我国正在加速推进低碳高效的现代能源体系建设,以电动汽车与气电互联作为重要组成部分的能源互联网将成为这一进程的重要载体。电动汽车不仅具有降低石油消费的直接优势,且在以V2G(vehicle to grid)为代表的电动汽车与电网互动技术支撑下,还能为电网带来可观的储能资源,在削峰填谷、提供系统备用等方面都将极具价值。在电动汽车规模化渗透的前景下,电动汽车储能参与电网运行的调节潜力及其市场化调度不仅有助于避免绿色交通网与电网耦合过程的失配,也将进一步推动节能减排的社会效益。与此同时,天然气作为实现能源供应清洁化的最现实选择,正与电力系统发生多规模的广泛互联,具体实践包括关注多能互济的区域综合能源系统和深度耦合广域气电网络的大型燃气机组。研究不同规模的多能源市场机制对实现合理定价与交易、激励供需响应、提高市场整体效率具有重要意义。针对以上需求,本文分别围绕以下四个关键内容开展具体研究:(1)针对电动汽车储能参与电网调节能力的评估需求,分析所需关键参数,并结合不同互动模式下的实例分析电网应用互动能力的理想效果。基于电动汽车自然特性、车主行为特性和互联设施物理特性,制定无序充电模式与有序充电、有序充放电等车网互动模式的约束,结合2030年我国电动汽车与电网发展估计,以削减峰谷差为目标进行定量估计,算例表明,对规模化电动汽车实施互动管理可以持续、有效地平抑电网负荷波动,调用电动汽车储能的效益将十分可观。(2)基于电动汽车储能的潜力,针对电动汽车数量多、单组容量小、移动性等特点对车网互动实践的挑战,提出一种以互联设施为载体的聚合结构,并设计具有准确快速响应能力的控制策略。将充放电模式的电池荷电状态各模拟为一组对流方程,基于偏微分方程的离散差分方法求解,结合模型预测控制思想提高策略准确追踪目标信号的能力,以美国PJM电力市场的调频服务评价指标为例,算例验证所提策略可以使规模化电动汽车快速、准确地参与市场调频,并可在实际运营时根据需求结合降低电池损耗等多类型优化目标。(3)针对区域综合能源系统建立多能交易价格与生产分配机制的运营需求,提出一种考虑外部市场的内部多能市场结构与均衡机制。区域综合能源系统设置有独立系统运营商,对内管理不同产权单位公平竞标的内部多能市场,对外代表整体参与电力市场竞标与天然气市场合同签订,内外部市场各形成一组带均衡约束的数学规划问题。应用嵌套迭代方法求解,算例验证所提市场结构的有效性,并比较区域综合能源系统渗透率对外部电价波动的平抑效果。(4)针对天然气市场与电力市场缺乏协同带来的气电互联经济性等问题,提出一种基于分时节点边际价格的天然气市场出清模型,并实现耦合气电市场的均衡问题求解。总结美国燃气发电快速增长下燃气机组竞标难度大、不确定性强且气电系统容易发生连锁事故的经验教训,提出构建天然气市场一体化交易机制,为天然气负荷提供实行分时需求响应的运营基础,保证电力市场中燃气机组用气的经济性与可靠性。应用协同进化算法求解耦合市场的均衡博弈,算例验证所提模型有效形成节点边际气价、降低高峰电价并提高气电市场经济性与市场效率。