耦合储能的区域电-热-冷综合能源网络是能源互联网的核心架构和物理载体,该网络呈现出复杂的非线性随机特性和多种形态的不确定性,其稳定、经济运行依赖于系统级的优化设计、能量管理和控制调度。本文围绕区域综合能源网络的规划方法与运行优化策略展开研究,在分析对比现有规划分析工具的基础上,对影响网络规划设计与运行的负荷预测问题、能源系统的集成建模与优化、能源系统的选址、管网布局及网络各环节间的耦合与反馈机制等进行重点剖析,揭示特性各异网络之间的互动协调规律与能量调控机理,形成综合考虑“源-网-荷-储”时序互补特性的规划设计方法与最优运行策略。在此基础上,针对工业园区的既有建筑供能系统改造、以分布式冷热电(Combined Cooling,Heating and Power,CCHP)系统为核心的区域综合能源网络优化以及大区域综合能源网络规划与管网布局,分别建立混合整数非线性规划(Mixed Integer Non-Linear Programming,MINLP)模型,并通过实例进行验证分析,为区域综合能源网络的规划和运行提供理论指导与技术支持。本文主要工作如下:(1)提出基于系统配置与决策的区域综合能源网络规划与运行优化方法。系统配置的优化主体由影响系统组成的负荷预测、能量转换及输配、技术参数约束、当地可用资源条件等平衡方程或约束方程构成。系统的评价决策影响因子主要由经济性、环境性、能源利用率及综合性能评价等指标组成。(2)从供应侧能源规划与需求侧能源消耗两个角度,选取部分具有代表性的区域能源规划与分析工具进行系统性分析对比,并针对能源规划分析工具的典型应用领域——城市能源系统规划、建筑能耗分析、交通能源规划、工业能耗分析、电力系统分析进行详细的调研梳理。(3)构建区域综合能源网络的MINLP优化模型,基于模型研究建筑围护结构改造及不同供能设备的性能特性和操作时序对能源网络的影响,通过熵权法构建系统的综合评价指标,从系统的技术、经济、环境以及能源使用率等方面进行综合评估,并通过实例分析验证所建模型的有效性。(4)构建针对建筑类型与能源需求具有多样复杂特性的区域高维度、多系统集成优化模型。在满足区域内用户热、冷、电需求的前提下,研究耦合储能系统后传统能源技术与可再生能源技术的最优组合及逐时控制运行策略。考虑人口波动及建筑面积变化有可能带来的负荷需求变化,基于逐时能耗数据并考虑规划期内一定的负荷增长率以避免采用负荷平均值导致的误差过大问题,并结合仿真算例验证模型的可行性。(5)针对当前综合能源规划中鲜有涉及的能源系统选址、输送管网布局、不同能流的分流策略等问题,从大区域整体供需角度出发,基于各子区域间负荷的时序差异性及互补性,考虑逐时的管网传输损耗及设备负载对运行效率的影响,建立含多个子系统的能源网络站网布局规划及运行优化模型,实现区域间各系统的设备组合、选址、管网布局、运行策略、能量传输分流最优路径等集成优化。同时结合实例分析,对比不同优化目标下大区域能源网络的规划布局与运行方案。