综合能源系统优化问题的研究对能源互联网发展具有重要意义和作用,基于能源集线器模型对综合能源系统进行系统配置与运行调度优化,可充分实现各种形式的能源互补以及异质能源的协同优化。综合能源系统规划及优化建模是系统合理配置与经济运行的基础,是综合能源系统发展的关键问题之一。本文围绕区域综合能源系统优化问题开展了研究,建立了能源转化设备、储能设备、可再生能源发电设备等典型设备模型,以及系统配置与运行调度的优化模型,并通过典型工程案例验证了所建立模型的合理性。本文首先梳理了综合能源系统的研究背景、发展现状,并结合章节内容进行了归纳总结。其次,建立了综合能源系统的数学模型,主要涉及风机、光伏板、三联供系统、锅炉、热泵和储能等典型能源设备的能源转化关系及系统内部的能流关系。综合考虑系统能源耦合特性及多种能源系统技术形式的结合,采用母线式结构描述系统的能量平衡关系;并通过典型设备模型构建各类能源之间的耦合关系,以协调系统的整体能源需求与各设备出力、能流分配的关系。同时,在通用储能模型基础上,考虑了不同储能系统在运行策略上的差异,建立了蓄热及蓄冰系统的供能和储能设备模型。再次,建立了基于改进粒子群和混合整数规划结合的双层优化模型,以兼顾系统配置与运行调度的优化。梳理了算法的改进方法并分析容量优化问题下,适应不同情景的改进方式选取。最后,本文基于几个典型区域供能系统工程案例,提出不同的系统配置方案并进行计算求解与分析,验证了所建立的区域综合能源系统优化模型的可行性。