目前我国以化石燃料为主导的能源结构所带来的环境污染、能源效率低、发展质量差等问题仍然严峻。推动能源生产、运输、消费方式的革命,创建环保低碳、可靠高效的能源产业体系,已经成为我国能源发展改革的首要使命。传统的集中式能源供给系统已无法满足当今能源结构优化和清洁化的目标,相比之下,分布式能源凭借其能源利用效率高、能源传输损耗低、对环境污染小等优势,在世界各国得到了越来越广泛的应用。本文研究分布式能源系统中的能量管理策略,旨在提高分布式能源系统的运行效率、可靠性、容错性和可扩展性,对分布式能源的发展具有现实意义。重点关注三类典型的分布式能源系统中的能量管理问题,分别是电动汽车充放电电能交易、分布式储能设备共享系统的实时电能控制以及多能源系统的能量调度。对现有的相关研究工作进行回顾,指出其中的不足之处,并提出相应的解决方案。给出基于电价、负载、光伏发电等真实数据的仿真结果,以验证所提出的能量管理方案的有效性。电动汽车是一种可移动的电能存储单元,可以在充电期间参与需求响应计划,也可以提供调压调峰服务,有利于提高电力系统的灵活性和稳定性。为了充分利用电动汽车中潜在的可调度资源,需要设计有效的电能交易机制,以激励更多电动汽车参与电能买卖,并组织有序的充放电调度。第二章和第三章着重研究电动汽车的电能交易。第二章提出一种具有双层结构的电动汽车电能交易机制,采用VCG(Vickrey-Clarke-Groves)拍卖理论设计在电网与聚合者之间的上层交易机制,采用随机拍卖理论设计在聚合者与电动汽车之间的下层交易机制,保证电能交易的可信性、自愿参与性和效率性。第三章提出一种面向主动配电系统的电动汽车电能交易机制,利用车的充放电电能调节电网电压。针对配电网和微电网分别设计两类充放电电能拍卖方法,并将其嵌入到ATC(Analytical target cascading)分布式框架中。无论微电网处于并网还是孤岛状态,都保证交易机制具有可信性、自愿参与性和效率性。电能储存设备是一种十分灵活的分布式能源,可用作备用发电或消纳余电,有利于可再生能源的集成,可提高能源利用率和系统可靠性。为了充分发挥储能设备的灵活性并且尽可能降低用户用电成本,第四章和第五章分别提出两种新的储能设备共享系统模型。第四章提出一种在家庭之间共享储能设备的系统模型,其中没有储能设备的家庭可以向其它家庭购买储能容量,从而创建出虚拟的储能设备。第五章提出一种新的分布式储能设备共享系统模型,对储能设备的容量进行虚拟化,并重新分配给用户,用户只需管理自己的虚拟储能设备,无需知道真实储能设备侧的具体控制情况。针对这两种场景,采用李雅普诺夫优化框架,分别设计两种在线算法用于储能设备共享系统的实时电能管理。所提出的在线算法仅根据当前的系统状态来做决策,无需对家庭负载、太阳能发电、电网电价进行预测。多能源系统通过利用电能、热能、燃气等形式的能源存储设备以及各种能源转换设备,可实现能源供应和需求在多个能源载体网络之间的转移,从而提高综合能源利用效率并降低系统整体的运营成本。为了提高多能源系统的可扩展性,以适应具有大量即插即用设备的场景,第六章和第七章研究分布式的多能源调度方法。第六章提出一种用于能量枢纽优化调度的分布式多能源交易机制,采用VCG拍卖理论和 ADMM(Alternating direction method of multipliers)分布式框架,将交易所需的计算任务卸载到用户身上,同时防止用户对交易结果进行篡改,保证多能源交易的可信性。第七章提出能够在非理想的对等通信网络中实现的分布式多能源调度方法,其中使用分布式Steiner树算法来找出网络中相对可靠的通信路径,并采用随机ADMM分布式框架,使得调度方法能够容忍网络节点和链路的随机故障。