近年来,以可再生能源发电技术为核心特征的区域综合能源系统发展迅猛。但在我国“三北”等可再生能源富集的区域,存在外送能力有限以及传统热电联产系统“以热定电”模式引起的产电过剩、就地消纳能力不足等众多问题,常导致大量的弃风弃光现象发生,能源利用效率难以提高。如何调节系统的热电比成为一个可再生能源发展道路上不得不解决的问题。此外,综合能源系统是一个具有多时间尺度,多种能源需求的复杂系统,如何按照不同能源间的互补耦合特性,统筹实现综合能源系统的优化运行,是未来能源系统发展的重要研究方向。针对上述问题,本文从热电比可调的区域综合能源系统的优化运行方面展开了以下研究工作:深入研究了热电联产系统中储热和采用补燃式余热锅炉调节热电比的机理,建立了两种模式下的区域综合能源系统优化运行模型,从经济性、用能效率、碳排放水平以及热电比灵活度四个方面对比了两种模式的优劣,结果显示经济性和用能效率方面补燃模式表现更好,在碳排放水平和热电比灵活性方面储热模式更具优势。两种热电比可调的模式在四个方面均优于热电比固定模式。为进一步提高系统灵活性,提出了一种考虑负荷预测值的动态电价需求侧响应方式,研究了这种方式平缓负荷曲线的作用,并在储热和补燃两种模式下验证了计及动态电价需求侧响应的区域综合能源系统优化运行结果在成本和用能效率方面均优于不考虑需求侧响应的情况。除了调节热电比外,适时在系统中配备电能的存储与转化设备也可更好地安置剩余电能,消纳可再生能源,提升系统经济性和用能效率。本文分别研究了含储电、电转气、电热泵这三种电能存储与转换方式下的区域综合能源系统优化运行问题,结果显示在区域综合能源系统中加入电热泵,可以获得最低的运行成本和最高的用能效率,但同时也造成最大的碳排放。在运行成本和用能效率方面,所有增加电能存储与转换装置的模型都优于基本模型。最后,建立了一个含不同用户类型的多区域综合能源系统优化运行模型,分别采用集中式算法和交替方向乘子算法对模型进行了求解,二者结果基本一致,验证了模型的准确性。