“碳达峰、碳达峰”已成为中国未来经济发展的核心动力,也对当前的能源结构优化提出了新的要求。按照计划,中国将在“十四五”规划中逐步降低化石能源的利用率,提高终端用能中电能的使用比例,提高绿色能源例如风电、光伏的装机容量。为实现碳中和目标,电网形态将更加多元。本文基于碳中和背景,重点研究了社区级用能系统的去碳化,主要包括风力、光伏等新能源的接入,储电储热设备的投入,综合能源系统梯级利用,低碳绿色建筑等相关方面,具体总结如下:首先,对典型的社区级综合能源系统概念进行了阐述,在此基础上,对该类能源系统中的供能设备模型、辅助供能设备模型、储能设备模型等主要组成设备进行了分析。通过引出建筑物热惯性概念,提出了考虑热惯性的建筑物温度的数学模型,为下一阶段的社区级综合能源系统优化策略研究提供模型支撑和理论基础。其次,研究了考虑新能源出力特性的社区级系统优化模型。在阐述拉丁超立方采样法的基础上,分析了拉丁超立方采样法对于大规模采样数组的采样结果,提出了使用超球分解法对原有拉丁超立方采样法进行算法修正,为实现社区级系统优化模型中抽样算法的准确性、可控性与快速性提供可能。另一方面,文中基于各典型综合能源设备数学模型,使用能量母线平衡式,考虑各综合用能设备、储能设备运行约束条件,最大最小出力约束,对于社区级综合能源系统进行数学建模和分析。此外,文中还提出并搭建了考虑用户热舒适的社区级综合能源系统双层优化算法。该优化算法中,下层优化函数为二次形式,使用拉格朗日法,转化为上层函数的KKT条件,将原有双层优化问题变为上层函数形式的MPEC问题;接着使用BMM法,将MPEC中存在的对偶变量消除,使原有问题变为MILP问题。上层目标函数为该区域级能源经销商的获利最大,下层以考虑用户热舒适度的采暖成本罚函数值最小作为优化目标。下层优化目标服从上层优化目标,达到双层目标下的社区级综合能源系统最优调度。最后,通过江苏省常州市电网下某小区为分析和建模对象,分别基于文中提出的两种优化方法,分别进行设计与实现。一方面,针对考虑新能源出力特性的社区级综合能源系统优化模型,以光储设备接入的综合能源系统日运行综合用能成本最低为优化目标,将冬季某典型工作日实测冷热电负荷与基于拉丁超立方采样后的光伏与风力发电数据带入模型,通过使用0-1混合整数线性规划方法得到日运行结果;另一方面,针对提出的考虑用户舒适度分析的社区级综合能源系统双层优化模型,通过双层优化KKT条件,将双层问题转化为MPEC问题,通过BMM法将MPEC问题转化为MILP问题,并使用CPLEX求解软件求得结果。研究表明,与原有运行成本进行比较,本文提出的考虑新能源出力特性的社区级综合能源系统优化模型具有显著的经济性。与此同时,本文提出的考虑用户舒适度分析的社区级综合能源系统双层优化模型,与传统不考虑建筑物热惯性优化算法相比,经济性更强,用户的供暖成本更低,可靠性更高,且能同时满足用户的最大舒适度。