当代能源转换技术的不断发展及可再生能源发电技术的快速进步,促使现代能源系统结构亟待革新升级,电力-天然气互联的新型能源结构必然会成为未来的发展趋势。电转气技术P2G(Power to Gas)和燃气轮机站点的应用,实现了在电网和天然气网络之间能量的双向流通,进一步促进了电-气综合能源系统的发展。本文从提高电-气综合能源系统的可再生能源消纳能力与运行经济性的角度出发,对其优化运行进行了研究。针对电力与天然气系统在统一调度及管理方面,因分属两个主体而受到制约的问题,本文提出通过实施综合需求侧管理,来最小化两个系统间物理制约的方法。本文首先对电-气综合能源系统的建模原理进行阐述和分析,对比分析了电力网络和天然气网络的数学模型,并对燃气轮机、P2G设备等进行建模。接着在包含电力与天然气负荷需求侧的综合需求侧响应模型的基础上,建立电-气综合能源系统协调优化模型。经过算例验证,该优化模型实现了对负荷曲线及系统出力曲线的削峰填谷,提升了电-气综合能源系统对清洁能源发电的消纳能力及系统运行的经济性与稳定性。然后,本文在已创建的计及综合需求侧响应的电-气综合能源系统协调优化模型的基础上,为充分利用电转氢气转换效率高的特点,提出了全面考虑电转氢气、氢气转天然气过程的协调优化模型。针对电转氢气与电转天然气的动态特性进行建模分析,并将禁忌搜索算法和粒子群算法相结合,利用改进算法对模型进行求解。通过分析算例中不同场景下的优化运行结果,证明了在电-气综合能源系统中考虑电转氢气的可行性与必要性。最后,本文建立计及V2G(Vehicle-to-grid)的综合需求侧响应模型,通过调节常规电负荷、电动汽车和天然气负荷的峰谷分时电价,引导用户在合适的时段进行电动汽车的充放电、常规电负荷的转移及气负荷的替代。充分挖掘了V2G在需求侧的协同优化潜力,并通过算例验证了该协调优化模型能够增强电、气系统间互补互济,提升消纳可再生能源发电的能力与系统的运行灵活性。