在能源互联网背景下,综合能源系统承担着物理载体的作用,被认为是面向未来的能源体系。其中,发展区域综合能源系统(RIES)是规模化利用可再生能源、提升整体用能效率、促进能源可持续利用的重点。RIES是对电、天然气、冷/热、氢等多样化能源子系统的一体化协调和优化,能实现多能源优势互补,满足用户侧多样化用能需求。优化运行问题对于研究区域综合能源系统其他问题有基础性的意义。本文针对当前区域综合能源系统优化运行领域中对电转气(P2G)环节以及不确定性因素的研究尚存不足的现状,开展了以下研究工作:(1)确立了RIES的典型物理架构,建立系统中各类设备运行的数学模型,包括:风力发电机组、热电联供(CHP)设备、储能设备、辅助设备和P2G设备。引入能源中心的概念,便于后续章节分析多能流之间的耦合关系。本文CHP机组采用更能反映机组内部运行约束的热电耦合凸运行域模型。本文顺着P2G环节可消纳富余的风电、减少弃风、提升RIES经济性这一思路,系统性地分析了不同P2G利用方式的特点与效益,结合本文所研究的RIES实际情况进行选择,提出了一种联合制氢与制甲烷的两阶段P2G模型。其中,P2G制得的氢气就近供应在经济性和环保性优势突出的氢燃料电池车。(2)构建了考虑P2G环节、含有风力发电和电、热、气、氢四种负荷的RIES日前优化调度模型。目标函数考虑了购电、购气成本和弃风成本,基于能源中心理论和相关设备模型建立了约束条件。算例通过四种典型场景,验证了所提出的联合制氢与制甲烷的两阶段P2G模型可充分挖掘P2G环节的潜力,对于RIES减少弃风、提升运行经济性具有明显效果;分析了不同负荷热电比情况下RIES设备供能的出力差异。本文与现有相关研究相比,创新性地将CHP机组热电出力可调的运行机制与P2G技术相结合,反映出RIES可协调优化电、热、氢、天然气环节,实现多能源互补互济,调度方式灵活。(3)建立了考虑不确定性的RIES运行两阶段鲁棒优化模型。当前对RIES不确定性的研究大多只考虑可再生能源的随机性,而对多种能源形式负荷都存在不确定性的情况考虑不足。本文计及的不确定量包括风电和电、热、氢、天然气负荷的预测功率,采用基数性不确定集描述它们的不确定性。两阶段鲁棒模型经子问题对偶转化后,运用C&CG算法求解。算例验证了所提出的鲁棒优化方法为应对不确定性选择了更保守的运行方式,在经济性上有所妥协以确保RIES安全可靠运行;鲁棒优化结果总是比确定性优化最劣情况更具经济性;合理选取不确定测度能够协调RIES运行的经济性与鲁棒性。