本文以区域电力-燃气综合能源系统为对象,针对涉及该系统的关键设备建模、统一状态估计算法开发、多种能源优化分配和规划方法、运行策略和评估等问题开展研究,主要工作介绍如下。(1)提出了区域电力-燃气耦合能源系统状态估计方法。根据电力系统的稳态模型和燃气系统的动态模型,在统一框架下,建立了区域电力-燃气综合能源系统的状态估计模型;分析了状态估计模型处理瞬态波动、获得全局一致解以及辨识边界数据的性能。(2)提出了一种考虑需求侧不确定性的区域综合能源系统鲁棒规划方法。建立了考虑联供设备(CCHP)、电空调机组(EC)和燃气锅炉(GB)为一体的区域综合能源系统能源枢纽(EH)的模型;采用区间可调的方法描述了负荷的不确定性,建立了区域综合能源系统的鲁棒规划模型,并将鲁棒规划模型转化为凸混合整数规划模型进行求解。(3)提出了考虑高渗透率风机和P2G的区域综合能源系统机组组合的优化方法。针对P2G技术及其应用策略,以及区域电力-燃气综合能源系统的特点,以最大限度地降低区域电力-燃气综合能源系统的总运行成本为目标,搭建了一种考虑区域电力-燃气综合能源系统安全约束的双层经济调度机组组合模型,并基于Karush Kuhn Tucher(KKT)最优条件,将双层优化模型转化为混合整数线性规划进行求解。(4)提出了区域综合能源系统能效评估方法。考虑多种能源的能级水平,将区域综合能源系统分为能源供应、能源转换、能源传输、能源存储和能源需求五个环节,构建了适用于评价区域综合能源系统能效的能源利用效率表达式,并分析了五个环节中可再生能源渗透率、能源转化设备效率和容量配置结构、冷/热/电负荷需求结构对综合能源系统能源利用效率的影响。