分布式发电技术、储能技术和智能用电相关技术的发展和应用改变了电力系统用户侧的传统格局,带来了许多新的机遇和挑战。需求响应是当前电力系统研究和发展的前沿方向,是解决我国目前面临的能源电力问题的重要途径,符合国家的相关政策方针和战略布局,利于我国经济社会的长期可持续发展。围绕用户侧需求响应资源运行优化方法,本论文从居民家庭和集群负荷两个层面展开研究,主要包括以下内容:1)基于家庭恒温控制负荷特性,提出了求解其用电计划优化问题的遍历-裁剪算法,并对其计算复杂度和解的最优性进行了定性和定量分析。相比传统算法,所提的遍历-裁剪算法能够在保证用户舒适性的前提下求得更经济的用电计划,并且具有良好的鲁棒性和灵活性。2)提出了面向家庭用户行为不确定性的鲁棒性指标法。定义了能够定量衡量各类负荷用电计划鲁棒性的鲁棒性指标体系,并提出了将其标准化并应用于家庭电气设备用电计划优化问题的方法。所提鲁棒性指标法能够使解得的用电计划具有预定水平的鲁棒性,从而抵御用户行为不确定性带来的风险。此外,相比随机优化方法,所提鲁棒性指标法还具有建模简单、不依赖历史数据和求解速度快的优势。3)提出了面向户用光伏出力不确定性的家庭用电鲁棒优化方法。建立了含光伏的用电计划优化问题的鲁棒对等式,并提出了将其转换为可解的二次规划问题的方法。所提鲁棒优化方法能够生成鲁棒水平不同的用电计划,抵御户用光伏出力不确定性的风险。相比传统最差场景方法,所提鲁棒优化方法具有更强的灵活性,并可得到更优的用电计划。4)提出了能量和频率响应联合市场下的集群工业恒温控制负荷用电计划优化方法。以英国实际的能量和频率市场为例,以沥青罐集群为对象,建立了同时考虑能量和频率市场收益的用电计划优化问题,并针对性地提出了启发式三阶段求解算法。在各种电价结构和频率响应补偿水平下,所提方法相比传统的滞回控制方法和仅考虑能量市场的优化方法能获得更大的经济收益。