本发明属于综合能源系统技术领域，提供了一种基于多层博弈的区域综合能源系统运行优化方法及系统，首先，搭建包括负荷聚合商、储能站、用户主体和能源站的区域综合能源系统；其中，储能站兼具能流纵向削峰填谷、应对源荷双侧不确定性以及能量横向时空转移的任务，以主动储能的运行策略参与总体能源管理；然后，以各主体的自身利益最大化为目标函数，搭建区域综合能源系统的运行优化模型；最后，求解得到区域综合能源系统的优化运行方案；以各参与主体的自身利益最大化为目标，且储能站以主动储能的运行策略参与总体能源管理，摆脱了辅助地位，解决了不重视部分主体时存在的尖锐利益冲突问题，保证了各参与主体的自身利益，提升了调度积极性。