为应对日益严重的环境污染与能源短缺问题,风力发电在全世界范围内得到了大规模地开发与利用。但是其出力不确定性给电力系统的调度运行带来了一系列问题。风功率不确定性的准确建模对系统的安全、经济运行具有重要意义。本文围绕风电出力不确定性建模及其在电力系统中的应用展开研究,主要工作包括:1)在集合形式方面,本文提出了基于凸包对集合的建模方法。首先介绍了凸包的概念;然后阐述了凸包对集合的构造方法,证明了凸包对集合包含凸包集合并包含于盒式集合。算例结果表明该方法能够有效降低凸包集合的计算量并且兼顾准确性。将该集合应用于鲁棒优化调度问题,可以降低决策的保守性。2)针对系统可接纳多少风电的问题,本文提出了基于商梯度系统刻画风电功率可变化域的方法。首先建立了基于交流潮流方程的约束集模型;然后通过商梯度系统将约束集可行域一一对应地转换为商梯度动力系统的常规稳定平衡流形;最后利用商梯度系统完整地刻画风功率可变化域。为了加速计算过程,本文还提出了域扩张的方法。该方法可以由内向外、快速地刻画该可变化域。3)在概率分布形式方面,本文提出了基于R藤Copula的建模方法。首先选取历史同期数据作为输入;然后通过优化计算选择最优的密度函数分解方式和pair-Copula函数。算例结果表明该模型比多元Copula、C藤、D藤Copula有更高的灵活性和拟合精度。将R藤Copula模型生成的场景应用于概率潮流计算。提出了基于分群的保留非线性项的概率潮流计算方法。算例结果表明该方法不仅能考虑变量间复杂相关性,而且能兼顾计算精度和计算速度。4)为了提高系统接纳风电的安全性,提出了基于场景的多时段滚动经济调度模型。为解决线路过载问题,提出了最小控制数量校正控制快速求解算法。首先建立了以最小控制数量为目标函数的优化模型;然后通过扫描、排序、详细分析三阶段方法逐渐缩小搜索空间,最终确定高质量解。算例结果表明,三阶段方法可快速地求解该大规模非线性混合整数规划问题,获得去除线路过载的控制措施,满足在线应用的需求。