在争取“碳达峰、碳中和”和构建新型电力系统的大背景下,高比例可再生能源电网已经成为我国电网发展的必然趋势。如何消纳风电、光伏等不确定性可再生能源,是高比例可再生能源电网亟待解决的问题。抽水蓄能作为目前最成熟的大容量储能技术,可以作为高比例可再生能源电网的主要消纳手段。本文以高比例可再生能源电网为背景,开展了对消纳式抽水蓄能电站、相关能量模型以及含抽水蓄能电站的实时消纳调度的研究。从分析高比例可再生能源电网的功率平衡机制入手,阐明了不确定性可再生能源的消纳原理,研究了消纳式抽水蓄能电站的运行机制及其主要电能参数的设计。消纳式抽水蓄能电站以可再生能源消纳为主要设计和运行目标。分析了消纳式抽水蓄能电站的运行机制和在设计和运行上的特点,将其与传统用于调峰的抽水蓄能电站区分开来;研究了消纳式抽水蓄能电站的主要电能参数及其联系,提出了以不确定功率和不确定能量统计数据为依据的电能参数设计方法;以张家口市风电场统计数据为依据,实例说明了消纳式抽水蓄能电站的电能参数设计方法。建立了抽水蓄能电站的能量模型。提出了“能量水头”的概念,用以刻画上库发电蓄水的势能;分析了边界能量水头,确定了额定能量水头的取值;构建了蓄函数,刻画了上库发电蓄水、重心水位与上库水位的关系,用以在线计算能量水头;以能量水头为基础,推导了蓄能量的计算公式,能量库容就是额定能量水头对应的蓄能量;分析了抽水蓄能电站运行时的功能关系;最后,以某规划中的抽水蓄能电站为例,建立了对应的能量模型。建立了含抽水蓄能电站的多目标实时消纳优化调度模型。以不确定性可再生能源上网功率最大、抽水蓄能电站利用率最大和火电机组发电功率最小为优化目标,在经典网络约束和发电约束之外,增设了抽水蓄能电站功率约束和能量约束。将一个调度周期等分成多个时段,逐时段进行优化。最后,将建立的优化模型应用于修改的IEEE-39节点系统,验证了模型的有效性。课题研究工作对推动抽水蓄能电站在可再生能源消纳方面的大规模应用,以及推动风电、光伏等不确定性可再生能源电源的大规模上网,具有一定的积极意义;同时,也可以为完善高比例可再生能源电网的调度控制体系提供一定的理论参考。