··软件X 18（2022）101070原始软件出版物OpenTEPES：开源输电和发电扩展规划Andres Ramos，Erik F.萨拉？兰布拉斯？阿尔瓦雷斯Universidad Pontificia Comillas-IIT.C/Santa Cruz de Marcenado，26.28015，Madrid（马德里），西班牙ar t i cl e i nf o文章历史记录：收到2020年收到修订版，2022年1月12日接受，2022年保留字：输电规划发电规划随机优化a b st ra ct输电网络的扩张将是能源转型的关键推动因素。然而，网络研究涉及的技术细节很高，需要DCPF和考虑离散投资，这意味着只有非常专业的研究人员才能使用。OpenTEPES通过提供一个具有完整功能的开放获取工具来改变这一局面。OpenTEPES确定以最低成本满足未来需求OpenTEPES在层次上代表了规划决策所涉及的不同时间它包括与系统运行相关的不确定性，如可再生能源的可用性和电力需求，以及投资成本或碳排放等多个标准OpenTEPES是一个灵活的工具，已被应用于欧洲范围内的规划项目。它是作为H2020项目OpenENTRANCE的一部分开发的，现在可供能源规划社区使用。版权所有©2022作者。由爱思唯尔公司出版这是CC BY许可下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）中找到。代码元数据当前代码版本openTEPES v1.7.15此代码版本使用的代码/存储库的永久链接https://github.com/ElsevierSoftwareX/SOFTX-D-20-00045Code Ocean computecapsulehttps://codeocean.com/capsule/8635309/treeOpenTEPES代码是在GNU通用公共许可证下提供的：代码不能成为封闭源代码商业软件产品未来对代码的任何更改和改进都是免费和开放的。使用git的代码版本控制系统使用Python的软件代码语言、工具和服务编译要求、操作环境依赖性Python软件包：pyomo、pandas、numpy、time、math、functools、operator如果可用，链接到开发人员文档/手册https://pascua.iit.comillas.edu/aramos/openTEPES/index.html问题支持电子邮件Andrés Ramosandres. comillas.edu发布平台PyPIhttps://pypi.org/project/openTEPES/在python中安装pip install openTEPES1. 动机和意义OpenTEPES [1，2]考虑发电和网络投资进行电力系统的扩展。 这解决了称为输电扩展规划（TEP）和发电扩展规划（GEP）的问题。该模型的重点是OpenTEPES（开放式发电和输电运营和扩展规划模型，包括可再生能源和电力存储系统）。*通讯作者。电子邮件地址：aramos@comillas.edu（Andrés Ramos），erik. iit.comillas.edu（Erik F.Alvarez），slumbreras@comillas.edu（Sara Lampiras）.https://doi.org/10.1016/j.softx.2022.1010702352-7110/©2022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SoftwareX期刊主页：www.elsevier.com/locate/softxAndres Ramos，Erik F.Alvarez和Sara Lebreras软件X 18（2022）1010702++前者：尽管存在许多GEP模型，但TEP的情况并非如此。关于能源规划模型的综述，我们建议读者参考[3参见[4]，对现有的TEP模型进行了回顾;参见影响部分，对最相关的模型进行了更新总结然而，即使没有太多的模型，输电网络是发电和配电之间的桥梁，在电力系统中起着举足轻重的作用。TEP是将电力从发电厂输送到需求中心的网络的扩展，在过去几年中越来越重要：可再生能源渗透率的增长将继续[2在30%的能源效率和可再生能源占27%，到2050年减排40%[4在美国，提供了类似的角色可再生能源投资组合标准，其中引入了依赖于国家的可再生能源目标[5]。这些可再生能源可以远离当前的发电或需求中心，这就需要额外的输电基础设施。此外，加强市场一体化的需要要求扩大跨境能力。这意味着，在未来几十年内，应该看到非常相关的输电容量投资。此外，电网加固起到缓解电力系统波动的作用，这导致了地区之间的价格差异。拥堵可能发生在不同国家或地区之间，也可能发生在它们内部。输电基础设施还可以提高电力系统的可靠性，因为它可以在发生故障时为电力流动提供替代路径，从而提高供电安全性。还可以减少网络损耗。