风光并网的系统中，考虑火电灵活性改造和跨区输电提供的灵活性，界定了柔性深度调峰约束条件和柔性爬坡约束条件，基于混合整数规划构建了风电-抽水蓄能电站和光伏-储能联合运行模型，采用CPLEX12.5求解器评价了24小时内IEEE10机39节点系统中风蓄、光储联合出力的火电机组灵活性改造前后风电和光伏出力最大的资源配置情况，并研究了各种典型情景下火电灵活性改造对风光消纳的促进作用。