本发明公开了一种不确定性环境下含氢能源系统的在线优化运行方法及系统，方法步骤如下：(1)在可再生能源出力不确定性环境下，建立含氢能源系统长期运行成本最小化问题的数学优化模型；(2)利用李雅普诺夫最优化框架将建立的含氢能源系统长期运行成本最小化问题分解为多个单时隙最小化子问题；(3)基于观测的系统状态参数，求解当前时隙最小化子问题，并将该子问题最优解用于含氢能源系统的运行控制；(4)更新与氢能存储系统相关的虚拟队列；(5)重复步骤(3)‑(4)直到当前时隙序号大于指定的优化时隙数时终止。本发明的方法无需知晓不确定性参数的任何先验信息且能有效降低含氢能源系统运行成本及碳排放量。