受到全球能源危机和全球性的“生态变化”的消极影响,我们国家提出了“双碳”目标的承诺与实现时间。同时,工业界和学术界也逐渐将研究重心转移至以电力系统为纽带的可再生能源并网、多种能源联产和梯级利用的新型能源系统的研究领域中,旨在实现可持续性发展及其人类命运共同体的构建。因此,出现了综合能源系统的概念,综合能源系统能够实现化石能源、地热能、风能、太阳能等不同异质能源之间的协同转换,实现电能、天然气能、热能等不同异质能量流之间的优势互补。综合能源系统的建模是开展综合能源系统相关研究工作的首要任务,是进行综合能源系统能量流计算方法选择及能量流求解计算的基础性工作和重要依据;其能量流的计算是进行综合能源系统规划、运行、安全评估和动态仿真模拟等工作的重要基础性任务,通过综合能源系统的能量流计算结果,可以得到综合能源系统状态变量及其能量流的分布概况,实现综合能源系统的状态监测和数据分析,为系统的安全运行和可靠性评估等提供最直接数据。同时,综合能源系统涉及范围广,任意环节受到扰动,整个网络的能量分布将会随之发生变化。因此可以通过分析系统扰动量与状态量的数字特征关系,发掘出系统潜在的越限风险的方法,给决策者提供有效的辅助决策依据。对此,本文开展了以下的研究工作:（1）分析总结不同能源子系统和耦合设备的物理特性及其数学模型,基于节点法对电力子系统、天然气子系统、热力子系统建立相应的统一能量流数学模型。考虑天然气子系统中压缩机的多种运行工况模式,并对其进行分析和总结;对热力子系统能流量约束模型进行改写,为热力子系统能量流计算的改进提供重要依据。（2）提出一种基于改进梯度下降法的热力子系统能量流计算方法。针对现有的不足之处中对热网子系统的雅可比矩阵导数信息考虑不充分问题,提出改进的热力子系统能量流约束模型,充分考虑各项导数信息,对其雅可比矩阵进行改进,提出一种基于线性化处理和牛顿-拉夫逊迭代策略相结合的改进梯度下降法。并通过多个算例测试验证所提出方法的有效性。（3）提出具有三阶收敛特性的改进迭代策略用于解决天然气子系统能量流计算效率问题。提出的改进迭代策略能够有效地改善传统牛顿-拉夫逊迭代方法在计算天然气子系统能量流计算问题中,出现的对初值敏感的问题并同时提高计算效率,同时与算数平均牛顿迭代方法、牛顿下山法、中点平均牛顿迭代方法和Jarratt迭代方法等多种方法进行比对,验证所提出策略的有效性。此外,为了提高计算收敛的可靠性和稳定性,提出改进的模型,即在状态变量的求解中,将节点压力的平方视为一个整体变量进行处理,进而提出一种改进的天然气子系统雅可比矩阵。通过采用基于LHS的MCS方法进行仿真测试,验证所提出的改进迭代策略及其改进模型计算收敛的稳定性和可靠性。（4）提出基于改进半不变量方法的综合能源系统概率能量流分析方法。构建含电-气-热综合能源系统的概率能量流约束模型,分析不同耦合设备的运行模式对非对角线的子雅可比矩阵的影响,提出改进的综合能源系统雅可比矩阵,并基于改进的迭代策略进行综合能源系统的确定性能量流计算,为概率能量流分析提供基础数据;进而提出半不变量方法和改进的雅可比矩阵相结合的改进半不变量方法的综合能源系统概率能量流分析方法,以24节点电力子系统-20节点天然气子系统-32节点热力子系统构建的综合能源系统算例为仿真对象,与MCS和PEM方法计算得到的结果进行对比分析,验证所提出方法的有效性;并对系统状态变量的概率分布进行分析,识别出系统中的薄弱环节,为综合能源系统的规划设计和运行提供了重要的辅助决策信息。