软件影响6（2020）100028原始软件出版物能源系统UweKriena，a，Patrik Schönfeldtb，JannLaunerc，SimonHilpertd，e，CordKaldemeyerd，f，e，Guido Pleßmannca不来梅大学弹性能源系统系，Enrique-Schmidt-Str. 7，28359 Bremen，Germanyb德国航天中心网络能源系统研究所，Carl-von-Ossietzky-Str。15，26129 Oldenburg，GermanycReiner Lemoine Institut，Rudower Chaussee 12，12489 Berlin，GermanydEuropa-University Flensburg，Auf dem Campus 1，24943 Flensburg，GermanyeZentrum für nachhaltige Energiesysteme，Munketoft 3b/119，24937 Flensburg，GermanyfFlensburg University of Applied Sciences，Kanzleistraße 91A R T I C L E I N F O保留字：能源系统建模调度优化最佳规模混合整数线性规划代码元数据A B标准能源系统建模对于研究不同情景的技术、经济和环境可行性具有重要意义。不同技术和能源流动在各自模式中的相互作用可以表示为有向图在一个通用的，但可理解的形式主义。 然而，需要额外的努力来创建特定的模型，并获得组件的最佳大小或操作。 为了解决这个问题，oemof.solph从一个通用的面向对象结构中简化了（混合整数）线性规划的公式化。它的结构允许通过预定义的组件和附加表达式和约束的可选公式在不同细节级别上创建模型。凭借其开放和文档化的代码库，广泛的示例集合和活跃的社区，它在从简单应用程序到高级建模的许多层面上都很有用。当前代码版本v0.4.2dev0用于此代码版本的代码/存储库的永久链接https://github.com/SoftwareImpacts/SIMPAC-2020-25可再生胶囊的永久链接https://codeocean.com/capsule/8999562/tree/v1法律代码许可证MIT使用git的代码版本控制系统使用Python的软件代码语言、工具和服务（适用于任何操作系统）编译要求、操作环境依赖性blinker、dill、numpy、pandas、pyomo、networkx如果可用，链接到开发人员文档/手册https://oemof-solph.readthedocs.io问题支持电子邮件contact@oemof.org软件元数据当前软件版本v0.4.1 [1]此版本可执行文件的永久链接https://pypi.org/project/oemof.solph/可再生胶囊的永久链接https://codeocean.com/capsule/8999562/tree/v1法律代码许可证MIT使用Python的软件代码语言、工具和服务（适用于任何操作系统）编译要求、操作环境依赖性blinker、dill、numpy、pandas、pyomo、networkx如果可用，用户手册链接-如果正式发布，包括参考文献列表中对出版物的参考https://oemof-solph.readthedocs.io/en/stable/问题支持电子邮件contact@oemof.org本文中的代码（和数据）已由Code Ocean认证为可复制：（https://codeocean.com/）。更多关于生殖器的信息徽章倡议可在https://www.elsevier.com/physical-sciences-and-engineering/computer-science/journals上查阅。∗通讯作者。电子邮件地址：krien@uni-bremen.de（美国） Krien），patrik. dlr.de（P.Schönfeldt）。https://doi.org/10.1016/j.simpa.2020.100028接收日期2020年8月3日;接受日期2020年8月4日2665-9638/©2020作者。由Elsevier B.V.出版。这是一篇开放获取的文章，使用CC BY许可证（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表软件影响杂志 首页：www.journals.elsevier.com/software-impacts联合Krien，P.Schönfeldt，J.Launer等人软件影响6（2020）10002821. 关于Solph和Oemofsolph包[1]是开放式能源建模框架（oemof）的一部分，该框架已被开发用于对综合能源系统进行建模[2]。它的基础是一个图形结构，由总线和组件连接的有向边缘代表能源载体和资源的流动，他们的转换和消费。这种结构允许等效地对能源系统的不同部门进行建模。尽管图中包含了节点之间的拓扑和关系信息，但solph将此图转换为优化模型。它是基于优化包pyomo [3]在Python中实现的。结合基于面向对象图的数据模型，建模既不需要深入的数学优化知识，也不需要（代数）建模语言来实现线性（LP）和混合整数线性（MILP）问题。相反，它可以通过全面的特定领域，在这种情况下能源系统，知识进行。在工作流中，构建不同版本的能源系统模型：1. 创建oemof图形版本。