相比电力能源传输,天然气、热力能源的传输具有更长的惯性时间常数,即传输的速度相对较慢。因而,在含有电力、天然气与热力耦合的综合能源系统(Integrated Energy System,IES)的运行优化中,如果没有协调好三种不同时间特性的能源之间的耦合关系,甚至忽略了IES动态过程,将会制定出违背实际情况的系统调度方案,引起IES的低效率甚至是无效运行。同时,大规模集成到IES中的风力发电,因其较强的波动性与难以准确预测的特点,使得IES的运行调度面临强不确定性的影响。据此,本文从电、热、气三种能源之间的时间尺度差异入手,提出一种考虑动态气-热网络与不确定性风电的综合能源系统协调优化运行研究,以获IES的运行灵活性与经济性双赢,同时改善波动性风功率的消纳情况。主要做了如下工作:1.建立了一种精细化的涵盖热网、天然气网管道特征的IES优化运行模型,以准确表达多能耦合运行特征。首先,着眼于IES的日前调度模型,对各类能源耦合设备及产能设备进行数学建模。其次,统筹子网络的稳态约束限制与全系统的异质能流协同关系,致力于提升综合能源服务的经济和安全利益。进一步,考虑了混合储能并引入了蓄电池、储热罐。最后,针对模型中的火电耗量特性和气压、气流量等二次项变量进行了增量线性化处理。2.提出一种考虑网络潮流时滞特性影响的IES经济调度模型,首次在IES运行模型中综合考虑了热、气传输的动态特征,协调惯性时间常数不同的电-热-气耦合能流。此外,结合IES基本耦合模型,将风电以确定性区间的形式并入系统,构建精细化的动态IES调度流程。仿真并多角度探寻了不同动态特性带来的综合影响。仿真发现,加以利用不同能源传输惯性造成的时间常数差异性和管存现象,能有效提升系统的运行灵活性和供能安全性。3.结合条件风险价值(Conditional Value-at-Risk,CVaR),提出一种适用于IES调度的不确定性风电区间量化评估方法。首先,为了精细化地计及不确定性,采用CVaR法来定量评估IES中的不确定风能,使其参与系统优化以决策出最优风电接纳范围。其次,线性化CVaR以提高模型的求解效率后,求得的风电可接纳区间跟随时间变化,以捕获风能的时间特征。最后,将时变的CVaR法与固定的区间优化等方法进行比较,在两种规模的IES系统中验证了计算精度与效率的平衡。4.结合混合储能与CVaR,建立一种兼顾储能、网络动态与不确定性风电影响的IES优化调度模型。通过分析含不同动态情况下的风电可接纳区间的变化,探究气-热网络的管存量作为储备缓解弃风现象的可行性。从运行机制、经济价值与灵活性优劣等角度,探究与CVaR结合的混合储能备用在IES运行中的潜力。仿真验证了本文所提IES模型和优化流程的有效性。