在我国能源生产与消费方式转型的背景下,城市的供热系统进一步向多源联网、多能互补运行技术方向发展,在系统工程集成层面的规模、复杂性和多样性进一步增加,生产过程中决策的科学化和精细化要求显著提高。本文旨在于计算机系统内建立城市供热系统热能生产、输配、消费全过程的“源-网-荷-储”仿真模型,面向系统运行的安全、经济、均衡和环保等多重目标,开展基于仿真模型的供热系统运行调度决策优化方法的若干关键技术研究及软件系统开发,支撑供热系统的智慧化升级。本文主要研究工作如下:1)在供热系统的热网侧,提出了“机理建模+辨识修正”的供热系统建模仿真方法,基于图论方法建立多源互补运行的复杂供热系统的机理模型,利用供热系统现场采集的实时数据,对供热管道的阻力系数进行修正,使仿真模型能较好的匹配与映射物理热网的运行特性。2)在供热系统的负荷侧,基于气象信息和历史热负荷数据,分析对比了几种机器学习算法在供热系统负荷预测中的应用,提出了一种基于在线机器学习算法的热力站级供热负荷预测方法。3)基于供热系统“源-网-荷-储”全过程仿真建模,提出了基于MILP的供热系统模型预测控制方法。更进一步的,提出了基于实时优化和模型预测控制的多层级供热系统运行调控技术架构。4)参与开发了供热系统建模仿真及优化运行的软件系统,搭建了系统运行的硬件环境。我国某大型供热集团智慧供热示范区的实际工程应用结果表明:本文提出的技术和方法有效可行,可以较好的在满足供热系统的供需平衡与多重约束的前提下,使系统整体的运行成本及环境效益得以优化。