水能资源集中的西南地区,修建了大批巨型梯级水电站群和数目众多的小水电站群,形成了典型的水电富集电网,如云南、四川。域内大中型水电和小水电来水具有同步性,汛期相互挤占有限的外送通道,影响电网安全且造成严重弃水,大规模风电等其他间歇性能源的并网更进一步加剧了输送压力,如何通过大、小水电以及与其他电源的一体化调度,以减少弃水,提高电网安全性和可靠性,成为水电富集电网亟待解决的重大理论和实践问题。此外,水电等清洁能源的大规模外送,涉及送端、受端多级调度部门的协调参与,交互工作十分紧密且频繁,如何设计高效的运行方式交互策略是保证一体化分析精度和效率的重要技术手段。针对上述问题,本文以水电富集电网清洁能源一体化建模及运行方式交互研究为主线,结合云南电网实际工程背景,开展了大、小水电及风电的一体化调度建模、潮流转移安全校核分析、多级运行方式一体化交互策略的研究,主要内容包括:(1)针对水电富集电网大、小水电相互挤占外送通道、逐级并网风险大等问题,提出了基于最优潮流理论的大小水电短期协调消纳模型。通过最优潮流理论在目标中引入系统可靠性和经济性指标,综合考虑梯级大中型水电发电耗水量最小、电网整体可消纳清洁能源最大、系统网损最小以及系统电力不足概率最小等多个目标。模型求解时,为准确表征系统可靠性,基于电力系统实时运行状态进行评估,并采用蒙特卡罗模拟求解。然后,采用模糊优选处理多目标模型,通过梯级负荷切分与再分配的组合原理生成可行初始解,并采用考虑约束容忍度阈值的改进粒子群算法(Improved Particle Swarm Optimization,IPSO)求解,提高了搜索效率。在云南某地区电网的实际应用表明,该模型可有效挖掘梯级大中型水电的调节潜力,协调大小水电的送出,提高系统可靠性和水电整体可消纳量,为调度人员制定合理的发电计划提供了重要依据。(2)针对水电富集电网大规模风电接入以及小水电、风电出力波动对发电调度的影响,以电网清洁能源(大水电、小水电、风电)整体可消纳电量最大为目标,提出了计及不确定性的风电及大小水电一体化短期优化调度模型。针对小水电和风电的空间分散性与时间波动性,深入分析其群体汇聚效应和预测出力误差分布特性,采用模糊聚类分析方法划分不同出力场景,并对不同场景分别采用非参数核密度估计预测出力的误差分布。模型求解方面,采用基于蒙特卡罗随机模拟的改进细菌群体趋药性算法(Improved Bacterial Colony Chemotaxis,IBCC)进行模型求解,分别从种群初始化机制、自适应进化模式、变异搜索策略等方面进行改进。滇西北地区实际工程应用表明,利用省级电网平台协调优势,实现多地区多电源的互济协调,能够提高地区整体可消纳电量。决策者可通过设置不同的置信水平以权衡经济性和风险的关系,得到更符实际需求的运行方案。(3)针对水电富集电网水电等清洁能源的大规模外送导致的通道裕度降低,加之大电网互联程度的不断加深,增加了大范围潮流转移威胁系统运行安全的风险,提出了基于并行策略的潮流转移安全校核分析方法。该方法基于广泛使用的商业大系统分析工具,在参数解析分类、故障自动设置及结果解析的基础上,引入深度优先搜索算法(Depth First Search,DFS)进行孤立节点和孤岛区域检测以保证网络完整性,结合潮流计算合理性的自动判别以实现潮流转移安全校核的批处理分析;进一步地,在多核环境下,构建基于Fork/Join的并行框架,采用“分治模式”递归分解计算任务,从而实现分析方法的多核并行。通过在IEEE39节点算例系统上的测试,以及与PowerWorld Simulator分析软件计算结果的比较,验证了所提并行方法的准确性。同时,在云南电网实际工程中的应用表明,该方法能有效满足实际大规模系统潮流转移安全校核分析要求,大幅缩短工作耗时,从而验证了所提并行方法的计算效率,为电网安全校核提供了有力支持。(4)针对水电富集电网运行方式在多级调度交互过程中存在的,诸如权限控制困难、无法实现数据共享及自动合并、缺乏可视化支持等弊端,提出了可视化的多级调度运行方式一体化交互协调策略。首先,深入挖掘运行方式多级交互瓶颈的本质,提出自适应的智能解析方法,保证了多级调度下设备参数的一致性。然后,运用有向图理论,分别建立设备网络拓扑结构和图形网络拓扑结构,根据设备间的实际物理电气联系实现二者关联,构建可视化平台实现了参数维护、仿真分析、结果展示等交互操作的运行方式可视化编制。最后,通过闭环式的制作流程和交互式的自动拼接方法,规范化了运行方式交互协调流程,并结合数学集合理论描述和公平调度原则,提出实用化的超载功率自动调整方法。所提策略已成功应用于云南电网网、省、地多级运行方式交互的实际工程中,验证了其有效性和科学性,可为类似多层级运行方式交互协调提供有益借鉴。最后,对全文研究内容进行总结,分析存在的不足,提出进一步的研究工作展望。