随着碳达峰、碳中和目标的提出,清洁能源在能源结构中的占比将会不断增大,以太阳能及风能为主的可再生能源具有较强的随机性、波动性及间歇性等特点,可再生能源发电的消纳问题变得尤为突出。综合能源系统作为促进清洁能源的配置与消纳、减少碳排放的重要媒介,具有安全性高、能源损耗小、成本低的优势。目前的综合能源系统的能源结构主要以天然气和大电网为主,考虑到沼气可以促进风光消纳、缓解天然气供气压力的特点,研究沼气引入到综合能源系统对提高新能源消纳能力及经济性有着极为重要的意义。首先,通过对沼气工程生产阶段各环节的分析,得到了影响沼气工程产气的各种因素,在此基础上构建了含沼气的综合能源系统模型,通过多种能量转换设备将沼气与电能、天然气以及风、光新能源耦合在一起。其次,基于生命周期评价方法分别从沼气的生产、运输、利用等环节建立了沼气工程的碳排放模型,对沼气工程的在不同季节、不同阶段的碳排放水平进行了评估,通过与沼气的原材料秸秆在焚烧、还田等形式下的碳排放量的对比,表明沼气具有负碳排放性,体现出利用秸秆生成沼气在碳减排性能上的优势。然后,定义了沼气碳排放配额的计算方法,建立了基于碳交易机制的含沼气综合能源系统的经济调度模型,并以购能成本、运维成本、碳交易成本之和最小为目标函数进行了仿真分析,结果表明沼气参与综合能源系统调度时总成本在降低4.86%的同时碳排放量减少了63.48%。同时探讨了在不同沼气碳配额价格、不同天然气价格以及不同耦合设备容量场景下调度结果的变化规律。最后,将沼气与新能源合作参与到综合能源系统中,建立考虑风电、光电等新能源消纳问题的模型,仿真结果表明沼气与新能源相互合作可以有效地缓解综合能源系统的弃风、弃光现象,弃电率由8.76%降到0.97%。同时合理选取新能源容量以及沼气池容量能够使综合能源系统总成本降低,验证了将沼气与新能源合作的有效性。