近年来,随着电力系统在发电侧和需求侧的巨大变革,构建一个稳定、高效、可持续的电力系统是发展的必然方向。不仅电力系统,其他传统的能源系统也面临着同样的问题,比如热力系统和天然气系统。为应对上述挑战,多种能源的统一规划与调控、相互支撑是重要的解决方案。考虑到不同能源供给侧的整合和协调、需求侧的统一调度,工业园区对多种能源系统的集成是解决这一问题的有效途径。在供给侧,电-热-气三种能源系统可以互相支撑,提升供能能力和效率,但也增加了调控的不确定性与难度;在需求侧,不仅电力系统,热-气系统的用户也有参与需求调度的潜力,如何将需求调度扩展为多能耦合需求调度,提高多能耦合工业园区的供需协调调度能力,是亟需解决的问题。针对上述变化与问题,本文以多能耦合工业园区为切入点,对工业园区的供需特性进行分析,并着重分析了多能综合需求响应的特性,并将需求侧调度扩展到多能源系统中,具体的研究内容如下:(1)研究了工业园区中电、热、气系统的需求响应概念,以电力系统需求响应的概念为基础,将需求响应的概念进行扩展;进而分析综合需求响应在不同能源形式下的特性,并根据特性进行了分类总结;同时从需求抑制、负荷转移、能量转换和园区内部协调等方面讨论了综合需求响应的操作策略;然后研究了综合需求响应的模型及分类,根据其优缺点对其技术进行了划分。通过总结与分析,阐述了综合需求响应的现状和存在的问题,并对未来的市场机制及发展趋势进行了预测。(2)研究了工业园区中的供给侧特性,分析了多能源的供给侧特性,以电力系统为基础,对含有离散变量的动态无功优化问题进行了阐述,通过对动态无功补偿优化算法的研究,结合离散无功补偿设备的特性,建立双层优化的数学模型,实现对含混合整数变量的动态无功问题的优化,保证电力系统的稳定运行;然后,研究了发电成本和负荷裕度的多目标最优潮流方法,保证在电力系统安全稳定运行及发电运行成本最优的同时得到理想的负荷裕度。(3)对多能耦合工业园区供需特性进行了进一步的研究,研究了多能耦合工业园区在供给侧的电-热-气的耦合特性,并采用热-气结合的低温供暖网络进行分析;在供给侧对多种能源的相互支持和能源交互利用进行了分析;在需求侧,将电力系统的直接负荷控制扩展到了多能耦合系统,研究了电-热-气耦合园区中综合直接负荷控制参与需求侧调度的优化调度方法,并分析综合直接负荷控制的优势。从整体上构建了考虑电-热-气耦合工业园区供给侧多能耦合和需求侧综合直接负荷控制的供需协调优化模型,并分析了需求侧综合直接负荷控制参与调度的特性及策略,实现了供给侧和需求侧为整体的电-热-气多能源耦合的优化调度。(4)以电-热-气耦合的工业园区为基础,进一步研究源-网-荷多方参与供需调度的方法,提出以合作博弈为基础的多主体参与的供需调度策略,并给出了合作博弈下的合同的制定方案;构建了非合作博弈、合作博弈和模糊合作博弈三种场景,对比分析了三个场景的收益,通过参与博弈的主体所获的收益验证了合作博弈的有效性,并给出参与合作博弈的多能耦合工业园区的多主体的最优利益分配方法。