综合能源系统作为能源互联网的缩影,其内部耦合了多种供能、储能设备以及能量转换装置,能够通过多能互补与供需互动实现能源(特别是可再生能源)的高效利用,为缓解能源危机与改善能源结构提供了新思路、新方案。氢能具有高效率、零污染、易于存储与转换、高能量密度以及用途广泛等优点,是可再生能源较为理想的二次载体。在综合能源系统中,利用氢储能代替传统电池储能,不仅能够将电能以氢为载体清洁高效地转化为天然气,从而融入现有的天然气供应网络,实现了电力网络到天然气网络的协同运行与互补转化,又可以对氢能直接进行高效利用,供给燃料电池汽车所需的氢燃料,满足用户的不同负荷需求。本文首先研究并归纳了可能应用于家庭场景下的氢气制备与存储方法,根据外界反应条件、环境影响、制氢成本以及效率等方面评估了各方法的经济性、环保性以及家庭场景下的可行性。针对家庭综合能源系统运行特性,选定合适的制氢以及储氢方法,为后续搭建基于氢储能的家庭综合能源系统优化容量配置模型提供了可靠理论依据。然后,根据综合能源系统结构与设备运行特性,搭建了涵盖多类供能、储能设备与能量转换装置的传统家庭综合能源系统与基于氢储能的家庭综合能源系统模型。针对综合能源系统中现有的CHP系统运行模式单一难以与可再生能源出力配合和P2G技术能量利用效率较低等问题,提出根据可再生能源出力与负荷关系切换CHP系统运行模式以及将可再生能源出力制取氢能优先供给燃料电池汽车再转化为甲烷等措施,从而提高系统能量利用效率,优化系统运行。其次,本文以综合能源系统日化系统经济成本、日化潜在经济成本、供能可靠性以及可再生能源利用率为目标函数,构建了家庭综合能源系统多目标函数优化容量配置模型。并根据HOMER生成的全年风光数据与不同季节典型日负荷特征完成了基于不确定场景的优化方案描述。同时,基于优化方案与优化目标函数,对基于氢储能的家庭综合能源系统优化模型采用基于罚函数的粒子群算法进行多目标函数寻优,以提高系统的不确定因素应对能力与不同规划需求兼顾性。最后,本文提出系统综合满意度参数与未来预期成本计算,根据规划方案在不同场景下运行时的各目标函数和当前及未来的系统综合满意度,判定最优规划方案,并对传统家庭综合能源系统进行最优规划方案下的容量配置及预期成本计算。对比两类系统在不同地区下的目标函数、技术经济性及运行特性差异,分析了未来氢储能应用在家庭综合能源系统的可行性、经济性以及优越性。