进入二十一世纪以来,在全球经济飞速发展的同时,环境问题的恶化、化石燃料资源的稀缺、能源需求的不可控增长,以及多能流系统的发展,使得当前能源供应结构迫切需要转型升级。而作为一种具有更高能源供应效率与系统运行灵活性的能源供应模式,综合能源系统(integrated energy system,IES)已成为政府、行业和院校关注和研究的热点。IES通过不同能源之间的耦合设备,构建电、热、气等多种能源的产销一体化系统,实现能源的高效灵活供应,且利用不同能源的耦合关系以及热、气能存储优势,还能改善供需平衡,提高系统对可再生能源的消纳能力。虽然高效、清洁、灵活的优势使得IES有着光明的应用前景,但其内部复杂的设备耦合关系与可再生能源及负荷的不确定特性为IES的规划与运行带来了诸多困难与挑战。本文围绕IES结构及单元建模、计及不确定性的IES规划方法和基于多时间尺度的IES能量协调优化调度三个方面,对IES的规划和运行问题展开研究,主要工作如下:1)建立IES中各分布式设备(燃气轮机、燃气锅炉、制冷设备、P2G、储能设备、光伏、风机等)的静态数学模型,并对可再生能源出力的不确定性进行场景模拟。通过建模对各设备的物理特性、经济型函数以及能量转化关系的精确表达,为IES的规划和运行优化问题的研究奠定基础。2)研究计及不确定性的IES容量规划方法。首先,考虑到可再生能源的不确定性,为使IES能够经济且可靠地满足整个规划周期内各节点、各类型负荷需求,运用场景削减0-1规划模型对可再生能源不确定性实现高效精确地描述。其次,在前面的基础上,研究计及不确定性的IES容量规划方法,建立以投资运行成本之和为目标函数的混合整数线性规划模型。针对所建立的多场景规划模型难以直接得到结果的问题,提出两阶段规划的求解策略。通过算例仿真验证了所提方法的有效性和可行性。3)基于多时间尺度和多源储能的综合能源系统能量协调优化调度方法。该方法以系统运行经济最优、滚动控制时域内购能成本与储能惩罚成本之和最低以及设备输出功率调整量最小为目标分别建立了日前、日内滚动、实时反馈3个时间尺度的优化调度模型。在日前考虑多种储能模式对IES经济性的影响;日内基于模型预测控制方法,构建日内与实时的反馈闭环优化,平抑由预测误差导致的系统功率波动。通过算例仿真和对比,分析多时间尺度和多源储能对IES运行的经济性和平抑功率波动等的影响。