随着能源革命的逐步推进，以风电为代表的可再生能源在电能供给侧的占比正在持续增长，它在提升电力系统环境友好性的同时，也进一步加剧了电能供给侧的随机性；不仅如此，伴随着多种新型负荷的接入以及电力市场化改革的日益深入，电力需求侧与市场侧也向电力系统注入了诸多不确定性因素。多元不确定性因素在电力系统中的广泛存在给电力系统的安全经济运行带来了巨大挑战，愈来愈受到学术界和工业界的广泛关注。因此，深入分析不同不确定性因素之间的关联性特征，建立精准的不确定性联合概率分布模型，并实现其在不同等级电网、不同市场环境、不同利益主体等多场景调度模型中的应用，对促进新能源消纳，提升电力系统安全经济运行水平具有重要意义。鉴于此，本文以不确定性模型为主线，以不同主体为场景，针对电力系统不确定性建模方法及其在多场景优化中的应用开展了深入的研究。
　　针对电力系统中不确定性的动态概率分布建模问题，提出了考虑动态相关性与异方差效应的电力系统不确定性建模方法。首先，结合差分整合移动平均自回归模型与广义自回归条件异方差模型，考虑异方差效应，建立了动态边缘分布模型。之后，引入预测值波动量作为辅助变量，依靠其与预测误差较高的相关性，基于动态Copula理论构建了二者的动态联合分布模型，并结合边缘函数推断法与赤池信息准则，提出了模型的参数估计与评估方法。最后，基于以上模型，建立了考虑动态相关性与异方差效应的预测误差条件概率分布模型，并将其作为本文的基础不确定性模型。仿真结果表明，与传统静态概率分布建模方法相比，所提条件概率分布模型在较小的冗余水平下给出了更为精准的不确定性置信区间。
　　针对主动配电网中所面临的源荷双侧不确定性问题与多利益主体利益均衡问题，提出了计及源-荷预测误差动态相关性的主动配电网动态博弈优化运行方式。首先，基于所提预测误差条件概率分布模型，分别构建了源、荷双侧不确定性模型，并进一步引入动态Copula理论构建了二者的动态联合概率分布。之后，为处理主动配电网多主体利益均衡问题，构建了基于动态博弈过程的主动配电网多利益主体响应行为模型。进一步，提出了考虑源荷动态相关性特征的拉丁超立方抽样方法，并结合随机抽样与罚函数对模型中随机机会约束进行了处理。最后，将所提随机机会约束处理方法与粒子群算法相结合，提出了一种改进型动态博弈粒子群算法，求解了问题的纳什均衡解。仿真结果表明，所提联合分布模型相较传统方法拥有更高的精度，可实现低冗余度、高可信度的置信区间表征，并帮助配电网提升风电消纳率与各主体收益。此外，所提博弈优化运行方式可充分调动不同利益主体的生产积极性，减少单一目标优化所造成的总体效益的降低，提升电力系统的风电消纳率与总体收益。
　　针对含多风电场的区域电网的运行调度问题，提出了考虑多风电场动态相关性的区域电网随机优化调度策略。首先，基于所提动态条件概率分布模型与动态Copula理论，建立了输电网源荷多维动态联合分布模型。之后，为应对动态相关随机变量维度升高所造成的“维度灾难”问题，提出了基于离散卷积与递归过程的多维动态相关随机变量线性运算方法，提升了求解效率。最后，基于随机机会约束规划，建立了区域电网协同调度模型，并将所提多维动态相关随机变量线性运算方法应用于随机机会约束的确定等价类转换，实现了模型的快速求解。仿真结果表明，所提多维动态相关随机变量线性运算方法可在降低模型求解复杂度的同时保证模型的精度。此外，与传统的静态不确定性模型相比，所提动态不确定性模型可帮助调度人员确定合理的备用容量，降低系统运行风险，提升系统的风电消纳率与运行收益。
　　针对不确定性影响下输电网新能源发电商的自调度问题，提出了计及源-价动态相关性的新能源发电商日前-日内优化运行策略。首先，基于日前-日内两级电力市场交易机制，建立了新能源发电商日前-日内两级自调度模型。之后，对于模型目标函数中所涉及的源-价不确定性非线性运算问题，推导了动态相关随机变量的非线性运算方法，并以高维离散矩阵的形式对运算结果予以表征。最后，结合该运算方法与风险测度理论，将原问题转化为了混合整数线性规划问题进行求解。算例结果表明，相比传统静态联合分布模型，所提动态联合分布模型可更为精准的刻画新能源发电商风险收益的概率分布特性，所提发电商运行策略也可帮助新能源发电商在多阶段耦合电力市场中进行套利，提升其运营收益。