随着电网能源转型的不断深入,现代电力系统正在逐步向源荷互动、大规模新能源消纳、特高压交直流互联等方向发展。一方面,新能源的大规模并网使电力平衡呈现出明显的空间、时间不均衡,调峰调频压力突出,现有的发电跟踪负荷的模式已无法适应电网的发展;另一方面,负荷侧设备更加多元化,分布式发电、分布式储能、电动汽车等资源的大量应用使得负荷端的灵活可控性增强,为电网提供了丰富的可调资源。大规模可调的负荷侧资源如何参与电力系统的运行与控制已然成为电网面临的新挑战,然而目前对于海量异构负荷的协同控制和优化调度方法尚缺少深入研究。因此,本文以3种储能型柔性负荷作为主要研究对象,对异构负荷的聚合建模及响应潜力评估、协调控制策略及优化调度方法进行了研究,主要研究内容如下:首先,为了解决多类型柔性负荷的统一建模问题,针对3种储能型柔性负荷,定义了通用的可控能量状态裕度指标,建立了空调负荷、电动汽车负荷、分布式储能负荷的虚拟储能负荷模型,并以可控能量状态裕度指标为状态变量建立虚拟储能负荷的聚合模型。同时,分析了负荷主、客观参与调控的响应潜力范围,根据负荷运行状态、可控能量状态裕度、响应次数来进行客观响应能力的评估,并引入负荷主观参与度概念表征用户负荷参与调控的意愿,构建考虑价格激励、剩余荷电这两个关键影响因素的模糊参与响应机制,从而得到考虑主客观参与能力的负荷响应潜力,为上级调度层提供柔性负荷的可调容量等有效控制信息,最后通过仿真算例验证了异构负荷资源聚合方法的有效性。其次,为了解决异构负荷的协同控制问题,提出了负荷群之间的协同优化方法。在明确群内调控机制的情况下,建立了表征负荷调控能力的异构负荷可控裕度指标体系,提出了基于可控裕度指标的柔性负荷状态序列控制方法,通过对负荷的状态变量进行分群、基于可控裕度指标进行优先排序、求解响应负荷数量、调整负荷运行控制变量,实现对于负荷的联合调控。最后通过仿真算例分析,验证了异构负荷协同控制方法的合理性与有效性。最后,为了解决柔性负荷的优化调度问题,建立柔性负荷的分层优化调度架构。在调度中心-聚合商层面,建立了考虑用户负荷类型差异性和用户成本满意度的聚合商售电电价优化模型;基于非合作博弈,提出了以各聚合商利润最大化的调度容量分配方法。对于聚合商-用户层面,提出了负荷群的调峰优化组合模型,对于模型系数不同的虚拟储能负荷,对其按照模型系数进行聚类分组;引入负荷群虚拟价格的定义,结合负荷的反弹模型,建立了考虑负荷反弹抑制及控制代价的多目标负荷群组合优化模型。最后基于算例分析了各聚合商及负荷群的分层优化调度过程,验证了柔性负荷分层调度方法的有效性。