传统能源系统中各类能源形式关联性较弱,运行方式相对独立。伴随着以天然气分布式能源与可再生能源为主的新型供能技术的飞速发展,需求侧的能源多样化促使能源系统耦合性增强。在能源互联的背景下,以配电网和天然气配气管网为骨架,分布式能源站为枢纽的气-电区域综合能源系统正逐步成为未来城市能源供应的主要承载形式。如何设计区域综合能源系统中各类异质供能网络与分布式能源的协调运行策略是综合能源系统能否实现多能优势互补的核心问题,也是当前世界范围内工业界与学术界共同关注的热点问题。本文从气-电区域综合能源系统的网络能流建模方法研究出发,分别对适用于综合能源系统优化问题的配电网潮流以及配气网气流数学描述方法进行了分析,并在直接控制和价格激励两种调控场景下,对气-电区域综合能源系统的协调优化运行问题展开深入研究。全文构建了多时间尺度、多管理模式下的气-电区域综合能源系统协调运行体系,具体研究成果如下:(1)针对区域综合能源系统多能流建模问题,在配电网中,首先提出了适用于三相平衡网络的基于功率损耗灵敏度和DistFlow电压假设的单相潮流线性化方法。随后,针对三相不平衡网络进一步提出了定点潮流线性模型,将原优化问题中难以处理的非凸非线性潮流约束转化为线性约束。该简化模型可在保证计算精度的前提下,降低优化问题的求解难度。在配气网中,根据气压降方程与管网流量平衡建立了等温条件下的稳态气流模型。并进一步考虑气体流速与管存气的影响,构建了燃气管道中气流的动态模型。通过天然气系统慢动态特性简化模型,并采用二维离散化技术将动态气流偏微分方程转化为代数方程,实现了对不同时间尺度管网气流状态的数学刻画。(2)针对统一调控模式下含间歇性可再生能源接入的气-电区域综合能源系统,提出了包含日前优化和日内滚动修正两阶段的多时间尺度协调优化运行模型。在日前阶段,通过分布式能源站、配电网、配气网之间的相互配合,在保证系统运行经济性的同时,将电力系统难以处理的可再生能源功率波动转移至惯性更大的天然气系统以及制冷/供热系统中。在日内阶段,通过更新的预测信息对微燃机出力状态进行滚动修正,降低日前可再生能源预测误差对系统运行的影响。本文提出的综合能源系统协调运行策略实现了系统中可再生能源功率波动的就地平抑,充分发挥天然气分布式能源在电力和天然气系统中的双调峰作用。(3)针对多管理主体的气-电区域综合能源系统,系统调度人员无法直接对用户的分布式资源进行直接控制,本文继而提出了综合能源系统激励能价计算与分解方法。通过价格刺激引导用户调节分布式资源的运行点。在构建考虑综合能源网络约束的多能流优化模型的基础上,首先将原问题中的非凸约束转化为凸约束,在通过简化后凸规划问题的拉格朗日函数计算得到系统边际电价与边际气价,并根据各约束对应的乘子实现边际能价的分解,为抽象的边际价格赋予了实际的物理意义。采用边际能价机制后,用户即使以自身利益最大化为目标控制分布式资源的运行方式,依然可实现对系统极限状态的感知,并规避可能导致系统安全约束越限的运行方式,满足了调度员对气-电区域综合能源系统协调优化运行的目标。