随着能源革命的进展,以区域能源为基础的综合能源系统（Integrated Energy Systems,IES）成为大规模发展和利用可再生能源、发掘多异质能源子系统间的互补性、实现能源产业结构转型的必要方式。同时,制造业园区是实现绿色制造、生产系统和生活系统循环链接的重要途径,是重要的城镇发展支撑动力,其能源系统的智慧化升级是构建以综合能源系统为枝干的现代化智慧城镇的必由路径,也是实现城市整体安全、稳定、友好、和谐运行的条件之一。因此,对具有波动负荷且兼顾生产生活统筹的制造业园区开展基于模型的制造业园区综合能源系统（Manufacturing Park Integrated Energy Systems,MPIES）多目标优化规划和优化调度具有重要意义。本文研究了基于机理的制造业园区综合能源系统的典型设备模型与包含经济性指标、环保性指标和可再生能源指标的制造业园区综合能源系统评价体系,进而建立了考虑离散制造和阶段发展的制造业园区综合能源系统多目标优化规划技术,以及考虑热网约束的制造业园区综合能源系统多目标优化调度技术。主要研究内容如下:建立了制造业园区综合能源系统的典型架构及其设备系统模型,研究了热电联产机组、太阳能光伏发电系统、电制冷机组、溴化锂吸收式制冷机组、储能设备、压缩空气制取系统的多能耦合机理模型以及民用热网仿真模型,所研究模型涵盖电、热、冷、压缩空气等制造业园区生产生活需求的多种异质能流;基于制造业园区决策者的工程实际需求和国家能源政策发展导向,建立了包含经济性指标、环保性指标和可再生能源指标的制造业园区综合能源系统评价体系,考虑净现值和综合成本的经济性指标表示规划和调度中系统的经济性成本,SO₂、NO_x、CO、CO₂的当量排放系数反映了系统的污染物排放量,光伏、风电等可再生能源供能占比反映了系统的可再生能源消纳水平。基于制造业园区综合能源系统模型开展了综合能源系统多目标优化规划研究:考虑制造业园区综合能源系统的离散制造特性,通过建立离散制造业的数学模型及表述用能过程与工艺流程最优耦合结构的最优工艺-能流耦合矩阵,将离散制造业的生产工艺纳入到综合能源系统的规划寻优过程;采用了强调评价客观性的熵权法将多目标整合为单目标;考虑园区在规划过程中新增负荷的时间节点与园区建设节点不匹配,园区的建设存在滞后性的问题,建立了针对经济性、环保性和可再生能源消纳的制造业园区综合能源系统多阶段多目标优化规划模型并采用求解器进行求解,并进一步分析了外购能源策略和负荷跟随策略在进行多目标优化规划后的结果。西安某制造业园区的案例表明:负荷跟随策略下进行综合能源系统的优化规划,可以提高2.1%的可再生能源占比,每日降低5.97t的空气污染物排放,每日降低700元的系统投资运行成本。考虑运行过程中的调度问题,并基于综合能源系统模型开展了多目标优化调度研究:建立了基于图论的民用热网仿真模型并采用高斯-赛德尔迭代法进行求解;基于机理建立了制造业园区混合整数线性规划多目标优化调度模型,并利用更适用于多目标优化问题的非支配排序遗传算法-III（NSGA-III算法）求解多目标优化调度模型,得到了在经济、环保、可再生能源三方面最优的帕累托解集;利用民用热网仿真模型剔除帕累托解集中不符合供暖要求的解,获得了满足供热输配可行性的帕累托解集。山东某制造业园区的案例表明:制造业园区综合能源系统倾向于更加深入地挖掘光伏发电系统利用潜力,通过优化调度可将光伏利用量提高10%;相较于各能源系统割裂的管理模式,多能互补模式可至少减少14.1万元的运行成本和12.23t的污染物排放;在能源市场波动幅度为±10%的情况下,经济性、环保性和可再生能源消纳三个目标函数波动幅度不超过10%,证明制造业园区综合能源系统多目标优化调度模型具有较好的鲁棒性。