社会经济快速发展和人民生活水准的不断提高,带动了能源消费的高速增长,然而,能源供需矛盾问题也随之日渐突出,引发了一系列问题,如:能源供应失调,过度依赖化石燃料,能源对外依存度高,污染减排不利等。而城市能源系统是一个受到技术、经济、政策等多种复杂因素影响的网络系统。众多子系统之间,系统中不同环节之间均存在着互动响应关系,由此导致大量不确定信息的存在。同时,能源系统中存在着大量的复杂性因素,如能源需求的动态变化、能源结构调整和未来能源政策的不确定性等,给能源系统管理带来了极大的挑战。这些不确定性和复杂性对能源结构,电力供应,以及决策者如何制定方案都有着潜在影响,从而加剧了电力系统的不稳定性。因此,需要侧重于城市能源系统的有效规划与管理,用数学规划方法来表征多种不确定性与复杂性,揭示不同参数之间的互动变化规律,制定有效的机制来平衡资源供给需求,缓和快速发展的经济与有限的环境容纳量之间的矛盾。在充分考虑上述问题的基础上,本文综合了多种优化方法的优点,构建出城市尺度能源模型、电力供应模型,并将其运用到深圳市实际研究中以验证其有效性。第三章是模糊区间可能性混合整数规划模型(FIPMIP)的开发,整合了模糊规划、区间规划、整数规划方法,引入必然性测度等概念,对目标函数与约束中的不确定信息进行处理,通过对模型的求解生成一系列城市能源优化方案,并对比分析不同排放情景,不同必然性水平下的能源调整方案。研究结果能够为深圳市中期能源供应,能源加工与转换,扩容方案等提供决策支撑;评估系统成本,约束违背风险和环境影响三者之间的互动关系。第四章建立了基于模糊区间鲁棒优化(FIRP)方法的城市电力系统模型,引入支持向量回归技术预测模拟城市电力需求量,将其运用到深圳市实际研究中。得出的方案不仅可以为决策者提供有效的决策支持,还可以为应对电力系统面临的电力供需、环境排放等挑战提供可行建议,通过分析不同鲁棒等级下的系统惩罚力度,权衡目标满意度和约束之间的利益冲突,帮助相关决策者提供更为合理的电力配置方案选择。