传统能源系统在运行时大多是独立进行的,忽略了各能源间的协调耦合关系,未能充分发挥不同能源的互补效应,因此综合能源系统的概念应运而生。综合能源系统具有多能耦合的特点,可以实现电、气、热等能源的综合利用,最大化提高能源综合利用效率,对于确保能源的经济、梯级利用及绿色环保供应具有重要的现实意义。能源枢纽作为其中的重要单元,在丰富能源供应渠道的同时能够提高系统的可靠性,因此,本文在能源枢纽的背景下,针对电-气互联的综合能源系统优化运行问题进行研究,提出了考虑不确定性的含电转气设备的能源枢纽优化运行模型和计及多个能源枢纽集成的综合能源系统合作博弈的优化运行方法。本文的主要研究工作如下:首先,给出综合能源系统内部的风机、电转气设备、燃气锅炉、热电联供(CHP)等各种供能单元以及电、热储能单元的详细数学模型。基于上述模型,构建了能源枢纽能源供应侧、转换环节以及负荷储能侧的模型,对于应用场景不同的能源枢纽,在建模时只需更改设备对应的矩阵元素即可得出相应的数学模型,极大的简化了建模复杂性。其次,考虑到不确定因素在综合能源系统优化运行中存在运行风险等问题,本文针对风电输出功率的随机性、负荷需求以及机组随机中断等不确定因素,结合轮盘赌法和蒙特卡洛法生成大量初始场景,并采用后向场景削减方法保留典型场景。在此基础上,构建基于不确定性的含电转气设备的能源枢纽优化运行模型,以系统运行成本最少以及系统CO2排放量最低的环境成本作为优化目标,满足系统的各功率平衡、设备的输出范围等约束条件,通过对多目标函数的归一加权化,实现多目标函数到单目标函数的转化,再采用改进的粒子群优化算法进行求解,最后通过仿真对比分析了考虑风电、负荷不确定性和机组随机中断对能源枢纽各设备运行出力结果的影响。最后,本文针对多个相邻能源枢纽集成的电-气互联综合能源系统的协同优化运行问题进行了研究。能源枢纽具有自主性和隐私性等特点,可将协调优化问题转化为一种基于讨价还价的合作博弈问题,再结合分布式优化方法,把博弈问题分解为每个能源枢纽的双层局部子问题,合作的能源枢纽将所交换的能量和相关支付成本进行协商,得到最优机组出力及能量交换值。能源枢纽之间通过最优能量交换值进行能量交换,最大限度降低自身运行成本的同时也保证所有能源枢纽都能进行有效的合作。仿真结果验证了讨价还价合作博弈优化运行方法的有效性。