为了应对大规模可再生能源发电集成入电力系统所带来的巨大挑战,需要充分利用电力系统的灵活性。通过对发电侧、输电网和用电侧等环节的优化均可以实现电力系统的灵活性提升。本文的主要着眼于挖掘电力输送环节的灵活性,以实现电力系统的最佳运行。首先,提出了考虑最优线路开断（optimal transmission switching,OTS）的两阶段随机机组组合（Stochastic Unit Commitment,SUC）模型,从而保证风力发电高渗透率背景下电力系统的经济运行。所提模型本质上是一个混合整数线性规划（Mixed integer Linear Programming,MILP）问题,其优化目标是协调优化系统内传统机组、可再生发电资源以及电网设施的运行,通过优化输电线路的开断情况以降低系统运营成本,提高电网运行的经济效益并缓解传输拥塞。OTS和动态线路输送容量（dynamic line rating,DLR）可以充分利用现有输电条件,提供灵活的系统运行方式。因此,本文进一步在SUC中考虑了OTS和DLR的联合优化,提出了一种柔性传输动态线路额定值（Flexible Transmission Dynamic Line Rating,FTDLR）优化模型,以刻画OTS和DLR对可高比例再生能源背景下电力系统优化运行的影响。该模型结合气象和负荷预测,分别得出用于DLR和OTS的线路的状态。通过DLR预测传输线路的容量和网络拓扑重构来利用输电网络中固有的灵活性,缓解系统拥塞,降低系统运行成本。此外,本文还提出了一个热启动解决方案来解决该优化问题。安全分析（Contingency analysis,CA）是电力系统运行管理的重要内容。CA的目标是确定电力系统运行中的突发事件。这些意外情况至关重要,可能会影响电网运行的可靠性。本文考虑了发电机和线路突发故障事件的影响以考察本文所提的FTDLR模型的性能。最后,为了进一步评估OTS和DLR协调运行对电网扩展规划（network expansion planning,NEP）的影响,提出了一个基于联合优化的网络扩展规划（co-optimized network expansion planning,CONEP）模型。该模型融合了OTS和DLR,用于制定建设新输电线路和发电机组的最佳投资计划,同时达到满足未来电力需求并提高电力系统的可靠性的目的。通过调动高保真的增强计算来求解所提优化模型,从而达到提高现有系统设备利用率、延缓建设的目的。算例表明,DLR与OTS的实施是相辅相成的,可以降低系统运行成本、风电成本和投资成本。希望本文所提FTDLR的模型可以有助于系统运营商更加有效地利用现有的输电资产。