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随着我国城市化进程快速发展，保障城市能源安全，降低用能成本，减少环境影响，实施低碳城市战略，使科学的城市能源系统管理成为现实需求。目前城市能源系统规划研究多为确定性模型，然而，在城市能源系统管理过程中，存在诸多不确定性因素，如能源资源开发与供应、能源品质、价格、技术选择、新增容量与选址、需求预测等，尚缺乏对这些不确定性条件下城市能源系统管理的支持。因此，本研究将重点开发不确定性能源系统规划模型，并分别从不确定性规划方法、模型假例应用、北京市能源系统实际应用等三个方面进行了细致的研究。
在不确定性规划方法研究方面，针对区间线性规划已有算法存在的缺陷，基于可能度概念给出了区间线性规划的有效解、弱有效解、最优解及其解域的定义和性质，提出了三种改进算法，所得区间解为以上解域的子集。
为探讨不确定能源系统规划模型的应用，建立区间数机会约束混合整数不确定性能源系统规划模型，并将其应用于一假例研究。结果表明，该模型可以较好地处理目标函数及约束条件左右两侧存在的区间不确定性，并可有效处理系统成本及系统风险“妥协”问题，表明该模型可以应用于实际能源系统规划研究。
在实际应用方面，以北京市为对象区域，对其能源系统结构、特征进行分析，并利用因素分解模型(LMDI)研究了能源系统发展的驱动力，为北京市能源系统模型构建提供基础框架和相关参数，开发了确定性能源系统规划模型。以其为框架，开发了区间不确定性北京能源系统规划模型，并将既有建筑节能改造作为虚拟能源技术引入模型分析政策的实施；进一步开发机会约束区间不确定性北京能源系统规划模型(CCIESM)，将相对电量模型、电力需求预测模型及Shapiro-Wilk统计检验方法结合，进行中长期电力需求概率预测，所得随机信息被引入CCIESM。以上研究结果表明：(1)在能源需求不断增长的情况下，能源系统规划模型研究，能够为北京市中长期能源供应、加工转换、能源利用等优化配置提供决策支持；(2)区间不确定性北京能源系统规划模型，能够处理目标函数和约束条件左右两侧存在的不确定性，可以辅助决策者根据能源、环境约束及对风险的考虑制定能源系统发展规划；(3)既有建筑改造是规划模型的优先选择，从而实现对《北京市既有建筑节能改造专项实施方案》政策的评价；(4)CCIESM能够较好地处理能源系统管理的区间、概率不确定性问题；电力需求保障程度提高，系统风险降低，能源系统成本将上升，反之亦然；电力需求保障程度对能源生产、能源调入、发电装机、新能源与可再生能源发展、供暖、节能改造以及污染排放等均有一定影响。
本研究开发了几种不确定性能源系统规划模型对现实城市能源系统进行研究，探讨不确定性条件下的决策响应，以降低决策风险，相关模型和方法可供其他研究借鉴。本研究主要关注了城市能源系统的区间、随机等方面的不确定性，而实际情况并不限于此；目前能源系统研究有转向实时、小尺度的趋势；能源系统与城市系统其它子系统关系密切，反映能源管理的综合城市系统研究目前还较少。以上问题都值得作深入探讨。