随着社会经济的不断发展,愈发严重的温室效应带来一系列环境问题,为此我国发布了“双碳战略”目标应对挑战。在此背景下,综合能源系统中碳捕集系统的引入在低碳经济运行中起到了积极的作用,而面对多个区域综合能源系统之间复杂能源互相转换与经济效益关系,如何实现低碳经济的最大化具有重要意义。因此,本文以合作博弈为基础,引入多区域电-气综合能源系统,构建了考虑碳捕集和需求响应的区域低碳优化运行模型并提出基于合作博弈的多区域低碳优化运行方法。首先,研究了考虑碳捕集系统的电-气综合能源系统基本框架,从整体上分析了电-气综合能源系统如何实现能量的相互转换与互补共济。为构建区域电-气综合能源系统建立了低碳系统内部碳捕集系统、电转气设备、光伏发电以及电、气储能设备的模型。其次,针对电-气综合能源系统低碳经济优化的问题,建立了考虑碳捕集系统和需求响应的电-气综合能源系统低碳经济运行模型。并采用小生境粒子群算法对模型进行求解,提高了对复杂模型的收敛速度,避免陷入局部最优解。通过设置不同场景求解出的电、气负荷与功率出力,对比分析了需求响应、电转气设备对网络的耦合作用、碳捕集设备对综合能源系统模型低碳经济运行的优势。仿真表明了考虑碳捕集与需求响应的电-气综合能源系统低碳优化模型提高了系统的经济性和环保性。最后,针对多个区域电-气综合能源系统协同低碳经济优化的问题,建立基于合作博弈的多区域电-气综合能源系统低碳经济模型,并采用分布式ADMM算法对模型进行求解,提高了模型求解速度并保护了综合能源系统内部的隐私信息。仿真结果表明合作博弈之后综合能源系统实现了集体利益最大化,并通过非对称纳什议价合理分配利益,使每个参与系统不会出现亏损的情况,提高了系统主动参与合作博弈的积极性。