目前,化石能源的枯竭和环境污染等问题的日益严峻,全球对提高能源的利用和管理效率,实现能源和环境的可持续发展的需求更为迫切。其中可实现电、天然气、热能和可再生能源等多种能源的综合利用,整合多种能源的生产方式的综合能源系统具有效率高,能耗低的优点,在近年来得到了广泛的工程应用。在传输网络的运行优化方面,随着天然气发电占发电量比重的加大,天然气网和电网的耦合越来越密切,天然气网和电网的联合运行优化问题在学术界得到热烈讨论。然而仅考虑经济性指标已经不能满足当今社会对节能减排的迫切需求。对于具有多个目标的优化问题,特别是存在冲突关系的多个目标,单目标方法已不再适用。此外,综合能源系统中还包含生产冷、热、电多种终端能源的分布式能源站和有多种能源需求的用户。在未来开放的能源市场中,他们将在交互中追求各自的利益目标。比如在工业园区中,分布式能源站与用户之间需要制定关于多种能源交易的套餐合同。面对未来复杂的综合能源系统,参与者要如何制定关于多种能源的交互策略来实现收益最大化也是现今研究的热点。本文针对综合能源系统中的这两方面问题展开了多目标优化方法和博弈策略的相关研究。(1)针对电网和天然气网的联合运行优化问题,本文考虑兼顾经济性和环保性两方面性能,采用群搜索多目标优化算法和证据推理决策方法。首先建立了通过燃气机组产生耦合的气-电网联合运行模型。其中天然气网的模型中包含了气井、管道、压气机和负荷,并且通过牛顿拉夫逊方法来求解天然气网的管道流量模型。本文同时优化气-电网的运行成本和污染气体排放量两个存在冲突关系的目标,通过多目标群搜索优化方法求解得到帕累托解集,再运用证据推理决策方法在帕累托解集中决策出最优解,为气-电网的联合运行优化提供方法建议。(2)针对综合能源系统中分布式能源站和用户之间关于电能和热能的最优交互策略问题,本文提出了一个基于主从复合的Stackelberg博弈的能源交互模型,用于分布式能源站与具有电和热需求的工商业大用户之间制定套餐合同时决策出双方的均衡交互策略。需要强调的是,本文中的用户主要指有电和热需求的工商业用户。在所提的模型中,作为领导者的分布式能源站通过购入天然气来生产用户所需的电能和热能,在竞争中决定电能和热能的价格,且依据用户的需求来优化生产方式,从而使得各自的收益最大化。能源用户作为跟随者,目标为最大化消费者剩余,依据价格决定电需求量和热需求量。本文分析博弈的性质,证明了所提博弈模型存在唯一的均衡解,并且推导出该均衡解的解析表达式。此外,本文还提出用于求解出能源交易双方的均衡解的分布式算法。仿真算例验证了本文所提的博弈模型和分布式算法的有效性。所提博弈模型将对工业园区内,分布式能源站与用户之间关于交易套餐合同的制定提供建议。