以传统化石能源为主的能源消费模式造成全球生态环境不断恶化,发展更加低碳、清洁的可再生能源已成为应对生态环境问题的重要措施。在此背景下,近年来我国风电和太阳能发电实现了爆发式增长,但与此同时由于电力系统消纳能力不足也造成了严重的弃风、弃光,可再生能源消纳问题成为当前研究的热点。其中,随着电力系统的发展,电力系统“源-网-荷-储”各环节的不确定性与日俱增,由此带来的系统不确定性已成为影响可再生能源消纳的重要因素,迫切需要开展全面、系统的研究。首先,本文全面分析了“源-网-荷-储”各主要环节的不确定性来源,基于多状态分析方法建立了常规机组、风电机组、光伏发电设备、对外输电通道、需求响应和储能设施等主要环节的多状态概率模型,并利用Markov方法描述了状态之间的相依性;其次,结合所建立的多状态概率模型,提出了基于通用生成函数的改进随机生产模拟方法,利用最小距离分类法避免了大规模系统可能出现的状态爆炸问题,同时提升了计算效率,并在IEEE RTS-79系统中与其他生产模拟方法进行对比,验证了本文随机生产模拟方法的有效性;然后,面向可再生能源消纳的运行分析问题,提出了含灵活性、可靠性和经济性指标在内的电力系统运行特性定量评价方法,以此研究了我国某地区电力系统的基本情况,并从“源-网-荷-储”4个方面研究了该地区可再生能源消纳的促进措施;最后,结合多状态概率建模和改进的随机生产模拟方法,面向可再生能源的规划问题,引入向下灵活性不足概率约束和电力不足概率约束,建立了综合考虑电力系统可靠性和灵活性的电源规划模型,并利用改进的IEEE 30节点测试系统与传统电源规划模型进行了对比分析,验证了本文方法的有效性。