能源是社会经济发展进步的重要支柱。在能源需求日益增长的同时,环境污染、能源供需不平衡的问题不断加剧。因此,对更广泛的清洁能源消纳模式、更高效的能源综合利用方法、更优化的能源系统调控手段的探索愈发迫切。综合能源系统是推动能源清洁化发展、支持能源高效利用及节能减排的重要途径。本文研究了综合能源系统评价指标体系,分析了综合能源系统的规划技术路线,提出了一种基于改进遗传算法的能源供需配置优化及能源站优化选址的方法。针对综合能源系统协同耦合的复杂运行调控问题,提出了基于信息物理系统的综合能源系统智慧调控优化技术方法。主要研究内容如下:建立了综合能源系统负荷模拟计算模型与单元设备模型,提出了包含经济、环境与能源结构要素的综合能源系统评价指标模型,利用基于综合成本法的经济指标评价多能源配置的经济效益优化程度,利用结合气候变化指标和污染物排放指标的环境指标反映系统的环境友好程度,利用能源指标评价能源输入结构与能耗结构的合理性。考虑设备初投资成本、设备运行维护成本及污染物排放量等要素,建立了多约束条件的能源供需配置多目标优化模型。利用改进遗传算法求解该优化问题,通过适应度函数修正与交叉变异概率改进,提升遗传算法的局部搜索能力。建立了以最小化建设成本、能源输配损失为优化目标的综合能源站优化选址模型,引入了基于地理坐标的优化变量设置方法和基于距离最短原则的能源站用户分配流程。将以上优化方法应用于某医药港小镇综合能源系统规划设计,获得了面向经济与环境目标的能源供需配置优化的帕累托解集。同时,利用能源结构评价指标分析了解集方案的循环能源利用率,总体循环能源利用率在45%以上。对小镇地理信息坐标化处理后,进行了面向10个重要能源用户的多能源站选址寻优。提出了基于信息物理系统的综合能源系统智慧调控优化技术路线,即由“物联感知—模型预测—优化决策—精准调控”构成的综合能源系统的信息物理融合闭环调控体系,建立了综合能源系统中供热管网的热工水力机理模型、数据驱动的辨识修正模型与运行优化模型。以某化学工业园区高压蒸汽热网为例,验证了辨识修正后的热工水力模型仿真准确性,热工水力模型仿真计算结果与实测数据总体误差小于5.5%,并利用模型仿真与运行优化的并行寻优方法,分析优化了4种典型工况下,蒸汽热网中部电调阀的运行调节策略,提升了热用户的供汽品质。