电力系统优化调度是电力工业日常生产和运行的重要环节。常规电力系统调度问题的研究对象为发电机组(即电源调度),通过调度制定其最优经济运行方案。随着电力系统智能化、信息化发展,输电网拓扑结构变换(即结构调度)、用电侧柔性负荷的调度(即负荷调度)成为可能。同时,风电、光伏等不确定性可再生能源渗透率的增高,也给电力系统调度带来较为严峻的挑战。因此,计及可再生能源出力的不确定性,建立考虑电源、结构、负荷的电力系统综合调度机制,以提升电网运行经济性和对可再生能源的消纳能力,已成为国家能源战略发展和电力公司运营决策中的重大问题。本文结合国家杰出青年科学基金项目(项目号:51725701)的部分内容开展研究,对含新能源电力系统电源调度、结构调度、负荷调度、源网荷综合调度等开展了研究与探索,重点研究了计及线路开断和变电站母线分裂的电力系统结构调度、计及需求响应的负荷调度、含可再生能源的源网荷综合调度等问题。导体周围气象条件对架空输电线路的输电能力有较大影响,进而影响电力系统结构调度中线路最优开断方案。为此,基于导体热平衡方程,得到架空线动态容量评估模型。基于该模型,计算预测气象条件下线路的增容率,进而评估其动态最大输送容量。基于该动态输送容量,结合可开断线路资源,建立了计及线路开断和机组调度的电力系统优化运行模型。模型以运行成本最小为目标,线路开断状态由二进制变量表征,动态输送容量嵌入线路潮流约束。将模型应用于修改的IEEE RTS-79系统,结果表明:架空线路动态容量评估会影响基于线路开断的结构调度方案,改变系统运行性能。有利气象条件下,考虑架空线动态容量实施计及线路开断的电力系统结构调度,可提升系统运行经济性,促进可再生能源的消纳。通过变电站母线分裂技术,可有效改变输电网的拓扑结构。通过分析变电站主接线结构的母线分裂能力,建立了计及母线分裂和机组调度的电力系统优化运行模型。该模型以日前运行成本最小为目标,计及了发电机组、线路等的运行约束,同时通过连接关系变量对日前结构调度中变电站内不同母线间以及发电机、线路、负荷等元件与母线间的连接关系进行刻画,实现了对常规机组和输电网结构的协同调度。将模型应用于修改的IEEE RTS-79系统,结果表明:在无风电和大规模风电接入场景下,变电站母线分裂技术可使系统日前调度的发电成本分别下降6.18%和5.81%,且提升了电网对大规模可再生能源的消纳能力。为了挖掘需求响应技术和具有广阔应用前景的新兴氢储能技术对电力系统运行经济性的提升作用,建立了综合考虑多种需求响应形式和含氢储能能量枢纽的电力系统负荷调度模型。模型中,从实时电价对用户用电行为的调控以及电网对可调度负荷的直接控制两方面,建立了考虑价格型和激励型需求响应的负荷调度模型,并计及了氢储能的调度特性。该模型以运行成本最低为目标,考虑了需求响应约束、氢储能约束、常规运行约束等。将负荷调度模型应用于修改的IEEE RTS-79系统中,结果表明:所建立模型可以有效制定日前电价,确定激励型需求响应和含氢储能能量枢纽的调度计划,以提升电网运行经济性并促进可再生能源消纳。电力系统源、网、荷侧资源的灵活互动是提升电力系统运行经济性的有效方式,本文建立了含可再生能源电力系统的电源、结构和负荷随机综合优化调度模型。模型以运行成本最低为目标,集成了光热发电技术、输电网结构调度技术、负荷侧需求响应技术以及氢储能技术等,可以实现源、网、荷侧可调度资源的深度互动与协同调度。该随机综合调度模型包含两阶段,一阶段用于决策常规机组、氢储能能量枢纽、光热电站的启停状态,确定输电网结构调度方案和日前实时电价;二阶段确定在各可再生能源出力场景下常规机组、光热电站、氢储能、激励型需求响应的调度方案。其中场景生成过程基于拉丁超立方抽样法,并基于K-means聚类的场景削减技术以减少场景数。将模型应用于修改的IEEE RTS-79系统,算例表明:本文提出的电力系统综合调度模型可以有效提升电力系统的运行经济性和对可再生能源的消纳能力。