近年来,受环境污染和化石燃料短缺问题驱动,能源消费绿色低碳转型已经达成广泛共识,推动全球能源绿色低碳转型的基本框架正在形成。在此背景下,风力、太阳能等间歇性可再生能源(Variable Renewable Energy Sources,VRES)发电技术得到快速发展。然而,VRES出力因其资源禀赋特征呈现出波动性,对安全稳定高效运行严格要求的电力系统带来了巨大挑战。围绕系统灵活调节能力而新诞生的“电力系统灵活性”概念提供了解决问题的新思路。电力系统灵活性特征分析是灵活性研究的基础环节。系统性地阐述灵活性基本概念、分析灵活性基本机理、总结灵活性基本特性,为后续解决系统功率波动问题提供理论支撑。本文紧扣系统波动性核心特点,对比电力系统可靠性分析理论,界定了灵活性所针对的问题、研究内涵和研究方法。在此基础上,由传统电力平衡等式,推导出了电力系统灵活性基本机理,即灵活性平衡等式。进而分析、归纳出了灵活性的基本特性。电力系统灵活性评价是灵活性研究的核心环节,建立一套合理实用的灵活性评价指标是后续开展灵活性资源优化运行、配置的基础。为此,本文从调度运行的角度,针对含VRES的电力系统灵活性评价指标和评价方法开展深入研究。首先考虑VRES出力和负荷波动性的空间性、时间性和方向性的特点,采用差分方程建立考虑VRES与负荷聚合效应的净负荷波动性模型。进而,从调度运行角度提出了 10个用于含VRES电力系统的节点灵活性评价指标:最大上/下调节能力、已用上/下调节能力、可用上/下调节能力、不足上/下调节能力和不足上/下调节电量。随后,考虑负荷平衡、线路潮流约束、灵活性资源调节能力约束,给出指标的计算模型。并基于改进IEEE39节点系统进行算例分析,结果表明所提指标同时考虑了灵活性的空间性、时间性和方向性、以及灵活性资源的调节能力,详细刻画了系统各时刻的灵活性分布情况。灵活性资源优化运行是灵活性研究的根本目标。为提高系统抵御功率波动风险能力,本文建立了考虑净负荷波动区间的灵活性优化调度模型。其中,系统的波动性通过净负荷预测值及其波动区间表征。灵活性资源考虑了常规火电机和储能设备,其灵活调节模型采用仿射方法建立。模型以火电机组和储能设备运行成本最小为优化目标,考虑了机组的启停、爬坡和技术出力、储能的充放电功率和容量、负荷平衡、以及线路潮流等运行约束；同时,增加了火电机组和储能设备灵活调节约束。通过分段线性逼近、约束松弛及等效转化方法,模型转化为混合整数线性规划问题求解。最后,基于改进IEEE39节点系统进行算例分析,结果表明本文优化调度方法在提高系统运行灵活性方面具有一定实际应用价值。