综合能源系统多时间尺度动态时域仿真关键技术

夏越; 陈颖; 杜松怀; 苏娟; 兰天; 宋瑞凯

doi:10.7500/AEPS20201203007

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综合能源系统多时间尺度动态时域仿真关键技术

电力领域仿真计算技术与国内软件发展前景 | 更新时间：2025-06-16

- 综合能源系统多时间尺度动态时域仿真关键技术
- Key Technologies for Multi-time-scale Dynamic Time-domain Simulation of Integrated Energy System
- 电力系统自动化 2022年46卷第10期页码：97-110
- 作者机构：
  
  1.中国农业大学信息与电气工程学院,北京市 100083
  2.清华大学电机工程与应用电子技术系,北京市 100084
  3.全球能源互联网欧洲研究院,柏林 10623,德国
- 作者简介：
  
  夏越(1988—)，男，博士，副教授，博士生导师，主要研究方向：电力系统建模与仿真、综合能源系统动态建模与仿真。E-mail：xiayuexiayue@163.com
  陈颖(1979—)，男，博士，研究员，博士生导师，主要研究方向：电力系统动态仿真、并行和分布式计算。E-mail：chen_ying@tsinghua.edu.cn
  杜松怀(1963—)，男，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：电力系统分析、电力市场、剩余电流保护技术、农村智慧能源。E-mail：songhuaidu@cau.edu.cn
  苏娟(1980—)，女，通信作者，博士，副教授，博士生导师，主要研究方向：电力市场、综合能源系统优化运行、电力需求侧管理。E-mail：sujuan@cau.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(52007194)
- DOI：10.7500/AEPS20201203007
  中图分类号：
- 收稿日期：2020-12-03，
  
  修回日期：2021-05-24，
  
  网络出版日期：2021-11-01，
  
  纸质出版日期：2022-05-25
- 稿件说明：
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夏越,陈颖,杜松怀等.综合能源系统多时间尺度动态时域仿真关键技术[J].电力系统自动化,2022,46(10):97-110.

XIA Yue,CHEN Ying,DU Songhuai,et al.Key Technologies for Multi-time-scale Dynamic Time-domain Simulation of Integrated Energy System[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(10):97-110.
夏越,陈颖,杜松怀等.综合能源系统多时间尺度动态时域仿真关键技术[J].电力系统自动化,2022,46(10):97-110. DOI： 10.7500/AEPS20201203007.

XIA Yue,CHEN Ying,DU Songhuai,et al.Key Technologies for Multi-time-scale Dynamic Time-domain Simulation of Integrated Energy System[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(10):97-110. DOI： 10.7500/AEPS20201203007.

摘要

近年来，为实现多种能源互补共济与高效利用，集电、热、气于一体的综合能源系统在世界范围内得到了广泛的关注。高效、精确的多时间尺度动态时域仿真是支撑综合能源系统运行和控制的关键技术。文中以综合能源系统动态建模仿真为研究对象，首先介绍了典型综合能源系统的结构与动态过程。然后，从基础模型、仿真技术、数值计算3个关键点介绍了综合能源系统动态建模仿真技术所取得的研究进展，主要包括多能耦合通用建模理论、分区多速率仿真技术、异质能源网络高效数值计算实现方法。在此基础上，讨论了现有研究中仍需解决的关键难题，如变工况动态建模、多速率分区接口处理、数值求解格式选取等问题。最后，对未来综合能源系统动态建模仿真关键技术的研究方向与应用前景进行了展望。

Abstract

In order to improve the energy efficiency

integrated energy systems (i.e. integrated electricity-heat-gas systems) attract increasing attention worldwide in recent years. Efficient and accurate multi-time-scale dynamic time-domain simulations play an essential role in the operation and control of the integrated energy system. Taking the dynamic modeling and simulation of the integrated energy system as the research object

the structure and dynamic process of integrated energy system is presented first in this paper. Then

this paper introduces the research progress achieved in the dynamic modeling and simulation technology of integrated energy system from three key points of basic model

simulation technology and numerical calculation

mainly including multi-energy coupling general modeling theory

partitioned multi-rate simulation technology

and efficient numerical calculation implementation method for heterogeneous energy networks. On this basis

the key challenges that still need to be solved in the existing research are discussed

such as dynamic modeling under variable operating conditions

multi-rate partitioning interface processing

and selection of numerical solution formats. Finally

the research directions and application scenarios of key dynamic modeling and simulation techniques for the future integrated energy system are prospected.

关键词

Keywords

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