2. 构造了相关的pyomo优化实例3. 模型被传递到外部求解器（例如使用LP文件格式）。求解器优化最小成本，可以是经济，环境，技术或任何其他类型的成本。目前，用户可以通过额外的投资优化创建经济调度和机组组合模型。由于软件包的模块化结构，新组件的API和基础数学约束可以单独开发和审查这允许在社区内外的协作过程中审查、讨论、改进和添加组件与其他（线性）优化工具[4，5]的比较证明了结果的一致性2. 对科学界的能源系统分析的研究领域面临着不同的挑战，这些挑战在于能源系统的复杂性越来越高，不确定性水平越来越高，跨学科性越来越强[6]。此外，能源系统建模[7]的挑战带来了对合适工具的需求，以更好地解决科学标准[8，9]。后者是设计的主要驱动力之一，Oemof框架和Solph包，分别[2]。基于以前建立能源系统模型的经验，oemof的最初开发旨在通过以下特点为科学界做出贡献：支持可重用性构建oemof.solph的一个强烈动机是避免双重工作。它旨在将建模者从编程实用程序代码中解放出来，让他们专注于他们的核心任务：建模能源系统。为了便于实现这一点，源代码必须经过良好的测试和记录。验证，包括单元测试和在社区和许多用例中的使用，减少了bug的可能性，并创建了一个经过测试的代码库。最后，一个详细的文档与许多例子降低了进入门槛，为新用户在能源建模领域。因此，oemof.solph也适用于建模不是主要重点的项目和研究，或者时间预算有限的项目。除了科学出版物中的引用，使用本身几乎是不可见的。然而，已经发表了一些研究，不仅在科学上，期刊Solph1被GitHub上的许多其他开源项目使用[10，11]。此外，我们还从与oemof.solph合作的咨询和能源部门的公司获得支持问题建立开发者社区从oemof发展之初起，就有一个强烈追求的目标，那就是创建一个对来自不同机构的成员开放的开发者社区。这样的研究小组重视现有的代码库，以及在社区中讨论扩展的可能性，并从其他建模者那里获得对oemof.solph的新组件或添加的评论。从一开始，来自其他机构的新研究小组就加入了开发团队。例如，研究人员 [12]第100话：“你是谁？”[13]不同级别的用户和新开发人员都要参加定期举行的oemof开发人员和用户会议。支持开放科学原则和透明度使用solph可以遵循开放科学和透明度规则发布研究。开放源代码许可证有助于用户构建开放科学工具链。电力部门[14-即使没有建立一个完全自动化的工具链，oemof.solph代码的许可证也有助于将模型与数据一起发布。这是为了研究勃兰登堡褐煤和煤炭退出策略的验证[18]。集成建模工具箱虽然oemof是一个软件体系，适合于构建模型链，并为能源系统建模提供易于使用的库和工具，但到目前为止，solph是该框架中最受认可的库。因此，大多数引用oemof的研究也使用solph。然而，也有一些例子专 门 使 用 特 定 的 其 他 oemof 软 件 包 ， 例 如 用 于 负 载 曲 线 生 成 的demandlib[19]，用于热工系统的TESPy[21]或用于基于天气数据的风电馈入计算的windpowerlib[223. 对研究的solph库用于各种各样的研究问题。其通用设计允许在任何可能的部门组合中对能源系统进行对于电力部门，示例出版物讨论了在现有供应中增加存储[23，24]其他人则分析未来能源系统可能存在的脆弱性[26]，或优化瑞士抽水蓄能的利用[27]。在意大利的情况下，使用固定模型[28，29]和线性投资优化来研究更多可再生能源的可能整合，显示了更多可再生能源的途径[30]。其他用途包括一个完整的小型电网的布局[31对于供热部门，研究确定了供热和冷藏的最佳规模[37，38]，检查了需求侧管理的区域供热的使用[28]，进行了生命周期分析[39]，或使用预先计算的波动温度供应[40]提高了模型的准确性。其他人使用solph进行调度优化1注意，有些依赖仍然指向oemof，而不是oemof-solph存储库。联合Krien，P.Schönfeldt，J.Launer等人软件影响6（2020）1000283在电力和供热的非线性尺寸优化算法中[41]，或者比较不同的移动选项[42]。竞合利益作者声明，他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，可能会影响本文报告的工作致谢英国和附言感谢德国联邦经济事务和能源部（BMWi）和德国联邦教育和研究部（BMBF）的资助（分别为拨款编号03SBE 113 B和03SBE111）。引用[1]Oemof开发者小组，Oemof.solph-能源系统模型生成器- V0.4.1，Zenodo，2020，http://dx.doi.org/10.5281/ZENODO.3906081。[2]S.希尔珀特角Kaldemeyer，U. Krien，S. Günther角 温根巴赫湾 Plessmann，开放能源建模框架（oemof）-促进能源系统建模开放科学的新方法，能源战略修订版22（2018）16http://dx.doi.org/10.1016/j.esr.2018.07.001[3]W.E. 哈特角，澳-地Laird，J.P. 沃森，D.L.Woodruff，Pyomo优化建模在 python 中 ， 在 ： Springer Optimization and Its Applications ， 第 67 卷 ，Springer，2012中。