作者参考了他们的出版物[6]，对TEP及其挑战进行了最近的详尽审查在进行能源规划时，仅仅考虑发电量的扩大是不够的：我们需要考虑网络的特性。目前的工具要么是专有的，要么没有适当的建模细节来真正捕捉网络动态。特别是，尽管有许多工具在一般水平上执行能源规划，但它们都在非常粗略的水平上考虑输电网：只考虑区域之间的净传输容量（NTC），忽略功率流的物理特性，只有一个运输模型定义区域之间的交换。此外，地区之间的运输模式允许线性投资，这也与现实相去甚远：输电线路只能以离散容量安装，这对系统有重要影响然而，正如电力系统文献中所认识到的那样，这不足以准确地捕捉输电投资的动态。有必要在规划阶段至少包括DCPF和离散投资，然后通过在更详细的ACPF中模拟几种运行条件（其中非线性意味着，尽管可以模拟，但在优化中无法充分处理）来细化从优化中获得的输电扩展计划[6这意味着，如果需要计算网络加固，则需要结合更准确的输电系统模型使用通用能源规划模型然而，到目前为止，只有专有模型才能发挥这一作用。openTEPES提供了第一个与GEP一起执行TEP的开放访问模型，同时考虑了网络的细节：DCPF和离散投资。我们参考重要性一节，详细介绍最相关的规划工具及其相对优缺点。OpenTEPES是TEPES（电力系统的输电扩展规划）的开放访问演变，TEPES是由Universidad Pontificia Comillas开发的商业版本，用 于 一 长 串 规 划 项 目 。 OpenTEPES保留了TEPES的主要 功能，同 时提供对其 代码和数据的 开放访问。 它 是 作 为 欧 洲 项 目openENTRANCE的一部分开发的，该项目的任务是在欧洲范围内为建模者提供能源系统工具。所涉及的高水平技术细节意味着这些类型的研究过去只有非常专业的研究人员才能访问。OpenTEPES通过提供一个具有完整功能的开放获取工具来改变这一局面。2. 软件描述OpenTEPES是使用Python 3.7.4和Pyomo 5.6.6创建的，并使用CSV格式作为其输入和输出。它可以定制为使用许可的解决方案或开源替代方案。默认情况下，它使用Guidance 8.1。作为MIP求解器。目前，OpenTEPES不支持MacOS。本节介绍该模式的投入和产出以及主要特点2.1. 软件构架给出整个软件架构的简短概述;提供图形组件概述或类似内容（如果可能）。如有必要，请提供实施细节。openTEPES模型的概述如图所示。1.一、其中红色框（openTEPES_Main.py和openTEPES.py）是管理脚本，蓝色框对应于读取数据、定义参数、变量和约束的脚本，而黄色框接收模型并首先将其发送到求解器，然后返回到管理脚本。绿框收集结果并以CSV格式创建输出文件。此外，本节还简要介绍了模型的输入和输出。充分输入和输出列表可在用户指南中找到元数据：python代码试图遵循PEP 8的建议。同样，所有函数的回调都通过一个文件此外，我们在“openTEPES_Main.py”脚本中定义了用户友好的指令，以向用户请求案例研究“openTEPES.py“脚本用于定义函数的执行顺序，读取输入文件并将输出结果保存到CSV文件中。此外，“openTEPES.py“脚本使用pyomo定义了名为”openTEPES“的具体模型Andres Ramos，Erik F.Alvarez和Sara Lebreras软件X 18（2022）1010703Fig. 1. openTEPES模型的可视化概览。 (For对于图中颜色的解释，请读者参考本文的网络版本。）表1openTEPES模型中的输入文件文件描述oT_Data_Option.csv openTEPES模型的使用选项oT_Data_Parameter.csv一般系统参数oT_Data_Scenario.csv短期不确定性oT_Data_Stage.csv阶段oT_Data_SwitchingStage.csv线路切换阶段oT_Data_ReserveMargin.csv存储准备金余量oT_Data_Duration.csv负载水平oT_Data_Demand.csv需求oT_Data_Inertia.csv按区域划分的oT_Data_OperatingReserveUp.csv向上运行储备（包括ENTSO-E的电力平衡的aFRR、mFRR和RR）oT_Data_OperatingReserveDown.csv向下运行储备（包括ENTSO-E的电力平衡的aFRR、mFRR和RR）oT_Data_Generation.csv生成数据oT_Data_VariableMaxGeneration.csv按负载水平的可变最大发电量oT_Data_VariableMinGeneration.csv按负载水平可变的最小发电量oT_Data_VariableMaxConsumption.csv不同负载级别的最大功耗可变oT_Data_VariableMinConsumption.csv按负载级别的可变最小功耗oT_Data_EnergyInflows.csv流入ESS的能量oT_Data_EnergyOutflows.csv能量从ESS流出，用于Power-to-X（H2生产或EV移动或灌溉）oT_Data_VariableMaxStorage.csv按负载级别划分的ESS最大存储oT_Data_VariableMinStorage.csv按负载级别划分的ESS最小存储oT_Data_Network.csv网络数据oT_Data_NodeLocation.csv纬度和经度中的节点位置输入文件：用于输入数据的文件简要描述见表1。