时至今日,我国已成为全球风电装机容量最高的国家,但受制于并网地区电源结构不合理、电网规划薄弱、负荷规模有限,风电大规模集中并网造成弃风,甚至威胁系统安全的事件时有发生。而光热发电(Concentrating Solar Power,CSP)凭借绿色环保、灵活可控的特性有望与风电互补并网,提高风电的消纳水平。结合风电、光热分时互补的运行特性建设含风电-光热的电力系统,并研究其机组组合问题对指导系统优化运行和电源扩展规划,实现“可再生能源消纳可再生能源”的目标具有重要意义。本文受国家重点研发计划项目(2017YFB0902200),国家电网公司科技项目(5228001700CW)资助,围绕含风电-光热的电力系统机组组合问题进行了探索,对考虑网架约束的机组组合求解算法改进,计及预测误差时序相关性的风电典型出力场景抽样方法,光热电站灵活性建模等方面进行重点研究。为了模拟风电、光热互补并网后电力系统的运行场景,建立考虑灵活性和网架约束的含风电-光热电力系统机组组合模型,并提出其求解的改进Benders分解算法,通过起作用约束的增量筛选环节提高算法的收敛性。首先,基于光热电站静态能流模型建立含风电-光热电力系统安全约束机组组合模型。该模型以含弃风、光惩罚成本的系统运行成本最小为目标函数,考虑了常规机组组合的运行约束和光热电站的能流约束。其次,利用Benders分解算法将原问题分解为机组组合主问题和潮流矫正子问题迭代求解。针对常规Benders分解算法收敛速度慢的特点,引入起作用约束增量筛选环节以提高Benders分解算法的收敛性。利用改进的IEEE RTS-79节点系统和IEEE RTS-96系统进行算例分析。结果表明:灵活可控的光热电站对系统成本效益、调峰效益、输电效益均有积极影响,而储热系统是影响光热电站灵活可控特性的关键环节;较常规Benders分解算法,本文的改进算法改善了收敛性,降低了整体的求解时间。风电预测误差、机组启停调峰是日内影响系统灵活性的两个潜在因素。本文建立了计及风电预测误差时序相关性和机组启停调峰的含风电-光热电力系统机组组合模型,该模型认为风电预测误差会给系统带来额外爬坡需求,同时机组在启停计划外的额外启停可以为系统提供爬坡资源,增强调峰能力。首先,提出利用Cholesky分解和拉丁超立方抽样生成计及预测误差时序相关性的多风电场典型出力场景的抽样方法,将所生成的场景用于机组组合以刻画系统旋转备用需求。其次,分析了限制机组进行启停调峰的运行条件,据此建立计及启停调峰的机组灵活性模型并嵌入机组组合中。结果表明:计及风电预测误差时序相关性可以使机组组合结果更准确,且预测误差的时序相关性越强所得的系统运行成本越保守。计及机组启停调峰后系统灵活性的供给能力更强,机组组合结果更优。优化风电-光热互补系统的电源结构是提高风电消纳水平的根本措施,本文建立了基于机组组合的风电-光热发电容量扩展规划模型,规划风电、光热的装机容量,同时对影响光热电站子系统容量配置的关键参数——光电容量比、储热时长进行协调优化。为了准确刻画光热电站的运行能力,在运行模拟阶段提出基于光热电站灵活性影响因素分析的机组组合,该模型考虑了光热机组爬坡、最大、最小出力、启停能力以及储热性能对其灵活性的影响。结果表明:风电-光热互补规划的综合效益优于单一风电、风电-光伏互补规划。光热电站不同关键参数组合会对风电、光热规划容量的分配产生影响,而光热一次投资成本是当前影响风电-光热互补规划发展前景的主要因素。储热系统性能会对含小容量储热的光热电站运行灵活性产生明显影响。