能源集线器能够实现多种能量间的交换,建立电能、天然气、以及热能相互耦合的多能源混合网络,是未来能源互联发展的一种重要形式。能源集线器是各能源的转化站,通过其内部不同的设备和元件相互协调能够实现不同能量的相互转化。并且,能源集线器内部还安装有储能装置和储热设备,在其内部通过相应设备的控制,合理分配能源的存储与对外供给,在提高能源利用率的同时保障用户需求。通过能源集线器的引入,网络内的各种能源相互耦合,各能源之间能够实现互补,使得整个系统的经济性提高。针对含能源集线器的气电热联供系统,需要建立气电热系统规划-运行优化模型,在保证用户电负荷和热负荷需求的前提下,提高系统的经济性。同时,针对用户负荷的不确定性,还需要考虑负荷预测结果对系统优化运行的影响。因此,针对上述问题,本文主要从以下几个方面进行了研究:对气电热联供系统中电力负荷的不确定性,提出了基于最优ARIMA模型的建模及预测方法,通过AIC准则对模型参数进行筛选,从而实现对于电力负荷的点预测,为系统规划及运行提供参考;进一步地,引入混沌理论和相空间重构技术,并在此基础上引入混沌时间序列实现电力负荷预测,进一步提升了预测的稳定性与可靠性。为了进一步挖掘用户用能习惯,本文采用了一种基于负荷形态特征的K-shape聚类法,将负荷曲线形态相似的用户归为一类,此聚类技术为气电热联供系统的优化运行提供了有效信息。阐述了多能源耦合系统的结构和运行机制,介绍了能源集线器技术的研究进展,以含建设成本、运行成本、以及切负荷惩罚成本在内的总成本为目标函数,构建了含能源集线器的气电热系统规划与运行联合优化模型,研究了能源集线器调控下发电机、CHP机组以及燃气机组的运行方式,分析了多能源耦合对系统的影响。针对所建立的气电热联供系统的规划与运行模型,采用变量替换和增量线性化的方法对该非线性优化问题进行处理,从而将其转化成为混合整数线性规划并用商业软件CPLEX进行求解。采用本文提出的方法进行负荷预测,通过用户聚类得到新增负荷类型,依此进行算例仿真分析,验证了所提模型和处理方法的有效性。