openTEPESopenTEPES_InputData.py：该脚本分为两个主要功能：处理数据和定义模型第一个是从CSV文件中读取数据并将数据转换为pandas字符串。第二种方法是利用数据的三角形变换，建立模型的参数和变量对象请注意，诸如“Param "和”Var“之类的对象openTEPES_模型公式此脚本分为多个函数，这些函数侧重于约束组。完整的函数及其相应的约束如表2所示。注意，每个约束的数学公式可以在[2]中找到Andres Ramos，Erik F.Alvarez和Sara Lebreras软件X 18（2022）1010704表2在openTEPES模型中考虑的所有约束投资生成操作网络交换网络运营eTotalTCosteTotalGCosteLineStateCandeXistNetCap1eTotalFCosteTotalCCosteLineSwtStageToLeveleXistNetCap2eTotalECosteSWOnOffeKirchhoff2ndLaw1eTotalRCosteMinSwOnStateeKirchhoff2ndLaw2eInstalGenCommeMinSwOffStateeLineLosses1eInstalGenCapeLineLosses2eInstalConESS预留余量eSystem惯性eOperReserveUpeOperReserveDweReserveUpIf能量eReserveDwIf能量eESS能量储备eESS储备能源eBalanceeESS库存eMaxChargeeMinChargeeChargeDischargeeESS总费用eEnergy流出eMaxOutput2ndBlockeMinOutput2ndBlockeTotalOutputeUCStrShuteMaxCommitmenteMaxCommitESSeExclusiveGenseRampUpeRampDweRampUpChargeeRampDwChargeeMinUpTimeeMinDownTimeopenTEPES_ProblemSolving.py：此脚本用于设置求解器选项以及将模型发送到求解器并恢复其解（即，“运行模型”）的操作定义。此外，如果激活了离散变量的使用，则此脚本将第二次执行模型以获取对偶变量。openTEPES_OutputResults.py：该脚本获得问题的解决方案。这意味着从变量对象中获取最佳值，并使用pandas转换器将其转换为csv文件。输出文件下表简要介绍了用于输出数据的文件。投资额：文件标识符报头描述oT_Result_GenerationInvestment.csv发生器P.U.发电投资决策文件标识符标头描述oT_Result_NetworkInvestment.csv初始节点最终节点Circuit p.u.网络投资决定发电操作：文件标识符标识符标识符报头描述oT_Result_GenerationCommitment.csv场景期间负载水平发生器承诺决定[p.u.]文件标识符标识符标识符报头描述oT_Result_GenerationStartUp.csv场景期间负载水平发生器启动决定[p.u.]Andres Ramos，Erik F.Alvarez和Sara Lebreras软件X 18（2022）1010705文件标识符标识符标识符报头描述oT_Result_GenerationShutDown.csv场景期间负载水平发生器关闭决定[p.u.]文件标识符标识符标识符报头描述oT_Result_GenerationReserveUp.csv场景期间负载水平发生器向上运行储备[MW]文件标识符标识符标识符报头描述oT_Result_GenerationReserveDown.csv场景期间负载水平发生器下行运行储备[MW]文件标识符标识符标识符报头描述oT_Result_GenerationOutput.csv场景期间负载水平发生器输出（ESS中的放电）[MW]文件标识符标识符标识符报头描述oT_Result_RESCurtailment.csv场景期间负载水平发生器VRES的缩减功率[MW]文件标识符标识符标识符报头描述oT_Result_RESCurtailmentEnergy.csv场景期间负载水平发生器VRES的削