备用优化是电力系统调度的关键问题之一,是确保电力系统安全、稳定运行的基础。随着可再生能源的大规模接入电力系统,可再生能源的不确定性会影响电力系统安全运行,备用的意义和地位显得尤为重要。而随着高比例可再生能源广泛接入电力系统,传统的备用决策理论面临困境,主要体现在三方面:其一,以往对备用的爬坡能力仅做简单分析,未充分考虑备用的响应过程,进而高估了备用提供容量的能力,导致在实际调用时,可调用容量不足;其二,传统的备用优化模型仅配置数量充足的备用容量,未充分考虑备用的响应过程,进而高估了备用提供能量的能力,导致在实际调用时,可交付能量不足;其三,传统的备用由火电机组来提供,而可再生能源在电力系统中渗透率越来越高,逐渐成为系统中的主力电源,使得传统的具有很强调节能力的火电厂被逐渐替代,因此传统的备用资源会日渐匮乏,成本日益高昂,仅由火电机组提供备用的决策理论逐渐无法满足需求。为此,本文以备用优化为主题,以响应过程为线索展开研究,基于成本/效益折中优化理念,确保备用容量的可用性和备用能量的可交付性,此外,考虑风电主动参与电网调度运行且提供备用,并且考虑风电备用的可靠性,以扩展备用资源的来源,缓解传统备用资源的压力。主要工作和成果如下:首先,传统的备用决策理论中,备用优化往往基于阶梯状调度模型,对备用的爬坡能力仅做简单分析,未充分考虑备用的响应过程,进而高估了备用提供容量的能力。为此,本文建立基于功率轨迹调度的备用优化模型,考虑受爬坡能力限制的备用响应过程,以确保在需要调用备用时,备用容量可以有效响应。模型中同时计及风电出力、负荷和机组故障的不确定性,建立可靠性成本模型,基于成本效益/折中优化理念,对备用进行最佳决策。其次,传统的备用决策理论中,未充分考虑备用的响应过程,混淆了备用容量和备用实际可交付能量的概念,进而高估了备用提供电能的能力。为此,本文在基于功率轨迹调度的基础上,同时考虑备用能量的可交付性,精细化分析备用在实际响应过程中真正能够提供的能量,重新建立可靠性成本模型,并对可靠性成本模型进行进一步的线性化处理,以决策出更切实可靠的备用优化方案。最后,随着风电的大规模开发、高比例并网,传统电源会被逐渐替代,传统备用资源也会逐渐匮乏,因此需要挖掘系统中提供备用的潜力,扩展备用资源的来源。为此,本文提出一种考虑风电备用可靠性的备用优化模型,利用风电出力的概率分布信息,分析风电可以提供的备用以及风电备用的可靠性,并将风电备用可靠性纳入弃风、失负荷成本的计算过程中,建立可靠性成本模型,基于成本/效益折中优化理念,对传统备用和风电备用进行联合优化。最后,通过进一步的线性化处理,将模型转化为一个混合整数线性规划问题进行求解。