随着能源与环境问题日渐凸显,风力发电因其技术成熟、清洁可再生、储量巨大等优势得到了迅速发展。在风电并网容量不断增加的同时,风电自身的不确定性对电网的经济调度和安全稳定运行都带来了巨大挑战。因此,针对风电功率的概率特征建模,准确合理地描述风电的不确定性,为含风电场电力系统的风险分析、经济调度等调控措施的制定提供必备的概率信息,将有助于降低风电并网的运行风险,提高系统消纳风电的能力。本文分别利用风电的长期运行数据和功率变化量构建了风电功率的纵向时刻概率模型和变化量Markov链模型,并从日前调度计划风险分析和在线风险分析两方面,分别论述了两个模型的应用场景,主要内容如下：(1)构建了纵向时刻Markov链模型,改进了传统Markov链模型的状态空间划分方法,提供了具有时刻针对性的转移概率矩阵集合。结合课题组已有成果对风电功率纵向时刻分布特征的总结,提出了风电功率纵向时刻概率模型,包括纵向时刻概率分布模型和纵向时刻Markov链模型,分别描述了风电功率在各纵向时刻的固有分布规律和时刻间的固有转移规律。以风电功率预测为例说明所提模型的改进效果,经算例验证,本文模型和方法相对于常规风电功率Markov链模型的预测方法取得了更高的预测精度。风电功率纵向时刻概率模型是风电长期运行数据的时刻规律性总结,具有鲜明的时刻特征和稳定的概率特性,能够完整地描述风电分布和变化情况,可以为含风电场电力系统的优化调控提供概率参考。(2)基于风电功率纵向时刻概率模型,提出了含风电场电力系统的目前计划风险分析方法,在日前计划执行前,事先对风电随机出力可能引起的运行风险进行分析。以支路越限风险为研究对象,定义了支路越限严重度函数,描述支路潮流临近支路热稳定极限的程度；利用纵向时刻分布模型,定义了单时刻独立风险指标,表征某时刻风电随机性可能引起的支路潮流越限风险；利用纵向时刻Markov链模型,定义了时刻间关联风险指标,表征时刻间风电出力状态变化引起的风险变化。仿真算例表明,所提风险分析方法能够完整地描述风电随机出力和波动引起的系统运行风险及其变化情况,为日前计划的制定和调整提供参考。(3)提出了风电功率变化量的Markov链模型,直接描述风电功率在相邻时刻变化量的概率特征；基于所提变化量模型,提出了含风电场电力系统运行状态的快速预估方法和在线风险分析方法。仿真算例以并网点电压为观察对象,在不同风电渗透率下,分析了风电不同程度的波动引起的系统状态变化和风险；算例结果表明,所提模型及状态预估和在线风险分析方法,能够满足含风电场电力系统在线风险分析的特点和要求,快速准确地预估风电的变化情况和系统运行状态,为运行决策者采取应对风电随机波动的预防控制措施提供参考信息。