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# 综合能源系统模型库

# 概述


TYIntegratedEnergySys 综合能源系统模型库提供了多种形式的能源生产、转换、传输、储存等设备，包括能源生产设备库、能源转换设备库、能源传输设备库、能源储存设备库、负荷模型库及基础设备库等，支持源-网-荷-储综合能源场景应用，可应用于区域级综合能源系统拓扑设计与优化，实现多种异质能源子系统、供暖制冷系统、蒸汽供热系统、烟气余热回收系统等多能源系统耦合网络等仿真应用。

# 功能要点

  • 区域级多能源系统规划与耦合仿真

    支持电力、热力、天然气、燃料、储能等多种能源形式的建模与分析，可以模拟不同能源子系统之间的耦合与交互关系，如冷热电联供系统。

  • 综合能源系统设备选型与经济性评估分析

    支持对电力系统、热力系统、燃气系统、储能系统等进行拓扑设计，综合考虑从设备初期投资、运营维护成本、寿命周期等因素，评估各设备选择的经济性，以及不同设备和技术方案对环境的影响，如碳排放、能源消耗等。

  • 综合能源系统运行状态模拟预测与运行优化

    支持能源系统需求预测和负荷分析，如电力负荷波动、热能供需匹配、燃气流动与消耗等，优化能源生产、存储、传输与消费等环节，为系统运行提供数字化决策依据，实现能源资源最佳配置与调度，最大化系统经济性、环境性与可靠性。

# 模型库目录

TYIntegratedEnergySys 综合能源系统模型库提供了包含电、热、冷、气多能源形式的生产、转换、传输、储存、消耗设备，主要包括：风力发电系统、光伏发电系统、电解制氢系统、热泵、锅炉、制冷机、蓄电池等设备模型，覆盖了综合能源系统常用的典型实例。该模型库支持综合能源系统的运行状态模拟、运行优化、设备选型等，且支持区域级多能源系统规划与耦合仿真。

名称 描述
UsersGuide 用户指南 提供模型库概述、联系方式、版本说明等介绍文档
Environment 环境模型库 提供了风速、光照和水流模型，为能源生产设备库提供环境条件输入
Components 基础设备库 提供了基础流体设备、基础电气设备和系统评价指标，包括流阻、混合容积、简单换热器、经济性计算模型等
EnergySource 能源生产设备库 提供了风力发电、光伏发电、水力发电、火力发电、光热发电和电解制氢系统
EnergyExchange 能源转换设备库 提供了电-热转换设备、气-热转换设备、热-热转换设备和制冷设备，包括电锅炉、燃气锅炉、热泵、氢燃料电池、吸收式制冷机等
EnergyStorage 能源储存设备库 提供了储热罐、蓄冰槽、储氢罐和蓄电池
EnergyTransmission 能源传输设备库 提供了电网、电力母线、热网、冷网和气网节点
Load 负荷模型库 提供了冷、热、电、气负荷
Controllers 控制系统库 提供了 SOC 控制器、功率控制器等，用于典型实例库中的相关案例，也为特定使用场景中的控制器组件的开发提供了参考
Boundaries 边界库 提供了压力边界、流量边界、热流边界、温度边界、功率边界和气体边界
Sensors 传感器库 提供了温度传感器、体积流量传感器和功率传感器
Interfaces 接口库 提供了流体接口、热接口、气体接口、功率接口和成本接口

# 主要模型

# 应用场景

综合能源系统模型库具有完备的能源生产、转换、传输、储存和负荷模型模型，可搭建多场景多工况的综合能源系统数字化模型，开展综合能源系统设备选型、效能评估、运行监测等，以下根据不同研发阶段细分具体应用场景：

  • 设计阶段

    • 综合能源系统设备选型与配置优化

      在方案设计阶段，综合能源系统模型库可辅助用户进行能源相关设备的选型、综合能源配置和效能评估等，以满足系统的工作条件和性能要求，并进行组合、调整和优化，支撑系统功能和性能的初步验证评价，实现系统多方案优选分析。

  • 维护阶段

    • 综合能源系统运行监测

      在运行维护阶段，综合能源系统模型库可以用于实时监测系统运行状态、诊断问题和进行故障排除。用户可以根据实时仿真数据，及时发现系统运行中的异常情况，并采取相应的维护措施，以保障系统的稳定运行和性能。

    • 综合能源系统数字孪生运维

      综合能源系统模型库可用于能源数字孪生场景，如源侧（光伏、风电、火电等）和网侧，为其提供数据层中的模型支撑。基于综合能源系统模型库，打造综合能源系统数字孪生应用平台，通过平台交互应用入口，实现综合能源场景构建、负荷预测分析、能源优化配置、能源运行优化、三维场景可视化展示等功能。

# 应用案例

光伏-氢燃料电池系统热电联产系统如下图所示，系统主要由光伏发电系统、电解制氢系统、氢燃料电池、电锅炉、蓄电池、储氢罐、储热罐、负荷等组成。

首先，利用光伏发电产生的电能供应家庭用电多余的电能储存在蓄电池中，剩余的电能用于电解槽制氢。氢气储存于储氢罐中，供应给氢燃料电池极燃氢汽车使用，夜间光伏供电不足时使用蓄电池或氢燃料电池供电。氢燃料电池产生的热量被储热罐吸收，供应家庭热水需求。白天家庭的热水需求主要由电锅炉供应，夜间主要通过运行氢燃料电池供热。

系统模型：

光伏发电量曲线：

蓄电池功率和 SOC 曲线：