多能源系统作为未来能源发展的重要形式,集成了电力-热力-天然气等多种供应能源系统,打破传统能源独立运行的模式,实现不同能源类型的转换与耦合,是能源发展与环境保护协同共进的必然趋势。因此,在当前学术研究中,为了使现代能源体系快速发展,加强多种能源间的流动性,从根本上实现能源生产与消费模式的转变,构建稳定、高效运行的多能源系统受到了极高的重视。本文以涵盖电-气-热多种能源形式的多能源系统为研究对象,考虑其系统间的耦合特性,在综合建模、互动特性分析与多能源系统潮流求解及优化等方面展开研究,旨在可以更为准确地分析系统实际运行的网络状态与潮流分布情况。具体研究内容如下:(1)首先基于多能源系统内耦合供能单元的转换特性对不同能源间的耦合设备进行分类,建立以电-气、气-电、电-热、气-热不同角度的几类典型能源转换设备模型,包括CHP机组、电锅炉、空调、燃气锅炉及P2G机组等;采取类比于电力系统的网络基本定律对包含电力-天然气-热力的供能子网络进行建模研究,为后续互动特性分析研究提供理论支撑。(2)结合不同耦合设备元件的运行特点,分析其加入多能源系统网络后所构建的典型能源集线器模型及运行模式;采取以MT与AC/GB的不同能源转换设备为核心的能源集线器,分析电能-天然气、电能-热能以及天然气-热能间所构成的多耦合模式,研究其能源间的互动特性并进行仿真分析,探究多能源系统间的交互影响以及不同模式下电功率与天然气压力变化对能源集线器输出端的电热功率特性变化关系。(3)为充分反映多能源系统间的网络结构与运行时的网络状态,进行基于能源集线器的电气热互动多能源系统潮流计算分析研究;建立包含电-气-热多能耦合网络的综合潮流模型,提出基于改进牛顿拉夫逊法的供能子系统潮流分解及其适用方程;针对多种耦合设备为核心所形成的EH模型,以其作为耦合点对电热负荷在多能源网络中进行解耦处理,考虑离/并网双工作模式下的潮流计算方式;在潮流可解的情况下,提出以交叉回推求解算法来调整运行状态时集线器与网络的互动值,从而得到更为准确的多能源潮流分布情况;并通过小型算例验证所提方法在不同运行模式下的有效性。(4)最后,在充分考虑多能源系统运行特性基础上,延续交替分解潮流求解法的思路,针对复杂性较强的多能源网络,构建并加入适用广泛的多目标最优综合潮流模块;采用Pareto最优前沿求解的动态权值选择经济与环境双目标的最优分配方案,提出一种基于教与学的改进最优潮流算法,并通过加入自适应教学因子与反馈矫正环节进一步提高优化结果的精确度;通过区域多能源系统算例验证考虑能耗运行成本与环保特性的多目标最优潮流结果与所提方法的适用性。