灵活可拓展的综合能源仿真系统及其多样化数据集构建策略和案例-89页_28mb

灵活可拓展的综合能源仿真系统及其多样化数据集构建策略和案例总结

核心内容

本报告围绕“灵活可拓展的综合能源仿真系统”展开，提出了一种新型的综合能源系统（IES）仿真平台——IES-133系统，旨在解决现有能源仿真系统在实际性、完整性与匹配性方面的不足。系统融合电、气、热、冷等多种能源子系统，具备多能互补、多网融合、多环节耦合、分布式储能、可响应负荷等特征，能够满足多样化研究需求，为综合能源系统的分析与优化提供有力支持。

主要观点

1. 能源电力转型与IES发展

   • 新型电力系统以“电源、电网、负荷、储能”为整体规划，提高新能源消纳能力和电网运行安全。
   • 综合能源系统融合清洁化、智能化、去中心化、综合化等新要素，有助于突破电力系统转型的瓶颈。
   • 现有测试案例存在“不实际、不完整、不匹配”三大问题，限制了其在实际系统中的应用价值。

2. 系统构建原则

   • 实原性：系统设计需符合实际区域的地理条件、资源禀赋及用能行为特征。
   • 规范性：参考国内外设计规范，确保系统构建的合理性。
   • 复杂性：节点规模较大，网络结构复杂，支持多种研究场景。
   • 功能性：满足多能流计算、经济优化调度、系统性能评估等需求。
   • 灵活性：支持多种能源子系统、耦合设备和可再生能源渗透率的组合。

3. 系统结构与设计

   • IES-133系统是一个区域级综合能源系统，覆盖面积约为30平方千米，包含配电网、燃气网、供热网、供冷网。
   • 配电网采用IEEE-33、IEEE-69等标准系统结构，结合辐射式、环形式、联络线式，提高系统可靠性。
   • 燃气网采用环形辐射式结构，确保供气稳定性。
   • 供热网和供冷网采用环形与辐射式相结合的方式，提升系统运行效率。

4. 系统设备配置

   • 系统包含传统能源设备（如配电站、供热站、燃气站）和新能源设备（如风机、光伏电站、光热电站）。
   • 新能源设备具备多种运行模式（PQ、PV、PI），并支持调频备用功率和运行约束条件。
   • 储能设备包括电储能和热储能，用于调节系统灵活性。

5. 系统节点分类

   • 节点分为供能节点、储能节点、耦合节点和负荷节点。
   • 供能节点包括传统能源和新能源设备。
   • 储能节点支持灵活调节，提升系统响应能力。
   • 耦合节点实现电、气、热、冷之间的能量转换与协调。
   • 负荷节点包含常规负荷与可调节负荷，支持需求响应机制。

6. 数据集构建策略

   • 数据集覆盖电网、气网、热网、冷网等多类型能源网络。
   • 提供系统参数、线路参数、节点信息、运行数据、常规数据、异常数据等，支持多种仿真测试需求。
   • 数据集构建强调多样性与实用性，可满足不同研究场景下的数据支持。

关键信息

• 系统规模：IES-133系统由109个电节点、98个气节点、103个热节点、9个冷节点构成。
• 能源设备配置：
  • 风机电站：5台，总装机容量27MW。
  • 光伏电站：15台，总装机容量17.2MW。
  • 光热电站：含储热装置，具备热-电转换与储能功能。
• 储能设备：
  • 电储能：7个节点，总容量10.2MW·h。
  • 热储能：2个节点，总容量0.5MW·h。
• 负荷节点：
  • 常规负荷：58个节点，覆盖居民、工业、商业、公共等类型。
  • 可调节负荷：包括可中断、可平移、可转移、可替代等类型，支持需求响应机制。
• 耦合设备：
  • CCHP：1个，容量20MW（热-20MW，冷-30MW）。
  • P2G：2个，容量4MW。
  • 电锅炉、气锅炉、电制冷设备等，用于满足高可靠性负荷需求。

基础应用测试案例与结果分析

• 系统支持多种仿真测试，包括潮流计算、经济优化调度、系统性能评估等。
• 通过不同可再生能源渗透率（40%、60%、80%、100%）的模拟，验证系统在不同场景下的适应性与灵活性。
• 系统能够提供详细的拓扑结构、系统参数、运行数据，为研究人员提供数据参考。

开源信息

• 本系统开源，旨在推动综合能源系统的仿真与研究，为学术界和工程界提供标准化测试平台。
• 系统数据集涵盖多类型能源网络，可扩展性强，支持多样化研究需求。