[4]L. Kriechbaum，G. Scheiber，T. Kienberger，基于网格的多能源系统-建模，评估 ， 开 源 建 模 框 架 和 挑 战 ， 能 源 可 持 续 。 Soc.8 （ 1 ） （ 2018 ） 35 ，http://dx.doi.org/10.1186/s13705-018-0176-x。[5]G.Scheiber ， GesamtheitlicheModellierungvonleitungsgebundenenEn-ergiesystemenmitexergetischerBewertung（硕士https://pure.unileoben.ac.at/portal/en/persons/gerhild-scheiber（1c7945db-fd67-4f93-aa55-b40bfbc3121b）/publications.html.[6]F.威斯，S。希尔珀特角Kaldemeyer，G.能源系统建模框架的定性评估方法，能源可持续。Soc.8（1）（2018）13，http://dx.doi.org/10.1186/s13705-018-0154-3。[7]S. Pfenninger，A. Keirstead，Hawkes，J.，Energy Systems Modeling for Twenty-First CenturyEnergy Challenges，Renew.坚持住。能源收入33（2014）74//dx.doi.org/10.1016/j.rser.2014.02.003网站，网址http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032114000872.[8]S. Pfenninger，J. 赫思 S. 奎林， I. 斯塔费尔 的 开放数据和软件的重要性：能源研究是否落后？能源政策101（2017）211http://dx.doi.org/10.1016/j.enpol.2016.11.046//www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301421516306516网站。[9]S. 普芬宁格湖赫思岛Schlecht，E.Schmid，F.Wiese，T.布朗角，澳-地戴维斯，B. Fais，M.Gidden，H.海因里希斯角Heuberger，S.希尔珀特大学克里恩角马特基A.内贝尔河莫里森湾Müller，G. Plessmann，M. Reeg，J.C. Richstein，A. 希瓦库马尔岛Staffell，T.特朗德尔角Wingenbach，打开能源建模的黑匣子：战略和经验教训，2017，ArXiv电子打印，arXiv：1707.08164。[10] Oemof Dependents，URLhttps://github.com/oemof/oemof/network/dependents.[11] Oemof.solphDependents，URLhttps://github.com/oemof/oemof-solph/network/dependents。[12] J. Röder，D.贝尔湾作者：J. Stührmann，E. Zondervan，使用电网供电的动态排放因子设计可再生和系统有益的区域供热系统，能源13（3）（2020）619，http：//dx.doi.org/10.3390/en13030619网站。[13] S.韦坎普湖施梅林湖Vorados，F. Roelcke，K.- L. Windmeier，区域能源系统：规划 和 评 估 的 挑 战 和 新 工 具 ， 能 源 13 （ 11 ） （ 2020 ）http://dx.doi.org/10.3390/en13112967。[14] 米勒岛库斯曼角Wingenbach，J.Wendiggensen，高压电网开放数据模型中的交流潮流模拟，在：V。沃尔格穆特F. Fuchs-Kittowski ， J.Wittmann （ Eds. ） ， Advances and New Trends inEnvironmental Informatics，Springer International Publishing，Cham，2017，pp.181-193，http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-44711-7_15网站。[15] U.P. 穆 勒湖，澳 - 地 Wienholt ， D. 克 莱 因 汉 斯 岛 Cussmann ， W. D. Bunke， G.Plesümann，J. Wendiggensen，eGo电网模型：德国高压和超高压电网模型的开源方法，J.Phys. Conf. Ser. 977 （ 2018 ） 012003 ， http://dx.doi.org/10.1088/1742-6596/977/1/012003。[16] C. Wingenbach，S. Hilpert，S. Günther，开发一个开源能源模型富尔石勒苏益格-荷尔斯泰因州（openMod.sh），Tech.代表：2017，URLhttps://www.uni-flensburg.de/fileadmin/content/abteilungen/industrial/documente/downloads/veroeffentlichungen/forschungsergebnisse/openmodsh-endbericht-1.pdf.