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_29mb

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

本报告介绍了灵活可拓展的综合能源仿真系统（IES-133）的构建原则、系统结构、多样化数据集构建策略以及基础应用测试案例。该系统旨在满足新型电力系统与综合能源系统在灵活性、可靠性、经济性等方面的研究需求，为能源系统的研究与优化提供可靠平台。

主要观点

1. 能源电力转型与综合能源系统

• 新型电力系统强调“电源、电网、负荷、储能”的整体规划，以提升新能源消纳能力和电网安全运行水平。
• **综合能源系统（IES）**融合了清洁化、智能化、去中心化、综合化等新要素，可突破传统电力系统瓶颈。
• 系统面临挑战：包括清洁化、柔性化、数字化、电力电子化等，需满足系统安全、稳定、经济等多方面要求。

2. 系统构建原则

• 实原性：系统构建需考虑实际地理条件、资源禀赋、用能行为特征。
• 规范性：参考国内外设计规范，包括电网、燃气网、热网、冷网等。
• 复杂性：系统具有较大的节点规模、复杂的网络结构和多环节参与，支持多种研究场景。
• 功能性：系统可支持多能流计算、经济优化调度、系统性能评估等仿真测试。
• 灵活性：系统包含多种能源子系统、耦合设备和不同可再生能源渗透率，支持多样化研究需求。

3. 多样化数据集构建

• 提供系统参数、线路参数、节点信息、运行数据、异常数据等。
• 数据集可满足不同研究场景下的仿真测试需求，提高研究的可复现性与可拓展性。

关键信息

4. 基础应用测试案例

• 配电网：采用IEEE-33、IEEE-69等标准系统，设计为109节点-110线路的10kV中压配电网，含58个负荷节点、1个配电站、5个风机电站、15个光伏电站及1个CCHP单元。
• 燃气网：设计为98节点-98线路的中压A级燃气网，压力范围0.2MPa-0.4MPa，含2个燃气站、1个电转气设备。
• 供热网：设计为103节点-103线路的一级供热网，水温范围120℃-70℃，含2个供热站、1个CCHP、2个电锅炉、3个气锅炉。
• 供冷网：设计为9节点-8线路的一级供冷网，水温范围7℃-12℃，含1个CCHP、1个电制冷设备。

5. 系统节点与设备

• 节点类型：包括能源供应节点、储能节点、多能耦合节点、负荷节点。
• 能源供应节点：共25个，含传统能源设备和新能源设备。
• 储能节点：7个电储能节点、2个热储能节点，实现系统灵活调节。
• 负荷节点：58个电负荷节点，含可调节负荷，支持需求响应。
• 系统设备：包括风机、光伏电站、光热电站、CCHP、电转气、电锅炉、气锅炉、电制冷设备等。

系统特性

• 多能互补：电、热、冷、气多种能源协同运行。
• 多网融合：电网、气网、热网、冷网深度融合。
• 多环节耦合：多种能源子系统通过耦合设备实现能量交换。
• 分布式储能：支持电、热等多种储能设备，提升系统灵活性。
• 可响应负荷：支持可中断、可平移、可转移、可替代等多种负荷响应模式。

数据集与模型

6. 能源网络模型

• 配电网模型：采用辐射式、环式、联络线式结构，支持潮流计算。
• 燃气网模型：环形与辐射式结合，满足供气可靠性。
• 供热网模型：结合热力与水力模型，支持多能流耦合分析。
• 供冷网模型：基于辐射式结构，支持冷功率与压力平衡分析。

7. 能源设备模型

• 风机：输出功率受风速影响，具备调频备用功能。
• 光伏电站：输出功率受光照、温度影响，采用PQ、PV、PI三种工作模式。
• 光热电站：具备光-热转换、热-电转换及储热功能。
• CCHP：冷热电联产单元，支持多种能源调节。
• 电转气（P2G）：将多余电能转化为燃气，提高能源利用率。

开源信息

• 本系统已实现开源，可为研究人员提供标准化、可复用的仿真平台，推动综合能源系统的研究与应用。

总结

IES-133系统是一个基于实际地理条件、资源禀赋和用能行为设计的区域级综合能源仿真系统，具有多能互补、多网融合、多环节耦合等核心特征。系统涵盖电、气、热、冷四种能源子系统，支持多种耦合设备和不同可再生能源渗透率。其构建原则强调实原性、规范性、复杂性、功能性与灵活性，能够满足多能流计算、经济优化调度、系统性能评估等多方面研究需求。系统提供完整的节点信息、线路参数、运行数据、异常数据等，为研究者提供了丰富的数据支持。同时，系统具备开源特性，有助于推动综合能源系统的进一步发展与应用。