综合能源系统作为未来实现全球能源互联网和泛在电力物联网的重要物理载体,可以使不同种类能源协同互补、端口广泛接入以及消纳高比例可再生能源,充分实现能源的梯级利用。因为综合能源系统具有因地制宜的多元化结构和广泛接入“即插即用”的泛化特性,使得综合能源系统发展与政策导向、市场新兴业态以及其他领域优秀技术产生了紧密的关联性,也造成了综合能源系统稳态建模的多样性和复杂性。本文研究由此问题深入展开,首先,在对综合能源系统架构特点分类的基础上,分析目前综合能源系统发展面临的主要问题。然后,结合关联性问题对综合能源系统进行稳态建模,阐明内部运行情况以及关联效应。主要创新和成果如下:(1)针对目前综合能源系统在环境污染控制和清洁运行方面研究较少,本文将污染物总量控制理论引入综合能源系统建模,提出了综合能源系统与环境系统协同优化模型。实现了综合能源系统的最优运行以及区域环境质量的提高,为综合能源系统清洁运行规划提供了理论方法。(2)由于综合能源系统内部多种能源之间在传输和转化的过程中形成了强稱合关系,从而使系统碳排放过程难以清晰界定,碳排放总量无法准确计量。针对此问题,本研究根据综合能源系统低碳运行的控制原理,提出了生命周期能源链分析方法,结合碳交易手段构建了综合能源系统低碳经济运行模型,并分析了该方法对系统并网和离网两种运行方式的影响,为综合能源系统参与碳交易、实现低碳化调控提供了理论方法。(3)针对孤岛型综合能源系统中发展电动汽车的问题,提出了居民使用电动汽车的心理风险评估方法,构造了独立海岛终端一体化系统。通对系统的仿真优化,可以模拟出合理的电动汽车投放数量方案,并分析了不同方案对系统运行的影响,为实现电动汽车推广和岛屿电气化提供了理论方法。(4)楼宇型综合能源系统作为灵活的用户侧终端,可以与储能设备和电动汽车实现深度耦合。为提高能源利用效率,降低能耗,本研究提出了综合能源系统“源-网-荷-储”多向互动模式。通过结合V2G技术和室温控制,对面向冷/热/电负荷需求的楼宇型综合能源系统进行建模优化,并根据用户对电动汽车的使用行为提出不同调度策略,为实现楼宇综合能源系统内能量多向互动模式和V2G技术应用提供了理论方法。(5)由于综合能源系统的多种负荷需求之间存在耦合关系,传统负荷预测方法难以满足综合能源系统混合负荷预测需求。针对此问题,本研究提出了多层LSTM多任务深度学习算法,结合VIP技术和Spearman秩相关性分析,构建了综合能源系统混合负荷预测模型,并采用均方根误差对预测精度进行评价。结果表明,本研究所构建的预测模型,有效解决了综合能源系统混合负荷间因强耦而合难于预测的问题,为人工智能技术在综合能源系统负荷预测上的应用提供了指导思路。