联合Krien，P.Schönfeldt，J.Launer等人软件影响6（2020）1000284[17] J. Röder，2019，[link] URLhttps://github.com/quarree100/dhs_optimization.[18] E.高乔湾 Müller，J. Schachler，J. Fortmann，Kohleausstieg à laBrandenburg - funktioniert die Energiestrategie 2030 der BrandenburgerLandesregierung？，Tech.代表：2017,URLhttps://www.gruene-fraktion-brandenburg.de/fileadmin/ltf_brandenburg/Dokumente/Publikationen/Untersuchungen_zur_Energiestrategie_2030.pdf。[19] 联合Krien，G.作者：J.Schachler角Möller，H. Hyskens，S. Bosch，Pyosch，Demandlib（oemof）-http://dx.doi.org/10.5281/zenodo.2553505[20] M. Kouhia，T. Laukkanen，H. Holmberg，P. Ahtila，区域供热网络作为短期储能，能源177（2019）293 http://dx.doi.org/10。1016/j.energy.2019.04.082.[21] F. Witte ， Thermal Engineering Systems in Python ， Zenodo ， 2020 ，http://dx.doi。org/10.5281/zenodo.2555866。[22] S.哈斯湾Schachler，U. Krien，S. Bosch，Windpowerlib：用于风力发电厂建模的Python库（V0.1.0），Zenodo，2019，http://dx.doi.org/10.5281/zenodo.2542896。[23] C. Möller，K. Kuhnke，M. Reckzügel，H.. Pfisterer，S. Rosenberger，德国北部奥斯纳布吕克-施泰因布吕克地区的储能潜力，载于：2016年国际能源与可持续发展会议，IESC，2016年，pp. 1//dx.doi.org/10.1109/IESC.2016.7569497网站。[24] C. 卡 德 迈 尔 角 博 伊 森 岛 Tuschy ， 德 国 能 源 系 统 中 的 压 缩 空 气 储 能 -http://dx.doi.org/10.1016/[25] M.斯托尔湾Hackenberg，增强电气化之间的协同效应农业机械和可再生能源在农村电网中的半固定储能部署，在：第12届国际可再生能源大会，IRES2018 ， 2018 年 3 月 13 日 至 15 日 ， 德 国 杜 塞 尔 多 夫 ， Energy Procedia 155（2018）179http://dx.doi.org/10.1016/j.egypro.2018.11.057[26] 联合布兰德，B. Giese，A. von Gleich，K. Heinbach，U.佩肖角Schnülle，S.Stührmann，T. Stührmann，P. Thier，J.Wachsmuth，H. Wigger，ResilienteGestal- tung der Energiesysteme am Beispiel der TransformationsoptionenEE-Methan- System und Regionale Selbstversorgung，Tech.代表：2017，URLhttp：//ww. 这是一个关于自动化系统的研究。dE/sites/dEfault/files/RESYSTRA_Schlusbericht。pdf.[27] R.林巴赫，建模增加电力为基础的流动性对未来能源系统的 影 响 （硕士论文 ） ， ET H 苏 黎 世 ， Em p a ， 20 1 9 年 。[28] F.法托里湖塔利亚布埃湾Cassetti，M. Motta，通过区域供热增强电力系统灵活性-在意大利脱碳中的潜在作用，在：2019年IEEE环境与电气工程国际会议和2019年IEEE工业和商业电力系统欧洲，EEEIC / I CPS欧洲，2019年，第100页。1http://dx.doi.org/10.1109/EEEIC.2019.8783732[29] F. 法托里湖 塔利亚布埃湾 Cassetti，M. 莫塔，NEMeSI（国家能源 意大利可持续 发 展 模 式 ） ， Zenodo ， 2019 年 ， http://dx.doi.org/10.5281/zenodo 。2654871。[30] M.G. Prina， V. Cascadchio ， C. Kaldemeyer， G. Manzolini， D. 莫 泽 A. Wan-itschke，W。Sparber，高时空分辨率下能源系统模型的多目标投资优化，应用能源264（2020）114728，http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2020.114728 ， URLhttp ： //www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261920302403网站。