在生态优先、绿色低碳发展的大背景下,能提高能源的利用效率且不背离经济发展主线的综合能源系统（Integrated energy system,IES）成为了能源领域的研究热点。而多微电网在解决IES中大量分布式可再生能源消纳、保障供电可靠安全等问题上有突出表现。多微网综合能源系统包含区域内多个微电网以及配电网、配气网等。通过协同交互,上层配网系统的调配能力和不同微网的内部资源特性可以得到充分发挥,整个系统的资源配置进一步优化,系统的经济效益获得提升。然而,多微网综合能源系统中容纳了多种形式的输入能源、耦合性强的设备、多元化的负荷类型和多层次的系统通信等,这给整个系统的优化运行带来了巨大的挑战。因此,本文针对多微网接入上层配电系统时出现的网络损耗增大、可再生能源利用率低,以及如何在电热系统中实现多储能的高效配合和调动用户侧的负荷潜力等问题,开展了如下的研究:（1）绪论部分针对多微网综合能源系统的发展现状进行了系统性地归纳总结,指出了课题研究领域的热点难点。在系统建模方面,第二章节分别采用传统多微网系统建模和能源枢纽系统建模,梳理了系统中常见的能量转换设备、能量存储设备以及发电端的能量生产设备的数学模型和矩阵模型。其次,在可再生能源出力的随机特性、储能与电价以及需求响应相结合等方面进行了深一步的研究。（2）本文针对电热多微网系统的优化运行问题,研究了考虑可再生能源出力不确定性的多个热电联产（Combined heat and power,CHP）型微网与多节点配电系统互联的双层优化策略。文中将多个微电网和多节点配电系统看作不同的主体,把整个系统分为上下两层。在实际建模过程中,下层采用场景法来考虑风光出力的不确定性因素,以微网在各场景下的最小加权成本和为目标,优化得到各微电网的买卖电功率。上层以优化所得的买卖电功率为约束,并以最小配电系统网损成本为目标,将功率分配问题转换成求解最优潮流的问题。最后实验以两个供能不同的CHP型微网接入上层配电系统为算例,验证了所提双层优化策略的有效性。结果表明:风光的通用分布和后向场景削减法的使用减少了可再生能源出力的不确定性对系统带来的影响;探究了蓄热电锅炉、蓄电池等耦合元件与其他设备的协调配合方案,提高了系统的灵活性,以经济最优的方式消纳了更多的可再生能源。（3）为了充分发挥用户侧的负荷潜力,改善多个能源枢纽并网整体调度问题,本文提出了考虑综合能源需求响应的能源枢纽并网随机优化运行策略。文中采用通用分布和场景削减法来处理风光出力的不确定性问题,通过对大量场景约简来获得反映风光随机特性的典型场景。计及系统运行过程的能源成本、需求响应补偿成本、运维成本,考虑负荷转移与削减以及电、热、冷功率平衡等约束,将基于图论的能源枢纽结构用矩阵形式建模,从而建立考虑综合需求响应的能源枢纽模型。其次,上层电网以优化所得的买卖电功率为约束,并以网损成本最小为目标,使用二阶锥松弛技术,建立线性化的最优潮流模型。最后,以两个能源枢纽接入上层IEEE-30节点电力系统为仿真算例,验证了所提的综合能源系统的多能协同优势。结果表明:系统消纳风光的比例得到了提高,系统实施综合需求响应后的日运行成本也显著降低。此外,用矩阵形式描述能源枢纽中的能量流动、设备内部的能量转换、设备间的能量互联,具有简洁和拓展性强的优点。此方法适用于不同规模的综合能源系统的合理建模,具体形象地表述了多能耦合的复杂关系。