能源是科技进步与经济社会发展的重要物质基础。传统的能源利用方式对化石能源的利用并不合理，造成了高耗能与高排放。环境污染、资源匮乏与持续发展对能源的迫切需求之间的矛盾日益尖锐，更清洁、高效的能源利用方式亟待提出，综合能源系统应运而生。区域综合能源系统是综合能源系统当前的主要推广建设的形式之一，耦合配电网、天然气网和热网，充分利用区域内热电联产设备、储能以及多种能源转换设备，制定合理调度方案来满足区域内多种能源需求，并灵活消纳分布式清洁能源，实现区域能源系统清洁、经济、高效运行。本文围绕区域综合能源系统推广应用，立足于供能侧优化能源供应体系，立足于用户侧发挥可控负荷的互动潜力展开多方面的研究，并进一步在综合能源服务发展的背景下探索能源服务日前交易机制，本文主要工作如下：
　　(1)在当下储能设备投建运营费用较高，难以大规模应用的情况下，本文基于对虚拟储能理论、电动汽车有序充电、建筑物蓄热特性的分析，构建了电-热虚拟储能模型；将虚拟储能系统应用至区域综合能源系统经济优化调度中，提出了一种基于虚拟储能理论的区域综合能源系统调度方法。基于生产园区系统进行仿真实验，验证了虚拟储能系统能够起到类似实体储能系统的负荷平移作用，一定程度上可以替代实体储能设备，提升园区多能源系统运行经济性、稳定性。
　　(2)工业园区是区域综合能源系统的主要应用对象，在传统用供能结构下，工业园区存在能源应用低能效、高耗能、高排放的限制。本文在建立用户侧可控负荷模型的基础上，基于能量梯级利用理论对工业园区内产能设备能源品位进行划分，并与能源负荷对应，形成“品位对口，梯级利用”的工业园区RIES能量梯级利用模型。其次建立考虑燃气轮机部分负荷特性的分段线性模型，构建工业园区联产设备模型。同时，考虑气候不确定性对新能源出力与热负荷的影响，在典型天气场景下进行工业园区综合能源系统能量梯级利用优化调度仿真实证，验证了能量梯级利用结构能够提升综合能源系统能源利用效率以及运行经济性。
　　(3)在电力市场化改革以及综合能源服务推广的背景下，本文立足于区域综合能源系统，厘清系统内市场主体以及各主体收益属性，建立了以综合能源服务商为主导，其余市场主体追随响应的综合能源系统日前能源交易优化模型。并结合某区域用户群体的用能数据进行模型仿真实证，验证所述方法的有效性。