随着各类能源间耦合程度的不断增强,传统的电力系统、天然气系统、热力系统独立规划的模式已不能满足多能源系统的需要。多能源系统通过能源中心(energy hub,EH)紧密联系起来,这不仅有利于多能源系统在协同规划与协调运行层面实现优化,也能有效提高多能源系统的整体利用率。在多能源系统中,综合需求响应(integrated demand response,IDR)在协同规划与协调运行方面发挥了越来越重要的作用。一方面,IDR能通过引导用户调整用能行为,优化负荷曲线轮廓,减少负荷高峰时期的容量需求,从而能延缓甚至减少设备投建;另一方面,IDR可以促进负荷削峰填谷,提升消纳间歇性可再生能源发电的能力,有利于多能源系统的安全与经济运行。在此背景下,本文对相关课题进行了初步探究,主要在以下几个方面开展了研究工作:提出了考虑用户IDR特性的EH规划模型。首先,通过EH,尤其是其中电转气(power to gas,P2G)设备模型的建立,实现了电力系统与天然气系统间的闭环运行,形成电-气互联能源系统(integrated electricity-gas energy system,IEGES)。然后,建立了工业用户、居民用户和商业用户的IDR模型,其中工业用户IDR以工业生产任务转移为主,居民用户IDR主要考虑常用家电对应的弹性负荷,商业用户IDR主要考虑电动汽车(electric vehicle,EV)有序充电。最后通过算例,对IEGES中计及各类型用户IDR的能源中心规划进行了仿真模拟,分析了用户侧IDR和对EH规划的影响。建立了计及需求侧管理的IEGES协同规划。首先,基于削减负荷、转移负荷和替代负荷三种需求侧管理(demand side management,DSM)形式,考虑到饱和度、差异度和舒适度三方面的用户满意度约束,在IEGES中建立IDR模型。接着,建立IEGES协同规划模型,即包含P2G设备、燃气机组(natural gas fired plant,NGFP)、输电线路和天然气管道时间优化和空间优化的混合整数非线性规划(mixed-integer nonlinear programming,MINLP)模型。然后,通过线性化处理,将该问题转化为混合整数线性规划(mixed-integer linear programming,MILP)问题进行求解。算例结果表明,计及DSM的IEGES协同规划不仅能优化负荷曲线,降低系统建设成本,也能促进风电等可再生能源的消纳,降低系统运行成本和规划成本。发展了考虑源荷双重不确定性的IEGES协同规划模型。在电源侧,首先由风电历史数据的统计结果,得到风电预测误差的分段概率分布隶属度函数,然后基于随机机会约束规划理论建立风电出力模糊机会约束,并其转化为清晰等价类形式进行求解;在负荷侧,首先基于历史负荷数据得到三种IDR形式的响应量的概率序列,然后基于扩展序列的方法得到表征多用户需求响应不确定性的概率序列。最后,通过对广州市138节点电力系统和1 19节点天然气系统算例的分析,验证本章提出的考虑源荷双重不确定性的IEGES规划算法的可行性和有效性。最后,对本文所做的研究进行了总结,并对该领域未来有待进一步深入研究的方面进行了展望。