为解决能源危机、全球气候变暖等能源问题:一方面,以风电为代表的可再生能源迎来大规模发展;另一方面,需要将天然气、电力、冷-热等不同能源之间进一步互联互用,以提高能源的整体利用效率。而基于天然气-电力互联的综合能源系统,因其天然气管道拥有庞大的储能潜力,且能与电力系统进行快速、双向的能源交换,有望解决风电等大规模可再生能源接入问题,并进一步优化资源配置、降低能耗与成本。因此,气-电联合系统的建模与运行研究对综合能源系统的发展有着重要意义。在此背景下,本文进行了考虑天然气动态过程的气-电联合系统运行与价格机制研究。主要研究内容与研究成果如下所示:(1)针对现有天然气-电力互联系统建模研究中忽视天然气系统达到稳态所需要的过渡时间而直接采用稳态模型的问题,本文提出一种考虑动态过程的天然气能流模型。在此基础上,提出了反映天然气动态过程的灵敏度关系矩阵,使模型进一步模块化,利于综合能源系统建模分析与后续研究,最后仿真验证了所提方法的有效性与准确性(2)在考虑动态过程的天然气系统模型基础上,进一步考虑大规模风电接入带来的不确定性问题,提出了气-电联合系统鲁棒日前调度方法,仿真验证了所提联合系统鲁棒日前调度方法能够决策预测场景下的最优开机方式,能够在允许的预测误差范围内任意随机场景下保障气-电联合系统满足安全约束。(3)针对现有气-电联合系统的研究中忽视燃气电站与P2G电站作为两个能源系统的连接者的套利特性,提出一种基于价格信号的气-电联合系统的双层优化调度方法。该方法同时计及了电网潮流和燃气管网的动态能量流,利用价格补贴信号的方式引导燃气机组与P2G机组的决策行为。仿真结果表明:所提价格补贴信号的调度方法能够引导P2G机组与燃气机组动作,其出力既满足自身利益最大化的同时积极参与风电消纳和缓解系统网络阻塞。(4)在气-电联合系统双层优化调度方法基础上,提出了考虑风电不确定性的价格补贴鲁棒更新策略。通过线性调节系数与对偶乘子,联结双层优化与鲁棒优化理论,推导了实时补贴调整与风电偏差以及机组调节贡献的量化关系。该量化关系不仅在理论上有严格的数学证明,在工程上也具备明确的物理意义。仿真结果表明,所提价格补贴鲁棒更新策略能够根据风电偏差适时调整价格信号,引导燃气机组/P2G机组按照线性规则调整出力消纳风电偏差。