在“碳达峰、碳中和”的战略目标要求下,高比例可再生能源发电并网是新型电力系统发展的重要特征。聚光型太阳能热发电技术由于引入蓄热系统,能够在不增加系统不确定性的前提下使太阳能成为可调度资源,有望成为建设新型电力系统的重要支撑性技术之一。本文选取光热发电技术为研究对象,以大规模可再生能源发电并网为研究背景,以“促进可再生能源消纳”为研究落脚点,分别从技术方案的可行性、场站的角度和电力系统应用层面,深入地研究了光热电站与风电场联合优化运行问题,前瞻性地分析了以光热发电运行灵活性促进可再生能源消纳的技术与经济可行性。针对技术方案的可行性,首先对光热电站的组成结构、发电原理及运行流程进行分析,为了表征光热电站内部能量流动与转化过程,基于电站集热环节、蓄热环节和发电环节间的能量流动过程,建立了面向电力系统优化运行的稳态运行模型。然后,将光热发电与风电相结合,采用机会约束规划对太阳辐照和风电的不确定性进行建模,建立了光热电站与风电场相协调的随机优化调度模型。算例分析结果表明,所构建的光热电站运行模型能较好地反映出内部能量流动过程及运行状态;具有灵活调节特性的光热电站可以降低联合系统出力的不确定性并提高可再生能源的消纳能力。此外,光热电站运行模型也为后续研究光热电站与风电场联合优化运行问题提供了模型基础。针对可再生能源场站层面,提出了光热电站与风电场联合参与电力市场的竞价策略及模型。由于光热电站灵活的运行特性以及与风电场之间装机容量的差异,考虑风电场参与日前能量市场竞价,光热电站参与辅助服务市场竞价并为风电场提供平抑出力波动的备用容量。然后,分别采用机会约束规划和场景法对可再生能源出力和市场价格的不确定性进行建模,建立了光热电站与风电场联合竞价模型。算例分析结果表明,将光热电站与风电场联合参与电力市场竞价,能够协调太阳能和风电两种可再生能源减少发电的不确定性;相较于单独竞价,联合竞价有利于提升系统的经济性并促进可再生能源的消纳。提出了光热电站与风电场联合参与调频服务的运行策略及模型。联合光热发电与风电参与调频服务可以长期且精确地跟踪频率信号,具有比传统燃煤机组更为优秀的调频性能。其中调频策略利用了光热电站与风电场在调频准确性和耐久性方面的互补特性,优先考虑风电跟踪频率信号,通过光热补偿调频偏差。然后,建立了两阶段的随机优化模型用于联合系统参与日前市场竞价并模拟实时运行。算例分析结果表明,光热电站与风电场联合参与调频服务可以提供更多的调频容量,在缓解系统调频压力的同时带来显著的经济效益;光热电站可以使联合系统的调频竞标量和调频性能分数得到提升,从而增加收益。最后,通过灵敏度分析了风电场和光热电站装机容量等参数对总收益的影响,为联合系统的优化配置提供了决策参考。针对电力系统应用层面,提出了考虑运行风险及频率动态约束的光热并网电力系统优化调度模型。通过引入兼具可再生能源出力与同步发电机特性的光热电站提升可再生能源的消纳能力并提供频率支持。首先,建立了间歇性可再生能源并网的运行风险模型,所提模型直接利用可再生能源的历史数据得到其概率分布。然后,考虑电力系统频率动态响应特性,将传统的频率最低点约束和频率变化率约束转化为容量备用约束,构建了全新的频率安全约束。其次,将运行风险约束和频率安全约束纳入到机组组合模型中,建立了考虑运行风险及频率动态约束的光热并网电力系统优化调度模型。算例分析结果表明,添加频率安全约束会增加系统的运行成本,但可以维持频率安全裕度以确保频率安全;光热电站的加入可以改善系统的经济性并提升可再生能源的消纳能力。