新能源发电作为解决能源和环境问题的有效方法,现在已经得到了广泛的运用。其中又以风力发电和光伏发电技术最成熟,国家政策对风电和光伏发电也有一定的偏向性。乘着政策的东风,两种发电方式的装机容量近几年快速增长。然而,新能源的大规模集中并网运行可能为电网运行带来许多问题,主要表现在电能质量劣化,供电可靠性下降,电压稳定性降低,调度决策困难等方面。所以,研究如何降低新能源并网所产生的不利影响将会进一步促进新能源发电技术的发展。鉴于风电已经规模化,其出力的波动性已经对电网安全运行造成了实质性的影响,本文主要考虑风电出力的波动性,结合其无功调节特性,讨论其大规模并网时配电网的无功优化理论和实际操作。本文首先介绍了电压控制技术,无功优化模型和相关算法在国内外的发展动态,主要介绍了国内外AVC技术的发展,以及国际上通用的一系列优化算法并对比分析了它们各自适用的场景和优缺点。然后从电网潮流的角度分析了新能源发电有功出力和无功输出对电网的影响,并分别从原理上分析了风电机组、光伏电池组、无功补偿装置的无功调节特性。接着基于现有的AVC模式,提出了结合日前和实时两个时间尺度的双层无功优化模型,并分别用分枝定界法和制约函数法来解决离散设备和连续设备的优化问题。重点介绍了组合算法的计算方法及其应用。为了验证上述理论的正确性,本文搭建十一节点网络模型,其中三个为风电场。首先,分别在风电场并网和离网的情况下计算网络潮流,分析对比风电并网对网络运行的影响,然后设立不同场景分别验证了两层优化的有效性。仿真对比了典型日负荷和最小负荷下单节点在各个时段内采用静态优化和划分优化周期后电容器的投切次数。接着,对第二层优化在改善网络电压和电容器投切容量上的作用进行了仿真。最后,为了分析所提方法的适应性,得到了最恶劣情况下的优化结果。结果表明,本文所提方法不仅能降低新能源波动性对电网无功分配和电压的影响,还能减少电容器投切的次数和容量。