随着国内用电高峰期供需不平衡问题的加剧和间歇式新能源并网容量的持续攀升,电网可靠性受到冲击,负荷管理技术从需求侧进行调节,能有效减轻电网侧调度压力,吸纳间歇式能源的波动,降低峰谷差。本文设计了一套完整的负荷管理系统,涉及负荷特性分析、用户交互信息设计、负荷统一建模、负荷群建模、聚合管理算法等相关问题。首先,深入分析大规模负荷管理的响应特性和控制特性,并与小范围负荷管理进行比较,提出负荷管理的分层管理架构和双层响应机制,为系统构建和研究奠定了基础。其次,研究了考虑用户互动的柔性负荷建模,将用户需求纳入负荷模型的范畴,推导了空调、电热水器、电动汽车和工业负荷的数学模型。并建立了空调变化功率模型和电热水器等效加热模型,提出了模型参数回归方法解决参数问题,定义了等效电价公式解决多时段电价可比性问题,改进了传统的空调和电热水器优化管理方法,简化了负荷管理的计算过程。之后,通过对负荷模型和负荷特性的分析,本文提出了各类型负荷基于分时电价的一次响应模型,研究了用户在当前条件下的最优化用电方案,并将负荷管理的成本定义为负荷管理前后的最优化电费之差,负荷一次响应模型是计算负荷管理成本的参考依据。此外,本文从状态转移的角度定义了负荷统一模型,模型把任意负荷对象看作是在有限个工作状态间转移的抽象负荷,将发生状态转换时对应的功率变化、最优电费变化、状态转移集合定义为统一模型的三大特征,从而实现独立于物理设备的特征化建模。根据统一模型的一般化形式,提出了各类负荷转换为统一模型的详细方案,避免了底层负荷设备的变动引起上层模型的改变。最后,基于负荷统一模型,本文定义了负荷群的成本计算、功率分配计算、偏差计算三大功能,采用成本-潜力模型、功率分配模型、偏差-潜力模型三个子模型描述负荷群响应特征,设计了分段线性化模型和快速分配算法提高模型的计算效率,并依据负荷群模型提出了最小化控制误差与最小化控制成本的双目标聚合管理优化算法。本文研究成果应用于国家863项目“集成可再生能源的主动配电网研究及示范”,文末展示了该项目中负荷管理系统和用户智能终端的真实应用案例,验证了本文所提出的研究成果的实际可行性。