随着城市社会经济的快速发展和人民生活水平的提高,能源消费量持续增长,能源供需矛盾日益紧张。而以煤炭为主的能源结构导致大量环境污染物和温室气体的排放,城市环境污染问题日益严重。我国城市能源管理面临着经济发展与环境保护的双重压力,且存在着较大的不确定性。因此,综合考虑能源、环境和经济,建立不确定性城市能源系统优化模型,将为我国的城市能源管理及决策提供科学的和实用的技术手段,促进社会经济、能源与环境的协调可持续发展。在城市能源系统分析的基础上,研究我国城市目前存在的主要能源问题,以及与能源利用相关的环境问题。针对这些主要问题,考虑我国城市能源结构和能流特征,以及能源系统优化模型的变量和参数存在的诸多不确定性,以区间规划为基本框架,综合机会约束规划、模糊规划和混合整数规划等方法来处理能源与环境系统的不确定性和复杂性,陆续开发了不确定性的城市能源系统综合优化模型,不确定性机会约束混合整数城市能源系统优化模型,不确定性模糊机会约束混合整数城市能源系统优化模型。为验证不确定性城市能源系统优化模型的可靠性和实用性,将其应用到北京市能源系统的实例研究中。这三种不确定性能源模型的结果均表明,北京市城市能源结构将从以原煤为主的污染型能源结构逐步转变为以天然气、电力等优质能源为主的清洁型能源结构。电力生产仍以燃煤发电为主,但燃气热电联产技术得到大力发展,成为发电量与燃煤发电不相上下的第二大电源,水电、风电等可再生能源发电技术在总装机容量中的比例将提高到5～8%。北京市热力生产主要发展了燃气供热技术,热泵和地热技术等新兴供热技术在规划期内也有容量增加。在城市能源模型中,电力生产是非常重要的组成部分。应用区间规划和机会约束规划方法建立不确定的电厂优化配煤模型,这些模型可以在煤质参数发生一定程度的波动时,仍能保证配煤质量满足电力生产要求。初步探讨了配煤特性与机组负荷之间的关联,建立电厂负荷优化分配与配煤优化模型,在满足机组实时负荷变化下的生产要求的同时,避免不必要的燃料浪费和减少污染物的排放。