随着化石能源的日益枯竭和化石能源消耗带来的环境问题日益恶化,世界各国都在大力发展可再生能源,例如水力发电、风力发电等。在水资源开发和利用的过程中,流域内常含有多个水电站形成的梯级电站;同时,全球的风电装机容量和发电量在逐年增加。梯级水电的季节性和梯级间的耦合性、风电的间歇性和波动性,给含梯级水电站的风火水电力系统可靠性评估带来了挑战,所以有必要对其进行可靠性研究。本文受国家重点研发计划资助项目(2017YFB0902200)、国家电网公司科技项目(5228001700CW)的资助,对含梯级水电站的风火水电力系统可靠性进行了研究,重点对计及梯级水电站优化调度的系统可靠性、计及一次能源不确定性的系统区间可靠性、风火水电力系统电源扩展规划等进行了研究。梯级水电站各梯级之间有水力联系和电力联系,上一级水电站的下泄流量会影响下一级水电站的出力。其出力属于相邻阶段的决策相互影响的多阶段决策问题。为最大化利用水资源和协调各级电站间的出力,基于序贯蒙特卡洛法提出了计及梯级水电站优化调度的风火水电力系统可靠性评估方法。首先,采用序贯蒙特卡洛法抽取机组的状态持续时间;然后,在调度周期内基于机组状态以失负荷最小为目标,根据制定的运行策略和建立的风火水电力系统优化模型,计算系统出力;最后,计算系统可靠性指标。对含梯级水电站的风火水电力系统可靠性进行算例分析,结果表明:在可靠性评估过程中,通过梯级水电站的优化调度,可提高系统可靠性。梯级水电站的径流和风速都具有不确定性,其预测值存在误差,这会影响可靠性评估结果。为计及一次能源不确定性和预测误差随时间增加而增大对系统可靠性的影响,采用区间数刻画一次能源的不确定性,建立了基于区间优化的风火水电力系统可靠性区间评估模型。首先,建立以失负荷区间最小为目标的风火水电力系统区间优化模型;然后,利用区间可能度将区间优化模型转换为确定性模型;最后,基于确定性优化模型采用序贯蒙特卡洛法对系统进行可靠性区间评估。对计及一次能源不确定性的风火水电力系统区间可靠性进行算例分析,结果表明:相较于确定性可靠性评估,可靠性区间评估能够反映一次能源不确定性对系统可靠性的影响,例如:LOEE的中点和半径分别增加了6MWh/a和19MWh/a。为应对负荷增长,在保证系统可靠性的前提下需对系统进行电源扩展规划。在考虑系统优化运行、可靠性约束和价格不确定性的基础上,基于区间优化理论建立风火水电力系统区间扩展规划模型,并采用遗传算法进行求解。为降低系统可靠性指标计算的时间复杂性,提出了基于典型日的可靠性指标近似计算方法。该方法以可靠性区间评估方法为基础,通过设定典型日阈值从一年中筛选出对可靠性指标有贡献的典型日,然后枚举系统状态对每一状态在典型日内优化系统的出力,进而计算出典型日的可靠性指标以近似替代系统的可靠性指标。对含梯级水电站的风火水电力系统电源扩展规划进行算例分析,结果表明:基于区间优化方法,能够得到计及一次能源和价格不确定性的电源扩展规划方案;当典型日从20天增加到30天时,系统的LOEE指标的上、下界增加不超过2.7%,当典型日从30天增加到89天时,系统的区间LOEE指标的上、下界几乎不变。这表明一年内只有特定的天即典型日对系统可靠性指标有影响,验证了近似计算方法的有效性。