近年来,全球气候变化和能源危机给人类社会带来巨大挑战,为解决这一难题,各国政府大力发展可再生清洁能源。氢气作为一种特殊的清洁能源载体,具备诸多的优良特性,比如,氢气的能量密度更高,产物不会污染环境,因而在可再生新型能源利用中一再广受关注。当前,氢能经济的发展速度很快,氢网络与电力网络、交通网络的耦合程度不断加深。从联合网络的角度出发,综合考虑各个网络的运行约束以及网络间的耦合约束,对氢系统的规划优化展开研究,可以得到更加适宜的氢系统规划结果。对此,本文针对基于风-氢-电-交耦合的氢系统规划优化进行研究,以期寻求在不同耦合网络下氢系统设备的最优选址定容以及最佳运行策略,进而促进氢行业的快速发展。本文的主要研究内容为:首先,针对氢燃料汽车加氢行为与风电出力固有的随机性,采用场景缩减技术衡量氢气需求的不确定性,利用机会约束规划理论刻画风电出力的不确定性;从运行与规划层面两个角度出发,同时考虑氢气供应链网络源荷两侧的不确定性,建立基于离网型风-氢耦合系统的氢气供应链网络优化设计模型;为验证模型的有效性,对中国福建省2050年的氢气供应链网络进行案例分析。其次,针对加氢站接入配网后导致配网潮流改变的问题,将年新增网络损耗成本加入加氢站的选址及定容模型中;为合理地模拟加氢站各个时刻的加氢量,采用氢气需求区间模型得到加氢站加氢需求的波动区间;使用拉格朗日两段松弛算法求解二阶锥化和线性化后的基于鲁棒后悔度的现场电解水制氢加氢站选址及定容模型,并在电-交-氢联合网上进行验证分析。最后,考虑到联合规划加氢站与风电场能够降低加氢站的电力购买成本和减少二氧化碳的排放量,为此有必要在规划加氢站时配套安装风电机组;基于在能成功抵达目的地的前提下氢燃料汽车能够在不同加氢站补充燃料的情景,提出考虑交通流量捕获的风-氢-电网耦合规划模型;所建立的模型在IEEE33节点电力网络和25节点交通网络上进行案例分析,验证所提模型的正确性。