近年来,随着经济的发展,用电负荷不断增长,空调也得到了广泛应用,电网的峰谷差进一步拉大,供需矛盾日益突出。夏季是用电的高峰,也是空调使用的高峰。为了保证电网的安全运行,需要对空调进行合理的调控以参与到电网的需求响应中。因此,本文以规模化分散式空调为研究对象,结合空调的模型、调控手段与响应特性,分别从运营商、负荷聚合商、空调用户三个层面展开了研究,提出了一套规模化空调参与需求响应的多层优化调度模型,本文的主要研究工作如下:1)研究了规模化空调的建模方式、调控手段和响应特性。建立了等效热参数模型,提出了保持多样性的开关控制和调温控制,并以保持多样性的规模化空调的聚类方法进行支持,使得每组中包含相同数量的全部状态的空调,避免由于空调的调度引起的功率波动。计算了以组为单位的空调的可调控潜力。分析了空调的响应特性,并提出了在分析响应的随机性的基础上,响应的相关性也需要重点考虑。2)提出了考虑空调响应特性的聚合商日前申报模型。提出了改进的拉丁超立方采样法对响应特性进行建模。重点分析了由于空调用户的数量增加,相关系数矩阵非正定的场景,并采用超球分解法、谱分解法和改进的交替投影法依次进行修正对比。考虑到空调的响应特性,分析了负荷聚合商的成本和收益,建立了计及空调和储能的日前申报决策模型,并通过随机模拟和遗传算法进行求解。通过算例分析验证了加入储能比不加入储能可以得到更高的利润;并且验证了调控不同相关性下的空调用户有着不同的收益;同时验证了响应度分布的参数中均值与利润呈正相关,标准差与利润呈负相关。研究结果对于聚合商合理选取可调控负荷具有一定的指导意义。3)提出了规模化空调参与需求响应的多层优化调度模型。详细分析了上层运营商、中层负荷聚合商及下层空调用户的优化调度模型。分别提出了以调度成本最低考虑网损的上层运营商优化调度模型、以利润最高考虑响应特性的中层负荷聚合商优化决策方案和以关停数量最少考虑调度偏差的下层空调用户优化调控手段。运用了改进的拉丁超立方采样法、遗传算法、最优潮流算法等多种算法进行求解。通过算例验证了提出的运营商的优化调度策略可以有效地防止电压越限,优化电网的运行,同时降低网损成本及负荷聚合商的支付成本;提出的以利润最高考虑响应特性的中层负荷聚合商优化决策方案,可以有效地提高负荷聚合商的利润;提出的以关停数量最少考虑调度偏差的下层空调用户优化调控手段,可以将误差控制在1%以内,同时有效地降低空调的关停数量。