在协调能源环境与发展问题的系统性问题上,变革能源供应体系以及消费方式,实现供能结构绿色高效化、能源消费多样化已成为世界各国的共识。综合能源站,基于能量梯级利用原理实现多能互补提供多元服务,促进分布式可再生能源消纳,提高能源利用率,同时兼具推动新兴业态、商业模式、服务方式创新的作用是能源产业结构重塑的伟大实践。然而,综合能源站外部环境迥异、内部组成多元、服务模式个性化、差异化给基础理论应用带来挑战。机遇与挑战并存,综合能源站的“综合”特征,使之成为经济、环境、社会、热力学、电气工程及控制工程等学科交汇之处,给理论与实践一体化发展创造空间。基于此,本文以一具体综合能源站作为研究对象,对其所处外部环境、内部组成、运行工况进行深入分析。基于具体能源站信息,改进供能结构,并根据系统不确定性加剧特点,引入条件风险价值理论建立日前优化模型、模型预测控制理论建立日内优化调度模型,并分析相关理论在多能量平衡中的适用性。根据电能调度交易化的特点,建立了面向可交易能源的分布式主体协同优化调度模型,为理论实践一体化发展提供具体案例。首先,阐述具体综合能源站外部环境、内部组成以及运行信息。建立内部组成原件物理——数学模型并进行现有供能结构下的能流分析。在上述分析的基础上,以夏冬季节典型日负荷为案例,进行现有运行策略仿真。其次,考虑到现有运行策略无法适应系统源荷不确定性增强和市场化互动形式,进行供能结构改进并提出考虑经济成本与环境成本的日前多场景优化调度策略,结果表明新供能结构与运行策略下系统具有更有的经济性与环保性。在此基础上,引入条件风险价值理论探究条件风险价值作为系统不确定性的经济性风险的可行性,并对理论不适用的原因进行分析。再次,针对可再生能源以及多元负荷存在的随机性、波动性问题,基于模型预测控制理论,建立了含滚动优化、实时调整的日内多时间尺度优化调度策略。算例结果表明,本文所提模型能够以较小的成本代价平抑系统源荷不确定性同时解决异质能流时间尺度差异问题。在此基础上,对模型预测控制理论在具体综合能源站普适性应用存在的问题进行定性分析。最后,结合研究对象外部环境,为刺激分布式市场主体能量互动,基于分析目标级联理论设计面向可交易能源的分布式主体协同优化模型。算例结果表明,这种协同优化方式能够在维持整体效益最优并减少分布式主体向电网的功率“倒灌”的同时实现各分布式主体间利益分配的多样性。在此基础上,对分析目标级联理论的灵活性在未来可交易能源应用上进行合理展望。