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随着分布式能源广泛接入配电系统或终端用户,这些资源不仅可用于解决配电系统自身的运行问题,而且还能向输电系统提供一定的灵活性服务,输电系统和配电系统之间的联系变得更加紧密,现有输配割裂的管理模式将面临严峻的挑战。国内外的调研表明,输电系统和配电系统的相互协调有利于解决电压支撑、线路及输配边界点阻塞以及全局功率平衡等问题。按照现有的管理模式,电力系统输配协调优化问题本质上是涵盖输电系统和配电系统等多个主体的联合优化问题,采用分布式和双层优化的求解方式是其中两条有效的实现途径。此外,实际电力系统中输电系统和配电系统均存在大量的连续和离散控制装置,且这些装置的调度控制对电力系统的安全运行存在重大影响。因此,研究面向含多个主体的电力系统输配协调优化问题的混合整数规划建模理论和求解算法,具有重大意义。然而,现有针对多主体混合整数优化问题的求解方法大多难以保证其收敛性和最优性。因此,本文聚焦两类多主体混合整数优化问题,即:含连续和离散控制的输配电系统分布式优化和双层优化问题,重点研究了这两类问题的优化建模和求解算法,并确保所提算法的收敛性和最优性,主要研究内容及取得的研究成果概述如下:首先,构建了电力系统输配协调优化调度的分布式混合整数线性规划（Distributed Mixed-Integer Linear Programming,DMILP）模型,并提出了基于改进利普希兹动态规划的分布式求解算法。基于动态规划原理,将输配电系统分布式调度问题分解为输电系统混合整数线性规划子问题（Mixed-Integer Linear Programming,MILP）和配电系统MILP子问题。基于利普希兹连续函数理论,提出采用一种反向标准割,通过迭代的方式对配电系统MILP子问题的值函数进行近似,从而实现原模型的分布式求解。基于配电系统子问题各时段仅与相邻时段耦合的特性,提出两种反向标准割的改进引入策略,以增强所提分布式算法的收敛性。通过采用一种曲线拟合方法,求解各配电系统各时段子问题值函数的预定义下界,以进一步加快算法的收敛速度。以一个构造的48节点输配电系统和一个实际输配电系统为例,验证了所提分布式方法的正确性和有效性。其次,考虑配电系统中存在具有多时段耦合特性的分布式能源（如储能装置）的情况,构建了考虑储能装置的输配电系统协调优化调度的DMILP模型,并提出一种混合整数对偶动态规划算法（Mixed-Integer Dual Dynamic Programming,MIDDP）实现输配电系统调度模型的分布式求解。该算法利用对偶动态规划法所求凸优化问题的近似值函数为其精确值函数下界的特点,通过多个固定不同的整数变量最优组合的配电系统线性规划（Linear Programming,LP）子问题的近似值函数组合,形成原配电系统MILP子问题的近似值函数,从而实现DMILP模型的分布式求解。在MIDDP算法每次外层迭代中,通过构造并求解一个双层优化模型,检索配电系统MILP子问题整数变量的最优整数组合,并通过对偶动态规划法求解固定该最优组合后配电系统LP子问题的近似值函数。通过一个构造的48节点输配电系统和一个实际输配电系统的仿真结果,验证了所提MIDDP算法的正确性和有效性。接着,针对含连续和离散控制的输配电系统双层优化问题,提出了适用于求解上下层均同时包含连续和离散变量的双层混合整数线性规划（Bi-level Mixed-Integer Linear Programming,BMILP）模型的算法,即:基于松弛技术的双层重构和分解法（Relaxationbased Bi-level Reformulation and Decomposition,RBRD）和改进的加速双层重构和分解法（Accelerated Relaxation-based Bi-level Reformulation and Decomposition,A-RBRD）。两种算法均基于部分枚举法和列与约束生成算法的思想,通过采用多个固定不同整数组合的LP下层模型对原MILP下层模型进行替代,从而实现BMILP模型的求解。通过在相应的LP下层模型中引入非负松弛变量以及对应的惩罚函数,以确保原MILP模型在替换前后的等价性。此外,所提A-RBRD算法通过构造简单的双层优化模型,对每次迭代时添加的LP下层模型的非积极约束进行识别并删减,有效降低BMILP模型的求解难度。再次,考虑配电系统安全校核的影响,构建了分布式能源聚合商参与日前电力市场的混合整数Stackelberg博弈模型。为考虑配电系统安全运行约束的影响,将三种不同场景下的配电系统安全校核问题作为下层问题引入,将分布式能源聚合商作为价格制定者在日前电能量和备用联合市场的最优投标问题描述为一个同时包含LP和MILP下层模型的双层混合整数非线性规划模型。通过Karush-Kuhn-Tucker重构法,将该双层优化模型转化为一个仅包含MILP下层模型的BMILP模型,并采用RBRD算法和A-RBRD算法进行求解。以一个构造的48节点输配电测试系统和一个实际输配电系统进行仿真测算,分析了配电系统安全校核对DER聚合商的参与日前电力市场收益的影响,并验证了RBRD算法和A-RBRD算法的有效性最后,构建了一个针对具有类输配结构的高中压配电互联系统无功优化的负荷重分配攻击的BMILP模型,分析高中压配电系统无功优化的信息安全性。所建立的BMILP模型中,上层问题攻击方的目标为最大化高中压配电系统的电压偏差成本和负荷削减成本,下层高压配电系统问题和下层中压配电系统问题的目标则为最小化本区域电压偏差成本。通过在上层模型中复制下层模型之间的耦合变量并引入耦合约束,实现下层模型之间的解耦,并采用RBRD算法和A-RBRD算法对该BMILP模型进行求解。通过对一个构造的40节点高中压配电系统和一个实际高中压配电系统进行仿真,分析了负荷重分配攻击对高中压配电系统无功优化的影响,并验证了所提RBRD算法和A-RBRD算法的正确性和有效性。