世界能源价格体系是一个涉及多元化参与主体的复杂系统。不同区域、不同种类的能源市场价格具有不同的行为特征,且能源价格之间相互影响,形成了多种溢出关系,从而使得能源价格的波动机制变得更加错综复杂。基于时间序列网络的建模和网络拓扑结构的分析,可以清晰地刻画和揭示能源价格波动的行为特征及波动溢出的关联机制。因此,本文试图通过构建改进的可视图网络模型、偏格兰杰因果关系网络模型、多尺度的灰色关联模式网络模型及时变的贝叶斯模式网络模型,揭示原油、天然气、可再生能源等不同能源价格的波动特征与演化规律,寻求能源价格波动的溢出机制和联动特点,从而从能源价格波动机制角度推进能源结构的多元化和低碳化发展。本文主要的研究内容和创新性研究成果主要体现在以下四个方面:(1)天然气作为一种清洁的化石能源,在各国能源消费结构中的比重越来越高。受资源禀赋和储运设施的影响,世界天然气价格体系具有明显的地域特征。本文首先基于已有的可视图模型构建了带参数的改进有限穿越可视图模型,最大程度的保留了序列的动力学特性;然后分别对日本液化天然气、欧洲天然气及北美亨利中心天然气价格进行实证分析。通过对平均度、平均链接长度、累积度分布等网络指标的评价与对比,结合三个区域天然气市场的资源禀赋、定价机制、管网设施等影响因素进行分析,揭示和识别三种代表性天然气价格不同的波动行为特征。(2)由于天然气对原油具有较强的替代性作用,已有文献对两者价格的关系进行了大量研究,但是由于数据选取和研究方法的不同,导致研究结果具有明显的差异性。本文选取了著名的亨利中心天然气现货价格和WTI原油现货价格作为样本数据,提出了多时间尺度的灰色关联模式网络模型。为了分别从短期市场供需不均衡因素、重大事件和政策因素、长期趋势三个方面揭示天然气价格和原油价格的波动溢出机制,模型首先对数据进行了分解,以灰色关联度来刻画不同时间尺度下的天然气和原油价格之间的动态关联关系,并以粗粒化方法构建灰色关联模式网络。通过节点强度中心性、边的转换能力系数以及模式的自转换能力系数这三个网络指标,分别识别出了三种不同因素下,两种价格间的重要关联模式、转换连边以及具有较大自转换能力的关联模式,为决策者把握天然气与原油市场关系、制定投资组合决策提供了关键的参考对象。(3)化石能源具有耗竭性、高污染性,天然气虽是能源结构过渡的一种重要资源,但是可再生能源才是世界能源转型的核心。近年来,世界对可再生能源的需求保持了持续性增长。股票市场中出现了许多可再生能源上市公司,这些公司的股价相互关联,形成了复杂的股票价格网络。本文选取了79家中国光伏上市公司,截取了2007.10.02-2016.10.03间的股票收盘价格作为样本数据;分别用格兰杰因果关系和偏格兰杰因果关系来刻画两个公司股价间的依赖关系,构建了格兰杰因果关系网络和偏格兰杰因果关系网络模型。实证结果显示,由于偏格兰杰因果关系能消除网络中其它公司的影响,反映公司间的直接依赖关系,从而更能真实地反映中国光伏企业股价间依赖关系的特征及演化规律。通过强度、介数、聚类系数、累积强度分布等网络指标的分析,识别和揭示出了中国光伏产业中最重要的企业、企业影响力和传导力的演化关系以及股价波动的传导效应,并且在分析过程中结合了光伏扶持政策、产业链结构以及地理分布等影响因素。(4)碳市场作为一种节能减排的有效工具,在越来越多的国家和地区兴起。由于化石能源是碳排放的主要来源,碳价与化石能源价格之间存在着复杂的传导和溢出机制。本文选取了四种期货价格,分别是欧盟碳排放配额、布伦特原油、伦敦国际石油交易所的天然气、鹿特丹煤炭,样本截取时段2009.06.02-2018.09.18。一方面,为了识别欧盟排放交易体系第二阶段和第三阶段下碳价与三种化石能源之间的因果影响关系,本文应用贝叶斯网络和交叉相关系数分别揭示了四种价格间的阶段性因果影响关系及价格间的领先/滞后关系。另一方面,为了揭示碳价与三种化石能源价格间因果关系随时间变化的动态演化特征和规律,构建了时变的贝叶斯模式网络模型,基于节点加权度、累积加权度分布分析,识别出了重要的贝叶斯关系模式及四种价格间因果关系模式的动态演化特征。