综合能源系统建模与仿真：综述、思考与展望

张苏涵; 顾伟; 俞睿智; 陆帅; 姚帅; 庄文楠

doi:10.7500/AEPS20231129001

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综合能源系统建模与仿真：综述、思考与展望

综述·观点 | 更新时间：2025-06-16

- 综合能源系统建模与仿真：综述、思考与展望
- Modeling and Simulation of Integrated Energy System: Review, Reflection and Prospects
- 电力系统自动化 2024年48卷第17期页码：1-21
- 作者机构：
  
  1.东南大学电气工程学院,江苏省南京市 210096
  2.香港理工大学电机与电子工程学系,香港 999077
  3.卡迪夫大学工程学院,卡迪夫 CF10 3XQ,英国
- 作者简介：
  
  张苏涵(1996—)，男，博士，主要研究方向：综合能源系统、电力系统安全分析。E-mail：zhangsh_seu@163.com
  顾伟(1981—)，男，通信作者，博士，教授，主要研究方向：综合能源系统、电力系统仿真、分布式发电与微电网。E-mail：wgu@seu.edu.cn
  俞睿智(1997—)，男，博士研究生，主要研究方向：电力系统与综合能源系统仿真。E-mail：l230208781@seu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家杰出青年科学基金资助项目(52325703)
- DOI：10.7500/AEPS20231129001
  中图分类号：
- 收稿：2023-11-29，
  
  修回：2024-02-08，
  
  网络出版：2024-07-24，
  
  纸质出版：2024-09-10
- 稿件说明：
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张苏涵,顾伟,俞睿智等.综合能源系统建模与仿真：综述、思考与展望[J].电力系统自动化,2024,48(17):1-21.

ZHANG Suhan,GU Wei,YU Ruizhi,et al.Modeling and Simulation of Integrated Energy System: Review, Reflection and Prospects[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(17):1-21.
张苏涵,顾伟,俞睿智等.综合能源系统建模与仿真：综述、思考与展望[J].电力系统自动化,2024,48(17):1-21. DOI： 10.7500/AEPS20231129001.

ZHANG Suhan,GU Wei,YU Ruizhi,et al.Modeling and Simulation of Integrated Energy System: Review, Reflection and Prospects[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(17):1-21. DOI： 10.7500/AEPS20231129001.

摘要

建模和仿真将真实系统及其物理性质抽象化为适当的数学形式，并采用数学方法求解以模拟真实系统行为或性能。为综合能源系统在各时间尺度的物理过程建立恰当的数学模型并进行仿真验证，是分析系统运行规律、优化运行策略以及评估运行性能的基础。文中围绕电气热综合能源系统建模和仿真问题，首先介绍了电、气、热子系统和耦合设备的机理模型，总结了建模的研究进展与技术难点。进一步，从仿真框架、算法以及改进策略3个方面介绍了综合能源系统仿真技术所取得的研究进展。特别地，总结了仿真算法中数值法、半解析法、解析法的原理、应用现状及其难点。最后，围绕现存技术难点，从建模和仿真算法2个方面对未来研究进行了展望。

Abstract

Modeling and simulation abstract real systems and their physical properties into the appropriate mathematical forms and use mathematical methods to solve and simulate the behaviors or performances of the real system. Establishing appropriate mathematical models for the physical processes of the integrated energy system (IES) in various time scales and conducting simulation verification are the basis for analyzing the system operation rules

optimizing operation strategies

and assessing operation performance. Focusing on the modeling and simulation of electricity-gas-heat IESs

this paper first introduces the mechanism models of the electricity

gas

and heating subsystems and coupling units. The research progress and technical difficulties of modeling are then summarized. Furthermore

the research progress of simulation techniques for IESs is described from three key aspects: simulation framework

simulation algorithms

and simulation improvement strategies. In particular

the principle

application status and difficulties of numerical method

semi-analytical method and analytical method in simulation algorithms are summarized. Finally

based on the existing technical difficulties

future research is prospected from two aspects: modeling and simulation algorithms.

关键词

Keywords

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