综合能源系统(integrated energy system,IES)是多种能源生产、供应、使用的一体化运作的能源系统,其利用太阳能、风能、天然气等实现能源的转化,并利用电、热等能源的存储、供应、消耗实现能源的利用,是当前提高能源利用效率、减少污染气体排放以及开发利用可再生清洁能源的新兴的重要研究方向。在介绍综合能源系统国内外研究现状的基础上,重点分析了综合能源系统构架及在能源生产、流动和配给中能量转换的综合内涵,说明了能源生产是传统能源与风能、太阳能、天然气等新能源的综合;能源流动是通过供电网、热力网和供冷网的多网络综合;能源配给是对电负荷、热负荷和冷负荷的消费综合。为了实现综合能源系统的经济环保优化运行,建立了以燃料成本、环境成本和购电成本之和为目标的优化调度模型。其中,燃料成本中考虑了热电联产、仅发电、仅产热的成本函数;环境成本中含有CO2排放成本,且将SO2等其他气体排放量通过当量转换统一计量;购电成本由购买风力、太阳能发电组成。将风电、太阳能等新能源发电出力作为随机变量,并考虑其概率分布特性,将综合能源系统经济环保优化调度模型变换为其随机优化调度模型,采用超分位数方法求解该随机问题。仿真结果表明,置信水平越高,调度成本越大,环保性越好。调度结果与调度决策者对利润追逐或风险规避的倾向性相关。为了降低调度决策的偏好对运行状况的影响,需采用更为可控的运行方案和优化方法。同时为了减少新能源发电的随机性对并网系统的影响,可采用频率感知控制器或并网功率控制器等控制方式,将新能源所发电力分别接入供电和供热系统,实现新能源发电并网功率的可控、可调或定值,并更新地刻画了电力实时平衡和热力阶段性平衡方程。由此构建了新的平抑新能源随机性的综合能源系统经济环保调度优化模型。仿真结果表明,这种平抑新能源发电随机性、控制和调整其并网功率的方案和优化模型,可充分提高新能源利用水平,减少弃风弃光,提高综合能源系统运行的经济性和环保性。为了解决当前数学规划算法和智能算法在求解这类非凸和不连续特征的优化模型中的困难,尝试了一种新型智能算法,即径流算法。该算法受高山径流流向大海时,其高度、位置和宽度随到达目的地变化而变化的启发,将径流集中的每条径流作为基本组成单元,使得每条径流都在由延伸位置、流域宽度以及海拔高度所围成区域内运动,随着径流海拔高度的不断下降,并根据径流自身的流向经验以及邻近径流的流向经验对自己的流域宽度进行不断修正,从而达到不断更新径流向前延伸的位置。仿真结果表明,径流算法实现简单,迭代次数少,收敛速度快,与粒子群和遗传算法相比,优化结果随机性小,更易于获取全局最优解。将径流算法与粒子群算法的参数和变量进行了一一对照性分析和比较,该两种算法的寻优本质上非常相似,但径流算法多出的一组高度参数,促进了寻优计算。将径流算法应用于求解平抑新能源随机性的综合能源系统经济环保调度优化模型,仿真结果表明,通过相应的控制方案将风能、太阳能发电以供电和供热方式接入联供系统,可平抑新能源发电随机性,实现电力实时平衡,热力阶段平衡,有效地降低了风电出力预测偏差对系统造成的影响。综合能源系统将风力、太阳能等可再生能源发电的协调调控优化运行,以及对电力热力系统的综合供应,可减少污染气体排放,充分发挥多种能源的梯级和高效利用。