能源危机和环境污染是人类面临的重大挑战。综合能源系统可以实现不同能源系统的优势互补以及能源的梯级利用,是提高能源利用效率、推动能源和环境的可持续发展的有效途径之一。综合能源系统中能源设备的规划问题与运行控制问题密切关联,对系统的安全经济运行有着至关重要的影响。基于此,本文建立了综合能源系统双层规划模型,对系统的设备容量规划以及运行问题进行了研究,具体的研究工作内容如下:首先,对综合能源系统的基本概念、结构与核心设备进行了介绍,建立了相应的等效数学模型,构建了综合能源系统输入-输出方程式以及功率平衡矩阵模型,提出了兼顾系统的设备容量配置和运行策略优化的双层规划模型,为园区综合能源系统的容量规划与运行优化奠定了理论基础。其次,为了实现综合能源系统的经济可靠运行,提出了衡量系统供能可靠性的缺负荷期望指标,综合考虑经济性、环保性、可靠性等因素,建立了系统双层规划模型,并以所提指标对规划结果进行分析。通过实例进行仿真研究,结果表明该模型在保证系统经济、低碳运行的同时,有效提升系统的可靠性水平。最后,为了加强供需双侧互动,构建了考虑需求侧响应的综合能源系统优化配置模型。根据分时电价方案,建立了柔性电负荷模型;建立了考虑供热系统的热惯性以及热需求可调性的柔性热负荷模型。基于上述负荷模型,构建系统算例进行仿真研究,结果表明终端负荷的综合需求响应在系统的降本增效方面具有重要的意义。