作为近年来发展最为迅速的可再生能源,风电已成为重要的分布式和辅助性电源。由于风电场输出功率的随机波动性,风电并网将会影响电力系统的安全稳定运行,从而制约着电网消纳风电的能力。在火-风-水组成的电力系统中,水电与风电具有良好的互补性,水电的灵活调节能力可成为平衡和消纳风电的重要手段。基于此,本文主要针对风电的随机特性,对风-水电优化运行进行了研究。首先,在分析风电与水电特性的基础上,研究了风电与水电在季节上、技术特性上以及波动周期上的互补性。鉴于风电的随机性,采用传统的确定性方法建立优化模型难以取得理想的优化效果,因此本文引入机会约束,以概率的形式描述风电出力。在研究风电出力特性和梯级水电站运行特性的基础上,将风电出力视为随机变量,从兼顾风-水电优化运行的可靠性与经济性,以及保证水电后续发电能力的角度出发,建立了基于机会约束的风-水电多目标随机优化模型,使风电场出力约束在一定的置信水平上成立,充分考虑了风电随机性的影响。为求解优化模型,鉴于传统优化算法的局限性,引入生物地理学优化算法。针对算法开发能力强,探索能力弱的特点,本文采用余弦型迁移模型、差分进化算法的变异操作以及动态非均匀变异算子对算法进行了改进。采用改进的生物地理学优化算法求解优化模型,并利用随机模拟技术处理约束条件,求解机会约束。以火-风-水电混合电力系统中风电与水电的优化运行为例进行仿真分析,结果表明考虑风电随机性的随机优化模型优于确定性模型,并验证了所提模型和改进算法的可行性和有效性。最后,在采用改进的生物地理学优化算法求解随机优化模型的基础上,针对风-水电优化结果在运行中后期与系统等效负荷的偏差变大的问题,利用风电预测的准确性具有随着时间尺度的缩小而逐步提高的特点,提出分时段滚动决策。该决策方法以最小化风-水电出力与等效负荷的差值、减少运行周期末的水电偏差为目标,根据新的预测信息和当前时段的运行状态,滚动修正风-水电后续优化结果。通过算例仿真表明,该决策方法可有效减少风-水电出力与等效负荷的偏差,进一步降低风电随机性对风-水电优化运行的影响,提高优化运行的可靠性与经济性。