多种能源系统通过集成和优化而形成的综合能源系统(integrated energy system,IES)为解决能源与环境问题提供了新途径。IES能够充分发挥不同能源类型之间的互补特性和协同效益,提升能源系统综合能效和可再生能源消纳能力,对推动能源结构转型具有重要意义。能量枢纽(energy hub,EH)作为多种能源系统的耦合环节,可实现多类能源的相互转换、分配和灵活存储,其设备组成、容量配置以及运行方式对IES的安全经济运行至关重要。在此背景下,本文对相关课题进行了初步探究,主要完成了以下研究工作:提出了IES典型架构与通用模型。首先构建了由多个EH经由能源传输网络连接而成的IES典型物理架构。然后基于此架构,构建了IES通用模型,并从EH模型,电力网络模型和天然气网络模型三方面展开介绍。通过模型的建立,为后文研究IES低碳经济运行与优化配置问题奠定了理论基础。提出了计及柔性负荷(flexible load,FL)的IES低碳经济运行模型。首先,综合考虑整个能源供应环节的碳排放,建立了基于IES的碳交易机制模型。然后,将FL分为可削减负荷、可转移负荷和可平移负荷三类,应用于IES的低碳经济运行中。在此基础上,以碳交易成本、FL调度成本、系统能耗成本之和最小为优化目标,引入能源耦合部分约束,电力系统运行约束和天然气系统运行约束,建立了计及FL的IES低碳经济运行模型。最后,采用一个9节点IES算例对所提出的模型和方法进行验证,并分析了碳交易价格对IES碳排放量和运行成本的影响,以及FL在消纳风电和节能减排方面的作用。提出了一种计及N-1安全准则的EH联合优化配置方法。首先,以年综合运行费用最小为目标函数,考虑能源耦合部分约束、电力系统运行约束、天然气系统运行约束和电力系统的N-1安全约束,建立了EH优化配置模型。接着,采用二阶锥松弛技术将其转化为混合整数二阶锥规划模型,并利用商业求解器YALMIP/GUROBI求解。最后,采用一个IES算例对所构建的优化模型与求解方法进行了说明,并对比分析了计及和未计及N-1安全准则2种情况下所得到的IES优化配置结果。算例结果表明,在IES优化配置中考虑N-1安全准则有利于实现IES的经济性与安全性的协调优化。最后,对论文的研究工作做了全面总结,并对该领域的后续研究工作进行了展望。