随着我国高耗能工业的飞速发展与人民高质量能源需求的日益增长,作为能源互联网的重要分支,综合能源系统是根本解决化石能源综合利用率低下与可再生能源消纳问题的关键途径。综合能源系统依据多能互补与能量梯级利用思想,以能量转化技术、可再生能源利用技术、分布式能源技术、先进信息技术为基础,提供分布式、一体化的冷/热/电供应服务。本文将综合能源系统作为研究对象,研究系统核心设备运行特性和可再生能源利用过程,建立基于燃气冷热电联供系统的,和基于CO2循环的两种综合能源系统供能方案;进而提出面对常规综合能源系统容量配置与运行策略双层优化方法,有效提升系统经济性与协调能力;分别将两种综合能源系统与传统能源供应系统在经济性与环保性方面进行了对比。首先,提出以燃气冷热电联供为核心,充分考虑可再生能源接入的综合能源系统,分析各类设备能量的耦合关系与运行特性,对系统进行集成建模;同时对燃气轮机工况特性曲线进行数据拟合,设置变工况效率修正因子提高燃气轮机能量转化模型的准确性;充分考虑多种类型储能设备的接入,增加在可再生能源接入与电价峰谷变化情况下的系统灵活性。其次,确定以容量配置与运行策略优化问题作为系统优化方向,采用双层优化思想对优化方法进行设计,分析设备运行特性,构建优化模型约束条件,以投资运维、可再生能源消纳、资源消耗等多项指标作为优化目标,利用遗传算法与混合整数线性规划求解器结合的方法进行计算,验证考虑储能装置与可再生能源充分消纳情况下的常规综合能源系统的经济性与环保性。最后,将综合能源系统核心引申至利用CO2作为循环工质的方向,利用建筑负荷模拟软件与工程方程求解器对基于CO2循环的综合能源系统进行仿真计算,在能耗表现与环境影响方面分析该系统的可行性与特殊性。