随着新型城镇化的发展,能源结构逐步转型,电能、天然气和热能等多种能源形式发展齐头并进。传统分立供能系统能源运行方式单一,能源利用率低,所以考虑多元能源之间协调互补的综合能源系统成为未来能源系统发展的主流。综合能源系统采用了能源聚合技术,将多种分布式能源设备整合并统一协调调度,有效提高了系统运行的经济性和灵活性,实现了能源的高效利用。但同时由于聚合的多种能源形式也给综合能源系统安全运行带来极大的挑战:一方面,系统内部的分布式新能源机组出力随环境影响出力具有较大波动,加大了综合能源系统电源侧的不确定性;另一方面,随着多种能源形式的发展,用能行为也呈现多样性的特点,用能行为的时空不确定性以及多元负荷的多能互补需求响应特性进一步加大了能源负荷侧的不确定性。此外,综合能源系统由于采用互补特性而具有更大的能源调节能力,能够参与多种能源市场,有效地带来经济收益。本文基于综合能源系统的稳态模型,通过不确定性分析方法,构建综合能源系统鲁棒优化调度模型,选用新能源汽车作为多样化能源需求的范例,考虑综合能源系统同交通网络耦合后的运行方式的变化,同时还对综合能源系统参与能源市场的响应策略进行了分析。本文为综合能源系统的安全经济运行提供了理论依据,主要研究内容和成果如下:1.根据综合能源系统的能量流,从能源生产、能源传输、能源转换、能源利用以及能源存储等几个环节对综合能源系统中各设备进行精细化的稳态模型的构建,构建“枢纽型”综合能源系统,为进行优化调度方案设计奠定基础;2.针对综合能源系统中新能源出力以及负荷波动的不确定性进行了分析,构建区域综合能源系统的鲁棒调度模型。针对新能源出力的不确定性,采用保守性模型进行分析,考虑多元负荷间具有耦合特性,采用拉丁超立方抽样方法构建场景集分析多元负荷的波动,在此基础上构建日前调度和实时调度两阶段鲁棒优化调度模型,采用列与约束生成算法迭代以及最优性条件进行求解,通过算例验证了模型的鲁棒性和经济性以及应对随机变量波动的有效性;3.针对新能源汽车用能行为时空不确定性进行了分析,结合交通网络构建多网融合的综合能源系统的优化调度模型。针对交通车流量的不确定性,采用数据驱动的算法构建模糊集进行机会约束,在此基础上综合考虑交通网络的车流时间成本以及系统运行成本,对电动汽车以及天然气汽车的路径选择模拟进行用能行为的预测,构建考虑交通流量不确定性的多网融合的综合能源系统优化调度方案。通过算例验证模型可有效应对交通车流用能的时空不确定性带来的能源需求风险;4.针对综合能源系统参与能源市场行为进行了分析,构建综合需求响应模型。针对主能量市场上能源价格波动的风险以及辅助服务市场中可能存在的调峰需求,采用多能互补的形式构建综合需求响应模型,并采用多能互补评价指标对综合能源系统的运行潜力进行挖掘。算例分析表明,多能互补行为能够有效平抑市场价格波动的风险,并且有较大的能源调节潜力,可实现同上级电网的良性互动,达到双赢。综上所述,综合能源系统作为多种能源形式聚合与多种分布式能源设备协调调度的重要实现方式,利用多能互补行为进行调度可有效应对系统中源、荷侧随机变量的波动风险,进而通过优化自身资源实现同主网的互动,提升整体的经济性。决策者可根据综合能源系统中实际的能源随机波动以及不确定性响应行为,参考本文的模型及方法进行能源的优化协调与管理。