化石能源集中是传统经济发展和社会管理模式的重要特征,目前这一特征受到越来越严峻的挑战。由此催生出以新能源技术和互联网技术为代表的能源电力革命,这也使得第三次工业革命正在兴起。能源互联网是第三次工业革命的核心技术,它是一种新兴的发展形态,将能源互联网络、发达的信息技术与能源行业紧密联系在一起,将能源互联网的理念深深嵌入到能源从产生到使用的整个过程中。在此背景下,有必要针对多能互补机理开展研究,依据多元能源品质分级利用实现资源优化配置,为我国能源互联网建设及能源转型提供支撑。依托于能源互联网下多元能源互补特性及优化机理,本文通过构建多元能源耦合预测模型、多元能源品质分级评估模型、多元能源梯级利用优化模型以及多元能源互补梯级利用综合效益评估模型等多个方面,针对能源互联网下多元能源互补梯级利用优化模型及应用进行研究。本文主要工作包括:(1)依托能源互联网发展脉络及趋势分析,提出了能源互联网下多能互补优化机理。通过分析能源互联网概念的提出的出发点及其目的,比较研究了美国、德国、日本以及我国关于能源互联网概念的异同,发现在不同的能源环境及用能背景下能源互联网概念存在差异性。针对不同能源耦合方式进行对比分析,从而提出能源互联网下多元能源互补优化机理,为多元能源优化模型构建奠定基础。(2)面向不同场景下多元能源耦合特性,构建了基于互信息与群体智能算法的多能耦合预测模型。通过分析多元能源耦合场景,将其归纳总结为可再生能源耦合利用型、高耗能企业节能型、数字化平台控制型等典型场景。并重点针对情境较为复杂的高耗能企业节能型多能耦合场景进行深入分析,运用互信息特征选择方法、自适应演化算法以及最小二乘支撑向量机理论模型,构建了基于mRMR-AFWA-LSSVM的多元能源耦合预测模型,算例分析表明本文构建的模型相比其他模型具有更好地预测效果。(3)基于能量品质评估理论,建立了多元能源资源品质分析方法与评估模型。综合考虑资源效率最大化配置的目标,通过能量的灵活转换及其综合利用原理、能源的梯级利用两个方面,提出高品高用下的能量品质梯级利用的基本原理。通过时间紧迫性、容量有效性、经济成效性及社会影响性等四个维度对多元能源品质进行分级,面向能源供需主体对多元能源资源的配置特性进行研究,进而对能源品质进行评估分析,指导建立多元能源资源品质分析利用体系,为多元能源互补梯级利用优化模型构建奠定基础。(4)分别站在生产者和消费者视角,构建了基于能量品质评估的多元能源互补梯级利用优化模型。通过市场要素、技术要素以及综合要素三个方面,对多元能源资源梯级利用影响要素进行建模分析。在此基础上,基于生产者视角从多元能源资源投资规划及组合优化角度,构建了多元能源互补梯级利用优化模型。基于消费者视角,重点从能源系统运行优化角度建立了多元能源互补梯级利用优化模型。通过引入智能算法对上述优化模型进行算例分析,算例分析表明优化模型的有效性。(5)基于能源互联网综合效益分析,建立了能源互联网下多元能源互补梯级利用综合效益评估方法。通过能源互联网概念和典型特征的分析,依据能源互联网评价指标体系建立的原则,依托能源互联网规划、建设、运营等环节划分,在保障能源转换过程中各方的利益与国家及社会整体利益的同时,分别充分考虑社会、环境、能源、经济等方面的特征,从多个方面出发建立能源互联网综合效益评价指标体系。通过多能综合利用技术、分布式供能技术、先进能量传输技术、需求响应与虚拟电厂技术、储能及其网络化应用技术、先进传感通信与大数据技术等六个维度对能源互联网效益实现手段进行分析,为能源互联网项目开展实施提供参考。