不确定因素广泛存在于当今电力系统中:在电源层面,有风电、光伏等可再生能源出力不确定因素;在电网层面,有线路故障、开关故障、主变故障等不确定因素;在负荷层面,有时变负荷、需求侧管理等不确定因素。这些不确定因素共同构成了电力系统规划和运行的风险源,增大了系统的技术、经济风险,使得现有电力系统规划方法面临一定挑战。本文从输电系统、配电系统和输配电联合系统三个角度,对适应不确定因素的输配电系统优化规划方法开展了研究,取得的主要成果如下:(1)提出了考虑相关场景聚类的输电系统优化规划模型。根据随机优化理论,综合考虑风电出力、负荷、设备故障等不确定性,建立了基于混合整数线性规划的输电系统扩展规划模型。基于场景分析法,构建了小时级年风速和负荷相关场景,并采用自适应模糊C-means聚类算法有效削减相关场景数,求解了能够较好保持原数据特征的聚类中心和聚类数,并将其作为输入嵌入到所建输电系统随机优化规划模型当中,所得规划方案在随机场景安全运行的前提下具有较高的经济性。(2)提出了考虑可中断负荷管理的输电系统优化规划模型。根据随机规划和鲁棒优化理论,利用概率模型表征设备故障不确定性,采用多面体不确定集刻画风电出力和负荷不确定性,综合考虑可中断负荷管理措施,建立了基于直流潮流的输电系统随机鲁棒优化规划模型。该模型具体可划分为三层,上层为新建线路投资决策问题,中层为最差运行场景选取问题,下层为最差场景下的优化运行问题,模型求解所得规划方案具有较强的灵活性和抗风险能力。(3)提出了考虑网络转供能力的配电系统优化规划模型。该模型建立在智能配电系统主变站间充分互联的前提下,充分考虑了网络转供给配电系统供电能力所带来的提升,有助于延缓系统升级改造、提高资产利用率。该模型以投资和运行成本之和最小为目标函数,综合考虑了有载调压变压器分接头调节、分布式电源出力切除、分布式电源功率因数调整、需求侧管理四种主动管理措施。根据分解协调思想,将模型构建为二层结构,上层规划将线路升级改造、新建线路、变电站扩容方案、分布式电源配置传递给下层,下层规划则在此基础上进行运行模拟的优化,并将计算结果传递给上层,从而指导上层规划的决策。采用改进差分进化算法和原对偶内点法相联合的策略对模型加以求解,所得规划方案实现了分布式电源和配电网的协调优化,有效降低了规划成本和未来运行风险。(4)提出了考虑可再生能源出力可调的输配电系统联合优化规划模型。考虑可再生能源出力可调,利用分解优化建模理论,在满足输配电系统间交互信息一致性的前提下,将输配电系统联合优化规划问题分解为一个输电系统规划子问题和一系列配电系统规划子问题。对于配电系统规划子问题,综合运用二阶锥松弛和大M法将原问题转化为凸优化问题,从而构造基于混合整数凸规划的输配电系统联合优化规划模型。采用基于分析目标级联的分布式优化算法对联合规划模型加以求解,保证了迭代收敛性。(5)提出了考虑随机变量相关性的输配电系统联合多阶段优化规划模型。该模型以输配电系统投资、运行总成本最小为目标函数,综合考虑了输、配电系统多阶段规划约束条件和边界约束条件,其中边界约束条件包括边界有功功率等式约束、边界无功功率等式约束和边界节点电压等式约束。对于输电系统规划子问题,采用半定松弛将交流潮流约束模型加以转化。考虑风光荷间相关性,利用准蒙特卡洛模拟和奇异值分解生成风光荷相关性样本矩阵以提高规划结果准确性。所得输、配电系统各阶段规划方案能够满足集中式、分布式可再生能源接入和负荷增长需求。