经济社会的发展伴随的是对能源需求的增加,同时环境保护的压力也是节节攀升。综合能源系统通过能源、信息、通信技术的耦合横向进行调节,有效的缓和了能源紧张与环境保护间的矛盾。基于综合能源系统的有效性,使系统实现低碳经济且高效的优化配置与调度运行是一个值得注意问题,针对这些问题本文的主要研究内容如下:首先,分析了综合能源系统的架构与系统中各种能量的耦合关系,将综合能源系统中的设备分成三个部分:可再生发电设备、能量转化类设备与储能设备。分别对系统内部的光伏发电、风力发电、热电联产机组、燃气锅炉、电转气装置与储能装置等进行了介绍并构建了相应的数学模型。随后提出了一种NGBoostELM-GRU的组合预测方法对系统中的风光功率进行预测,以我国中部地区的风光电场数据实证分析,验证所提出的组合预测算法对风电功率的预测处理有着较好的效果。其次,考虑到综合能源系统的低碳经济性,分析了基于碳配额的碳交易机制与综合需求响应模型,引入了储能租赁服务商的运营模式,对并网运行模式下的综合能源系统长周期规划中系统的年负荷增长问题,提出了多阶段优化配置的方法,以投建、运维、碳交易等成本之和最小为优化目标,把园区综合能源系统的优化配置分成三个阶段进行。采用CPLEX求解器进行求解,通过算例分析验证,在不同场景下综合需求响应与碳交易机制中合理的碳交易价格能有效的降低系统优化配置运行中碳排放量并提高系统的经济性。最后,在基于上述园区综合能源优化配置后的模型与综合需求响应的基础上,引入阶梯型碳交易机制于系统的碳交易中,考虑风光可再生实际出力的不确定性问题,采用随机性鲁棒分析方法对其进行了处理。针对现今能源市场中多利益主体的竞争关系,基于主从博弈理论构建了以综合能源服务提供系统与园区用户的双层多目标优化调度模型。上层是以碳排放量最少和成本最小的综合能源系统多目标优化模型,下层以进行综合需求响应使用能成本最小园区用户模型,证明了所提出主从博弈模型均衡解的存在性,采用遗传算法中嵌套折衷规划数学方法进行上下层多目标问题求解,最后通过算例分析验证了所提出双层模型对兼顾不同利益主体问题的有效性,以及多目标优化模型能够有效地实现系统优化调度运行中的经济性与碳排放量平衡。