化石能源发电产生的温室气体已经对环境产生了非常大的负面影响。所以从2016年开始,使用非化石能源逐步替代传统的火力发电已经成为我国防治大气污染、改善环境质量、调整能源结构的重要措施。为了构建清洁低碳、安全高效的能源体系,深入研究电力系统运行调度具有重要的理论和现实意义。本文以外逼近法和分布式交替方向乘子法为研究主线,并以电力系统水火机组组合和直流最优潮流问题为例进行应用研究。首先,本文将含罚函数的外逼近法应用于非凸的水火机组组合问题。含罚函数的外逼近法首先求解原问题的连续松弛问题,然后交替求解混合整数线性规划主问题和非线性规划子问题。针对主问题,本文采用比例二阶割来有效逼近凸非线性函数。因此,混合整数线性规划主问题就转变为混合整数二次约束规划问题。此外,本文还提出一个启发式方法加快原问题的连续松弛问题的求解。本文通过44火电机组15水电机组24时段等2个系统验证了所提方法的有效性。其次,本文将协同交替方向乘子法应用于含碳排放权交易的直流动态最优潮流问题。与别的基于交替方向乘子法的分布式方法需要相邻子系统间公开耦合支路信息和耦合支路两端节点信息不同,本文的方法只需要相邻子系统间公开耦合支路信息。此外,本文通过减少对偶乘子的数量和采用改进的乘子更新步来加快算法的收敛。使用规模从6节点到1062节点等系统验证了所提方法的有效性。并通过实验对比了分布式交替方向乘子法串行和并行的性能。