随着中国城市的不断发展和社会经济的持续增长,很多城市的环境问题开始不断凸显。可再生能源具有资源分布广泛、环境友好以及可持续利用等诸多优点,在中国能源结构中将逐渐占据越来越重要的地位。然而,由于可再生能源存在间歇性、密度低、波动性等缺点,在一定程度上制约了可再生能源的广泛利用。天然气分布式能源靠近用户侧,以冷、热、电多联供的形式实现能源梯级利用,是天然气高效且稳定利用的重要方式之一。分布式能源网络系统是近年来提出的新理念,其将可再生能源与天然气高效融合,充分发挥各自的优势,在保证系统效率的同时,可显著提升可再生能源的利用率。国内外对分布式能源网络系统尚未进行深入研究,本文充分吸收和借鉴国外先进的分布式能源和微电网的理念和技术,通过调研国内已有的典型分布式能源项目,提出了适合中国国情的分布式能源网络系统定义、框架和关键技术。在此基础上,本文首先从用户的实际用能需求出发,基于建筑的负荷预测和用能特征,提出了基于人体舒适度的建筑能源动态负荷预测方法,解决了传统负荷预测不准确的问题;针对分布式能源站设计,本文针对分布式能源系统进行稳态计算和动态模拟,借助设备库、案例库等方法,解决了现有分布式能源系统设计中存在的问题,并提出了分布式能源系统及其微网系统的四环节标准设计流程。此外,本文分别针对储冷热系统和储电系统进行了试验研究,研究储能系统在热力微网、电力微网中的系统调控策略,然后针对分布式能源热力微网、电力微网进行模拟研究与试验验证,解决了微网状态下的系统匹配及稳定性问题;最后,在科技园区内进行了微网间的互联试验与工程测试,通过对能源双向交互与信息互联的可实施性和可操作性验证,确定了分布式能源微网的网间互联与网络化技术的可行性和可靠性。针对复杂的分布式能源网络系统,本文提出了一套适合分布式能源网络系统自身特点的多智能体控制方法,借助“黑板机制”与“合同机制”,实现了分布式能源网络系统的自适应控制和协同控制,通过“相图”与“互信息”可将用户的能源需求信息与分布式能源系统的能源生产信息进行合理匹配。同时,为应对未来城市规划发展中出现的能源与环境问题,基于分布式能源网络系统,本文以标准模块为城市的最小单元,以模块组合优化为途径,将其合理组合形成功能分区,再将对应的功能分区填充至城市网格状框架中,形成完整的标准生态城市规划方案,为以绿色生态为核心目标的未来生态城市的可持续发展提供了一套城市能源系统规划设计方法,将进一步推动我国未来生态城市的建设和发展。将可再生能源与天然气相互融合的分布式能源网络系统,能全面适应中国未来能源的生产与消费发展趋势,符合当前国家能源产业发展政策,并将不断助力中国“碳达峰、碳中和”目标的顺利达成。