近年来,环境日益恶化,雾霾频发,节能减排势在必行。风电作为最成熟的清洁可再生能源形式,得到了大力发展。随着风电装机容量逐年增长,其强不确定性对电力系统运行的不利影响日益凸显,传统的调度运行和运行状态计算方法难以有效应对。因此,需要针对风电不确定特性,研究相适应的电力系统运行优化决策与分析计算方法。全文重点对以下问题进行了研究,并得出了相应的研究结果:1)风电功率预测不确定性建模。风电功率难以准确预测,误差来源多样,难以一一建模考虑,往往使用统计方法进行概率建模。风电功率真实值与预测值之间存在复杂的条件相关性和时空相关性,且自身非正态分布。针对该难点,采用具有灵活相关性结构的简化pair copula构建风电功率真实值和预测值的联合分布,进而得到真实值关于预测值的条件分布,较好地拟合了风电功率诸多统计特性。该条件分布模型依据最新风电功率预测更新真实值概率模型,降低了保守性。生成的采样样本可用于电力系统优化运行与分析计算。2)考虑风电完全消纳的电力系统鲁棒机组组合。此场景下,需在电力系统安全供电的前提下,实现经济运行。本文采用适宜描述相关性不确定量的广义椭球不确定集合描述相关性风电功率;基于广义椭球不确定集合和仿射策略,构建电力系统鲁棒机组组合模型,并把该鲁棒优化模型转化为确定性的混合整数二阶锥优化模型,可使用现有求解器求解;随后,探讨了鲁棒优化解对于不确定集合外场景的可行性问题,从解的可行概率角度给出了不确定集合参数的选取依据。最后,该方法从不确定集合形式和集合参数的角度降低了鲁棒优化的保守性。3)提升风电消纳区间的鲁棒机组组合。风电无法完全消纳场景下,特别是电热联合系统的供暖期,需优化系统风电消纳能力,即风电消纳区间。所提方法在电力系统常规运行约束基础上,考虑了供热机组热电耦合特性和热平衡等约束。采用仿射策略,区分可用风电功率和风电消纳区间,构建了提升风电消纳区间的电热联合系统鲁棒机组组合模型。该模型是区间不确定集合未知的新型鲁棒优化模型,可被转化为确定性的混合整数线性优化模型,进行求解。该方法充分挖掘系统的调节潜力,提升了风电消纳区间,且对于风电消纳区间内任意风电场景,保障了决策的鲁棒性。4)基于多维降维法的随机潮流计算。针对随机潮流计算这一高维问题,推导了多维降维法,将其分解为两个低维随机潮流子问题,并给出了子问题与原问题解间的计算公式。从而,使随机潮流的计算时间显著减少,仅与风场数线性相关,并保持了高计算精度。同时,模型中考虑多机功率平衡策略,有效缩小了机组出力变化范围,能够应对大的功率扰动。