近年来,电力高峰负荷的持续增长以及间歇式能源的迅猛发展使得电力系统源荷双侧面临着更大的不确定性以及不可预测性,增加了电力系统对于不同时间尺度下运行备用的需求。以聚合空调负荷为代表的需求侧资源由于其控制灵活、分布广泛、投资成本低的优势,成为提供运行备用,从而提升电力系统可靠性水平的有效途径。由于空调负荷的开关周期性运行特性,以及空调用户的随机设定温度调整行为,使得空调负荷提供的运行备用具有更加复杂的动态响应特性。然而,现有研究中缺少能够反映聚合空调负荷提供运行备用过程中动态响应特性的解析性模型,给空调负荷的控制策略优化以及纳入此运行备用的电力系统分析带来困难。一方面,由于缺少聚合空调负荷动态响应特性的考虑,现有空调负荷作为电力系统运行备用的调控策略无法保证在不同持续时间需求下不同备用容量的灵活提供。另一方面,聚合空调负荷的动态响应特性以及不确定性需要纳入电力系统可靠性评估,使得电力系统的风险水平能够得到更加准确的预判。为了解决以上难点,本文分别从聚合空调负荷提供电力系统运行备用的动态响应模型、聚合空调负荷灵活提供电力系统运行备用的调控策略、考虑该运行备用动态特性的电力系统可靠性评估这三个方面展开研究。首先,通过分析空调负荷提供电力系统运行备用的机理,建立了聚合空调负荷提供电力系统运行备用的控制框架,以及基于安全协议的空调负荷本地温度控制模式。以此为基础,抽象出聚合空调负荷提供备用过程中运行模式的迁移过程,提出能够反映空调负荷提供电力系统运行备用过程中动态响应特性的聚合功率解析模型。其次,考虑空调负荷提供电力系统运行备用动态过程中的超前-滞后反弹现象,从容量尺度和时间尺度上建立能够反映该反弹特性的运行备用评估框架。以此为基础,提出了空调负荷分组顺序投入和恢复策略,实现对于超前-滞后反弹的完全抑制,从而使得聚合空调负荷能够灵活提供不同备用容量和持续时间要求的运行备用,达到充分利用空调负荷的可调度潜力的效果。最后,根据空调负荷提供电力系统运行备用过程中的聚合功率解析模型,利用半不变量法得到考虑环境温度的波动性以及用户调整设定温度的随机行为后的聚合功率概率分布。以此为基础,建立了聚合空调负荷提供电力系统运行备用的多状态模型,采用Lz变换建立了包含多种发电服务商和备用服务商的多状态模型的电力系统可靠性评估框架。此方法使得聚合空调负荷在备用提供过程中的动态响应对于电力系统可靠性的影响能够得到准确评估,从而为电力系统的运行决策提供依据。