电力系统无功备用与系统有功、无功负荷密切相关,可较全面反映系统安全水平,与电压稳定性的天然联系使其成为评估系统安全性的重要指标,但目前无功备用优化方法并未考虑不确定性的影响。本文建立线路状态不确定性,新能源出力不确定性,传统能源发电厂出力不确定性,负荷不确定性的数学模型,以此为基础初步建立考虑不确定性无功备用优化的研究体系,取得的主要成果如下。(1)建立多种不确定性因素的数学模型,上述4类不确定性按数学性质分为0-1分布型和连续型;其中线路状态不确定性为0-1分布型,采用静态、暂态严重性排序评估其影响;新能源出力不确定性,传统能源发电厂出力不确定性,负荷不确定性3类不确定性为连续型,采用概率分布和超棱锥模型评估其影响。(2)研究运行点不确定性的随机无功备用优化模型,针对无功功率分层分区的控制特性,提出基于模块度指标和凝聚聚类的无功分区方法,基于所得分区方案,结合机会约束松弛和逐次线性化方法对所提模型进行求解。(3)研究增长方向不确定性的鲁棒无功备用优化模型,提出基于曲面二次标准型逼近的最近电压稳定临界点求取方法,并利用交替迭代求解原鲁棒无功备用优化问题。(4)研究增长方向不确定性的区间无功备用优化模型,并证明区间优化方法对减小系统运行风险的作用。提出一种基于双层迭代的求解方法对原区间优化问题进行求解。(5)研究线路状态不确定性的单时间断面暂态无功备用优化模型,针对不同类型无功源提出对应暂态无功备用定义,利用轨迹灵敏度代数化微分方程约束,并用逐次线性化目标函数法对原问题进行求解。(6)研究线路状态不确定性的耦合时间断面暂态无功备用优化模型,提出数值差分化方法将原问题转化为动态优化问题,精确计及各时间断面发电机轨迹灵敏度。