在传统能源系统中,各能源子系统之间的运行结构单一、耦合关系稀疏和能量损耗严重,凸显了我国能源、环境和社会之间的矛盾,加速形成了新—代能源系统的提出。综合能源系统作为集成考虑能源生产、能源传输、能源转换、能源存储和能源消费全过程的能源系统,有效促进了系统源-荷-储协同互补利用,提高了各能源的综合利用效率,以及降低了系统运行成本。但是,目前针对综合能源系统源-荷-储之间如何协同运行优化的研究还较为缺乏。基于此,亟需对园区综合能源系统展开相关深入研究。第一、基于园区综合能源系统现行的研究现状和相关理论,指出了本文研究的必要性和迫切性。首先,围绕综合能源系统发展、影响因素、协同优化模型和效益评价模型四个方面阐述了当前的研究现状;其次,从综合能源系统概念、特征和发展过程三个方面梳理了综合能源系统基础理论,深入分析了国内外综合能源系统实施现状,并进行了经验总结;最后,对比分析了电-热、电-热-冷和电-热-冷-气三种协同优化模式,论证了综合能源系统的运行结构和协同条件。第二、基于综合能源各子系统相互之间存在的强耦合性,建立了综合能源系统多元负荷联合预测模型。首先,深入剖析了电、热、冷、气能源子系统之间的耦合关系;其次,借助多任务学习理论和最小二乘支持向量机算法构建了多元负荷联合需求预测模型,识别了联合预测模型输入变量,设计了联合预测模型计算流程;最后,选取某园区综合能源系统进行算例分析,预测了系统中的电、热、冷、气负荷需求,从预测精度和训练时间两个方面,验证了多元联合预测模型的有效性和优越性。第三、基于单一能源系统各能源之间无法相互转化利用,针对多种能源转换设备参与系统运行建立了源-源协同优化模型。首先,分析了 CCHP联供机组、P2G设备和其他能源转换设备特性,在此基础上设计了综合能源系统源-源运行结构;其次,以系统净收益最大化和可再生能源弃能率最小化为目标,以多元负荷联合需求预测的负荷数据为基本参数,建立了综合能源系统源-源协同多目标优化模型,并提出了多目标协同优化求解算法;最后,选取某园区综合能源系统作为研究对象,设置了四种不同情景进行算例分析,验证了多能源转换设备参与系统源-源协同运行,有助于提高各能源的综合利用率。第四、基于风电和光伏出力、以及负荷的不确定性对运行系统带来的风险,建立了源-荷协同双层优化模型。首先,分析了风电、光伏、负荷不确定特性,以及设计了源-荷协同运行结构;其次,以系统运行成本最低、可再生能源消纳率最高为目标,构建了园区综合能源系统源-荷协同双层优化模型;然后,计及风电、光伏等可再生出力、以及负荷不确定性,引入鲁棒优化理论和随机机会约束规划理论,分别建立了园区综合能源系统源-荷协同优化上层模型和下层模型进行不确定性建模;再次,提出了建立综合能源系统源-荷协同双层规划优化模型的萤火虫算法,以及具体的计算流程;最后,选取某园区综合能源系统示范基地进行实例分析和多情景对比,有效提升了可再生能源消纳率和降低系统综合运行成本。第五、基于需求响应策略可以有效引导用户改变用能习惯和负荷曲线,建立了考虑多元负荷需求响应策略下的综合能源系统源-荷-储协同优化模型。首先,深入分析了需求响应负荷特性,包括可中断负荷、可转移负荷和可调节负荷特性,设计了综合能源系统源-荷-储运行结构;其次,根据系统各机组出力交换功率和机组出力需求响应调整相互之间的互动关系,建立了综合能源系统源-荷-储两阶段优化模型,并提出了求解算法和计算流程;最后,选取某园区进行实例分析和多情景对比讨论,验证了需求响应策略参与系统源-荷-储协同运行,可以有效增加系统运行的灵活性和稳定性。第六、基于园区综合能源系统本身是一个复杂的多主体参与协同优化项目,建立了考虑多维指标的综合能源系统源-荷-储全过程效益评价模型。首先,从相关政策、外部市场和终端用户三个方面,分析了园区综合能源系统源-荷-储全过程不同参与主体之间的影响关系;其次,从外部、经济、环保和社会四个维度,设计了包含24个评价指标的综合能源系统源-荷-储全过程效益评价指标体系;然后,在考虑多层级模糊综合评价方法解决不确定性和随机性方面展现的优势基础上,建立了基于云模型改进的多层级模糊综合评价模型;最后,设置了四种协同优化模式进行算例分析,验证了所提模型的有效性,凸显了源-荷-储协同优化模式的优势。