“双碳”目标下,电力系统的清洁低碳化转型步伐逐渐加快。一方面,风电、光伏等可再生能源迅速发展,促进电源结构低碳化转型;另一方面,储能、电动汽车、可控负荷等分布式灵活性资源规模扩大,不断增强电网的支撑水平。但由于目前协调运行机制的不完善,电力系统仍面临着可再生能源就地消纳能力不足、灵活性资源利用效率低、系统运行灵活性和可靠性欠缺等突出问题,阻碍清洁低碳的高弹性电网构建。虚拟电厂可将源-荷-储多侧分散的各类灵活性资源进行协调调度,实现各类柔性可控资源的优化利用,有利于清洁低碳化发展的电源结构与响应灵活性提高的负荷结构相互适应,是未来电力系统发展的重要方向。在此背景下,本文聚焦于高比例新能源虚拟电厂的运行优化调度,主要开展了以下研究工作:（1）针对新型电力系统建设过程中大量风、光、水等分布式电源接入的运行状况,为充分挖掘高比例新能源虚拟电厂的协调优化调度潜力,建立了考虑时空耦合的小水电富集型虚拟电厂运行优化调度模型。首先,针对小水电的出力时空耦合特性进行精准有效建模,提出了基于欧氏距离的水电站间水流时滞评估方法以及基于Copula联合分布的小水电出力时空耦合模型。其次,考虑小水电富集的复杂全流域网络拓扑的建模,提出了表征流域网络拓扑的矩阵定义方法,实现小水电流量时空耦合特性的精细构建。然后,以考虑条件风险价值（conditional value at risk,CVa R）的虚拟电厂运行收益最大化为目标,构建了考虑时空耦合特性的小水电富集型虚拟电厂的优化调度模型,实现考虑虚拟电厂风光出力和小水电天然来水流量不确定性的风险调度。最后,以浙江省丽水市松阳县小水电富集型虚拟电厂为例对所提模型进行了有效性验证,算例结果表明所提方法可在小水电时空耦合特性有效建模的基础上,利用多种灵活性资源的协调互补优势,实现虚拟电厂运行收益的最大化。（2）考虑虚拟电厂可通过签订中长期合同获得一定的柔性负荷备用容量,进一步促进风电、光伏等可再生能源的消纳,构建含分布式风电、光伏和小水电的虚拟电厂日前-实时两阶段多目标滚动优化调度模型。日前阶段兼顾虚拟电厂运行经济性、低碳性、节能性和稳定性的多目标优化,融合多场景分析方法,制定虚拟电厂日前调度和柔性负荷备用计划。实时阶段考虑更高精度的风电和光伏预测,模拟实际运行中滚动优化过程,实现计及偏差考核成本的虚拟电厂实时经济调度。最后,以浙江省丽水市景宁县虚拟电厂为例对所提模型开展算例分析。算例结果表明所提方法可实现新能源出力、储能充放电、柔性负荷备用和峰谷电价的充分协调,实现虚拟电厂的兼顾可再生能源消纳的最优经济运行,可为高比例新能源虚拟电厂的多时间尺度运行优化调度提供参考。（3）针对高比例新能源虚拟电厂存在聚合电网中集中式能源发电、形成广义虚拟电厂,进而进行优化调度的情况,面向台风极端天气场景,提出考虑水库库容动态调节的风-水-火多源虚拟电厂72小时运行优化预调度模型。首先,基于台风风圈模型和场景分析法构建考虑时空耦合及波动性和不确定性的台风环境下风电出力典型运行场景。其次,考虑随机波动风电出力的运行风险,以高比例新能源虚拟电厂运行成本最优为目标,建立面向台风前一天、台风当天和台风后一天综合优化的虚拟电厂72小时运行优化预调度模型。最后,以福建省某地区聚合有集中式风电、水电和火电的高比例新能源虚拟电厂为算例,证明了所提模型可通过虚拟电厂内部多电源的互补协调,降低台风环境下虚拟电厂的运行成本并提升可再生能源的消纳水平,实现虚拟电厂对不同特点聚合资源的有效协同控制。