可耗竭资源日趋紧张,环境污染、气候变化等问题日益突出,能源清洁化变革势在必行,迫使电力系统向清洁环保、经济高效的智能化方向发展。新形势下,电力系统源(发电和负荷)网间呈现多元、关联、互补的复杂形态,电力系统调度运行面临突出矛盾,即源平衡过程中面临强不确定性接纳能力、电能传输能力、电网电压支撑水平的考验。实现源平衡是电力系统调度与控制的目标,如何实现调控一体,即在调度中考虑控制,控制中计及调度是电力系统消纳不确定性的关键,充分挖掘电力系统的频率、电压调节效应,源网互补特性以及电压支撑的协同潜力可有效提升不确定性下源平衡能力。基于此,本文以应对不确定性为背景,以处理源间、源网间矛盾为目的,以频率、电压为线索,以协同概念为引导,以数学优化理论为工具,以源协同、源网协同优化为核心,开展了应对源平衡过程中不确定性的电力系统源、网协同调度的基础理论和方法的研究工作,该工作也是国家自然科学基金项目“电力系统协同调度的理论研究”的重要组成部分。本文的主要工作和创新成果如下：(1)提出了应对不确定性的电力系统协同调度的构架体系。首先给出了源、网的定义,就电力系统调度中的协同潜力及其支撑技术予以分析,然后给出了进行协同调度理论研究的理由,那就是电力系统运行中存在频率、电压调节的协同效应,以及智能电网柔性控制技术的出现,为挖掘电网智能化技术在电力系统调度中的潜能提供了条件。由此明确协同调度的关键问题,并明晰协同调度研究的思路,进而提出电力系统协同调度理论体系。理论问题的凝练为后续的电力系统源、网协同调度建模奠定了理论基础。(2)针对不确定性背景下源平衡过程中源间的矛盾,提出了计及频率调节效应的源协同调度模型,该模型发挥频率调节效应的合作作用以在决策层面上挖掘系统消纳不确定性的协同能力,并考虑发电机组备用响应机制,使备用有明确的对象,实现调度与控制的友好衔接。所提模型在数学上为含可变参数区间的鲁棒优化问题,具有较大的复杂度,为简化模型解算规模,给出约束缩减方法,基于强对偶理论采用互补形式表达以提取主导约束,并将其转化为确定性的双线性规划问题予以求解。最后,算例分析说明了所提方法消纳不确定性的有效性以及较高的模型解算效率。(3)针对不确定性背景下电压支撑、电压调节效应对经济调度的影响,在分析电压支撑影响源平衡机理的基础上,提出了计及电压调节效应的协同调度模型,该模型在源平衡决策中计及电压调节效应,备用策略直接对应控制技术的实现,统筹考虑源平衡及其电压支撑,目的在于挖掘电力系统消纳不确定性的协同能力。针对该模型,给出了带精英策略的快速非支配排序遗传算法和蒙特卡洛模拟非线性优化组合求解方法。算例分析表明了调度中计及电压调节效应以增强源平衡能力的正确性和有效性。(4)在明晰不确定性下机组组合问题的基础上,提出了计及电压调节效应的机组组合模型,其在网协同调度模型中进一步考虑发电机组启停决策,并统筹考虑源平衡及其电压支撑,以挖掘电力系统消纳不确定性的协同能力。针对该模型,给出了基于奔德斯分解的求解思路,即将该模型分解为主问题和子问题,主问题是计及直流网络约束的机组组合问题,用以决策发电机组启停状态和调度的有功功率,并以此作为复杂变量形成主、子问题之间的关联,子问题则为各场景下的电压支撑决策问题,用以校验各场景下的电压安全和网络约束。算例分析揭示了电压支撑、电压调节效应影响机组启停状态的机理并表明了考虑电压调节效应的机组组合决策提升不确定性下源平衡能力的有效性。(5)针对新形势下源平衡过程中的电网电压支撑面临双向流、轻载以及与基于直流潮流的电网结构优化的协调等问题,在分析电网电压支撑的基础上,聚焦研究间接主动量的合作机制,构建了计及柔性电网结构的电压支撑决策模型,将电网结构参数调整纳入决策,并出于安全角度考虑变压器过负荷闭锁调档限制。针对该模型,给出了由遗传算法和非线性原对偶内点法相结合的求解方法。结合算例分析表明了通过优化电网结构有效提升了源平衡的电压支撑能力。(6)针对不确定性背景下源平衡实现需要满足电压支撑水平的电网问题,以同时处理源间、源网间矛盾为目的,开展了网与源平衡间关联的研究,提出了源网间协同的安全经济调度模型,其核心是在协调源安全经济调度的同时,充分考虑网络的电气规律,融入网络拓扑结构的合作以有效应对电压支撑水平和电网元件载流限制,实现满足限定电压支撑水平下的源协同调度。针对该模型,给出了由遗传算法和非线性原对偶内点法相结合的求解思路。算例分析表明了所提源网间协同的安全经济调度方法提升不确定性下以电为媒介的源平衡能力以及经济性的有效性。综上所述,本文就电力系统源、网协同调度问题进行了探索和研究,提出了相应的模型和方法,并经算例仿真进行了有效性验证。诚然,就完整的协同调度理论体系而言还有若干问题需要深入研究,以便促进新形势下电力系统调度理论的丰富、发展和完善。