电力是国家的主要能源和经济命脉,安全、优质地保障电力供给关系国计民生。但从20世纪60年代以来,在国外内已发生多起重大电力系统事故,导致了大面积停电,造成了巨大的经济损失和社会影响。为了研究大停电事故的演化机理,传统的分析方法是先建立系统中各元件的详细数学模型,然后将它们组合起来,把系统描述为一个巨维的微分—代数方程组,最后应用计算机仿真技术得到系统的解。但这种分析方法难以解释电力系统发生大停电事故的宏观机理、系统固有的和规律性的内在特征。近年来,研究复杂系统和系统复杂性的复杂性科学(Complexity science)作为一门新兴的学科受到了国内外学者的广泛关注。复杂性科学以系统整体特性为研究对象,其中研究复杂系统在演化过程中还表现出了自组织临界特征是其重要的研究方向。本文将复杂性科学的自组织临界性理论和方法应用于电力系统的大停电事故探讨中,重点做了以下工作：本文介绍了复杂系统的自组织临界现象及幂律关系。通过对数据的统计分析,在国内首次揭示了我国电网大停电规模与频率之间呈幂律关系,验证了我国电力系统大停电具有自组织临界这一特性,为进一步研究电网事故特性奠定了基础。提出并建立了两种SOC-Power Failure模型,较OPA模型更加适合电网调度运行,仿真结果论证了电网的自组织临界特性。并提出了在电网运行过程中应同时关注整个电网的系统负载率和各元件的负载率在双对数坐标图中分布曲线的斜率值这两个指标的调度策略。本文将元胞自动机理论应用到电力系统大停电机理研究,提出并建立了用元胞自动机来模拟电网故障演化的CA-Power Failure模型,定义了CA-Power Failure模型中元胞、元胞空间、规则和邻居等的构成方法。利用CA-Power Failure模型仿真研究了电网故障的传播演化过程并对电网故障的自组织临界性进行了验证。复杂网络也是当今复杂性科学研究的一个重要领域,本文利用复杂网络理论对我国几个各大区电网1991和1998年两个时间断面的网络特征数据进行了统计计算,结果表明这几个大区电网具有小世界网络特性和无标度特性。并通过仿真分析了电网网络结构参数对自组织临界特性的影响。根据电网的自组织临界特性及极值分析理论,本文推导出了成幂律分布的电网事故极值分布的极限收敛于Ⅰ型渐近分布,提出了停电事故风险的定量评估算法,并结合实际电网进行了停电事故风险分析。这将为电力系统规划建设提供决策依据,并展示了电力系统自组织临界性的一个重要的应用前景。