[31] A. Ghied，使用开源能源建模工具对农村电气化混合能源系统进行技术经济分析（博士学位）。论文），泛非大学，2019年，网址http://repository.pauwes-cop.net/handle/1/359。[32] P.B. Sarah Berendes，混合微型电网的规模和优化-[33] S. Auer，J.Liffie，S.曼达角Horn，使用选定的开源框架对离网电力系统进行功率流约束资产优化，载于：第四届国际混合动力系统研讨会，2019年。[34] M.基督，M。Soethe，M.德格尔角Wingenbach，2050年前德国电力系统模拟的风 能 情 景 ： 社 会 和 生 态 因 素 的 影 响 ， 见 ： V. Wohlgemuth ， F 。 Fuchs-Kittowski，J.Wittmann（Eds.），Advances and New Trends in EnvironmentalInformatics ， Springer International Publishing ， Cham ， 2017 ， pp. 167-http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-[35] M. Wingenbach ， Integration sozial-ökologischer Faktoren in die Energiesys-temmodellierung am Beispiel von Entwicklungspfaden der Windenergie inDeutschland （ Ph.D. thesis ） ， Europa-Universität Flensburg ， 2018 ，URLhttps：nb.info/1189081202/34.[36] T. Schinko，S. Bohm，N. Komendantova，E.M. Jamea，M. Blohm，摩洛哥的可持续能源转型和融资成本的作用：参与式电力系统建模方法，能源可持续。Soc.9（1）（2019）http：//dx.doi.org/10.1186/s13705-018-0186-8网站。联合Krien，P.Schönfeldt，J.Launer等人软件影响6（2020）1000285[37] S. Köhler，F.普赖斯纳河Francke，J.Launer，C.P. Leusden，提供冷却in oman- a linear optimization problem with special consideration of different storageoptions ， in ： The 13th International Renewable Energy Storage Conference2019 ， IRES 2019 ， Atlantis Press ， 2019/11 ， URLhttps://www.atlantis-press.com/article/125923330.[38] J. Wolf，C.P. Leusden，S. Köhler，J. Launer，优化具有储能的扩展热电联产工厂-一种开源方法，在：2019年第13届国际可再生能源存储会议，IRES2019，AtlantisPress，2019/11，URLhttps://www.atlantis-press.com/article/125923327。[39] M. 拉马湖Sokka，E.普尔西黑莫湾Klobut，K.Koponen，INDIGO规划工具- IndPT ， 2019 ， http://dx.doi.org/10.5281/zenodo.3238146 ， URL https ：//zenodo. figshare.com/articles/INDIGO_Planning_tool_-_IndPT/8228984网站。[40] C.博伊森角Kaldemeyer，S.希尔珀特岛Tuschy，流动温度的积分未来区域供热系 统 的 单 位 承 诺 模 型 ， 能 源 12 （ 6 ） （ 2019 ） 1061 ，http://dx.doi.org/10.3390/en12061061。[41] L. Schmeling，P. Schönfeldt，P. Klement，S.韦坎普湾汉克角Agert，德国地区分布 式 能 源 系 统 决 策 框 架 的 开 发 ， 能 源 13 （ 3 ） （ 2020 ）http://dx.doi.org/10.3390/en13030552。[42] O. Arnhold，M.弗莱克，K. Goldammer，F.格吕格尔岛霍赫湾Schachler，Trans-formation of the German energy and transport sectorJ. Liebl （ 编 辑 ） ， Netzintegration Der Elektromobilität 2017 ， SpringerFachmedienWiesbaden，Wiesbaden，2017，pp.9-http://dx.doi.org/10.1007/978-3-658-
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