进入21世纪以来,实现经济的低碳化发展已经成为世界各个国家应对全球气候变暖、实现能源可持续发展的重要战略。电力系统包含着电力生产和电能消费两个环节,其中电力生产环节是指一次能源向二次能源的转换;电能消费环节是指电能的输配和使用。电力生产环节和电能消费环节都会排放大量的CO2等温室气体。因而,发展低碳电力对我国现有电力系统提出了多方面的挑战,尤其对于电力生产环节来讲,不仅要实现针对现有化石燃料发电机组的碳减排,还要实现以可再生能源为主要依托的发电技术的清洁发展,才能降低电力系统的碳排放水平。可再生能源的定义是具有自我恢复特性的、并且可以持续利用的一次能源。目前我国大力发展的可再生能源主要包括太阳能和风能等。当这些可再生能源的发电容量较小时,通常直接装配在用户周边,称为分布式电源;当可再生能源发电容量达到一定规模时,在电源侧可以通过配套的输配设施向用户供能,进行集中发电。在传统发展模式下,发电容量主要针对电源侧;在低碳发展背景下,发电容量则是分布在电能供应的各个环节,包括电源侧的可再生能源发电、配电环节的分布式发电以及用户端的需求侧资源。首先,从发电侧、配电环节和用电侧分析低碳背景下可再生能源发电容量投资现状。当前,间歇性可再生能源所带来的系统调峰问题、电源接入问题、可再生能源高发电成本带来的电价机制问题、我国现有可再生能源的管理体制及组织分工问题都是可再生能源有序并网的影响因素,上述问题的存在可能会削弱智能电网的规模经济性及其投资有效性。因此,从电源侧、配电环节和用电环节分析我国可再生能源发电容量投资的现状及存在的问题,分析各种制约因素未来可能产生的影响,对于有针对性地解决可再生能源发电大规模应用过程中存在的问题,实现智能电网建设将具有十分重要的意义。其次,从发电侧的角度构建了可再生能源发电容量投资模型。可再生能源能否为投资者带来收益、获取可持续发展的动力、推动全社会减排目标的实现,其关键在于合理优化发电容量投资、实现电源侧资源的协调调度。优化发电容量投资要求既能够保证满足负荷和运行的要求,又不至于过度投资造成浪费。通过分析低碳背景下可再生能源发电容量投资的影响因素,建立考虑市场竞争情况、相关政策工具、碳排放权交易权和绿色证书机制等低碳措施的发电容量投资模型,并运用牛顿KKT内点法辅以算例分析ETS机制和可交易绿色证书机制对发电企业容量投资的影响。第三,从配电环节的角度构建了分布式发电容量规划模型。针对分布式电源并网后的配电网线损分摊问题进行深入研究,建立了基于节点电价的含分布式电源的配电网线损分摊模型。基于损失最小化和分布式发电容量最大化的均衡状态,采用粒子群算法对分布式发电的位置和容量进行研究。第四,从用电环节的角度构建了考虑能源可持续发展的电力系统多目标规划模型。从能源可持续发展的角度出发,建立综合考虑电力系统投资运行成本最小化、温室气体排放量最小化和发电能源多元化的多目标电源扩展规划模型,并且通过多目标差分进化算法实现不同目标之间的最优均衡方案,从而实现低碳发展背景下电力系统可再生能源发电容量的协调投资。第五,为了实现电力行业的节能减排目标,不仅应该从技术层面研究可再生能源发电容量投资模型,还需要从制度层面研究我国可再生能源发电容量投资的激励机制,从而在保证电网企业收益的情况下实现可再生能源发电的大规模并网。在分析我国可再生能源发电容量投资激励机制的现状和存在问题的基础上,从电源侧、配电环节、用电环节三个方面研究低碳背景下可再生能源发电容量的投资激励机制,实现可再生能源的大规模有序并网,从而促进可再生能源发电的进一步发展。