随着风力发电的需求逐渐增加,风电在电力系统中的并网容量占比不断提高。然而,风电并网后,其输出功率的波动性和随机性将给电力系统的调度、规划及安全运行带来一系列风险。同时,随着环境问题和能源危机日益突显,构建以提高能源综合利用效率为使命的新一代能源系统成为各国政府的核心能源战略,同时随着燃气机组的应用技术快速发展,电力网络和天然气网络联系密切,电力-天然气综合能源系统的研究受到越来越多的关注。如何对风电出力的不确定性进行精确的概率特性建模以及如何对电力-天然气综合能源系统进行合理的规划已成为一项亟待解决的难题。本文从风电出力不确性概率特性建模和电力-天然气综合能源系统规划两个方面出发,重点研究了单个风电场风功率波动性概率分布、多个风电场联合出力的概率相关性以及含多个风电场的电力-天然气综合能源系统联合规划等问题。1)提出了一种基于非参数核密度估计的风功率波动性概率建模方法,基于样本数据对风功率波动量的概率特性直接建模,无需依赖于其分布形式的先验界定,因而具有更高的精确性和适用性;然后提出了一种针对非参数核密度估计方法的改进策略,对于模型的带宽,以几何距离为指标查找拟合优度较低的样本区间并对其带宽进行修正,从而将确定的单一带宽变为随样本区间自适应调整的可变带宽,进一步提升了非参数核密度估计方法的拟合优度。此部分内容主要为第三章和第四章中的基础技术支撑。2)提出了一种改进多变量非参数核密度估计方法,并利用其对多个风电场出力的联合概率特性进行建模。为提升非参数核密度估计在多风电场出力相关性建模这一具体问题中的适用性,本章通过构造多维带宽调整模型,以可根据样本自动调节的自适应带宽代替传统固定带宽,从而构造了一种改进多变量非参数核密度估计模型。此部分内容为第二章的进一步拓展研究。3)提出了一种考虑风电出力不确定性和多主体博弈的电力-天然气综合能源系统联合规划方法。首先分别构建电力网络和天然气网络投资者的规划收益模型,并通过引入虚拟博弈者“大自然”,在规划模型中充分计及了风电出力的不确定性,通过主动改变规划方案,使其在风电出力大幅波动情形下具有更强的鲁棒性;在此基础上,基于不同投资主体的博弈机理分析,提出了一种面向电力-天然气综合能源系统联合规划的动态博弈模型;同时提出了一种基于顺序求解法的电力-天然气混合潮流模型对多个投资主体的决策方案进行安全校核;最后,利用迭代搜索法对模型进行求解。