减能量[MW]文件标识符标识符标识符报头描述oT_Result_GenerationEnergy.csv场景期间负载水平发生器能量（ESS中的放电）[GWh]文件标识符标识符标识符报头描述oT_Result_GenerationEmission.csv场景期间负载水平发生器二氧化碳排放量[百万吨二氧化碳]文件标识符标识符标识符报头描述oT_Result_TechnologyOutput.csv场景期间负载水平技术输出（ESS中的放电）[MW]文件标识符标头描述oT_Result_TechnologyCharge.csv方案周期负荷水平技术消耗（ESS中的电量）[MW]文件标识符标识符标识符报头描述oT_Result_RESTechnologyCurtailment.csv场景期间负载水平技术VRES的缩减功率[MW]文件标识符标识符标识符报头描述oT_Result_TechnologyEnergy.csv场景期间负载水平技术能量（ESS中的放电）[GWh]文件标识符标识符标识符表头描述oT_Result_TechnologyEnergy_AreaName.csv场景周期负载水平技术能量（ESS中放电）单位面积[GWh]文件标识符标头描述Andres Ramos，Erik F.Alvarez和Sara Lebreras软件X 18（2022）1010706oT_Result_RESTechnologyEnergyCurtailment.csv情景周期负载水平技术VRES的削减能量[GW]Andres Ramos，Erik F.Alvarez和Sara Lebreras软件X 18（2022）1010707文件标识符标识符标识符表头描述oT_Result_TechnologyReserveUp.csv场景期间负载水平技术提供的向上运行备用[MW]文件标识符标头描述oT_Result_TechnologyReserveDown.csv方案周期负载级别技术向下运行备用电源[MW]ESS操作：文件标识符标识符标识符报头描述oT_Result_GenerationOutflows.csv场景期间负载水平发生器ESS中的输出功率[MW]文件标识符标识符标识符报头描述oT_Result_TechnologyOutflows.csv场景期间负载水平技术ESS技术的输出功率[MW]文件标识符标识符标识符标识符描述oT_Result_ESSChargeOutput.csv场景期间负载水平发生器ESS中的充电功率[MW]文件标识符标识符标识符标识符描述oT_Result_ESSTechnologyOutput.csv场景期间负载水平发生器ESS技术中的充电功率[MW]文件标识符标识符标识符标题描述oT_Result_GenerationOutflowsEnergy.csv场景ESS中的发电机输出能量[GWh]文件标识符标识符标识符报头描述oT_Result_TechnologyOutflowsEnergy.csv场景期间负载水平技术流出能量ESS技术[GWh]文件标识符标识符标识符标识符描述oT_Result_ESS ChargeEnergy.csv场景期间负载水平发生器ESS中的充电能量[GWh]文件标识符标识符标识符标识符描述oT_Result_ESSTechnologyEnergy.csv场景周期负荷水平技术ESS技术中的充电能量[GWh]文件标识符标识符标识符标识符描述oT_Result_ESSTechnologyEnergy_AreaName.csv场景期间负载水平技术能量（ESS技术）[GWh]文件标识符标识符标识符报头描述oT_Result_ESS GenerationReserveUp.csv场景期间负载水平发生器向上业务准备金由ESS提供[MW]文件标识符标识符标识符报头描述oT_Result_ESS GenerationReserveDown.csv场景期间负载水平发生器下调业务准备金由ESS提供[MW]Andres Ramos，Erik F.Alvarez和Sara Lebreras软件X 18（2022）1010708文件标识符标识符标识符标识符描述oT_Result_ESS库存.csv场景期间负载水平发生器存储能量（电池中的SoC，抽水蓄能水电站的水库能量）[GWh]文件标识符标识符标识符标识符描述oT_Result_ESS Spillage.csv场景期间负载水平发生器ESS中的溢出能量[GWh]文件标识符标识符标识符标识符描述oT_Result_ESS库存.csv场景期间负载水平发生器存储能量（SoC，蓄电池、抽水蓄能水电站的水库能量）[GWh]文件标识符标识符标识符标识符描述oT_Result_ESS库存利用率.csv场景期间负载水平发生器ESS利用率（即，比使用和容量之间的关系）[p.u.]网络运营：文件标识符报头报头报头描述oT_Result_NetworkCommitment.csv方案期间负载级别初始节点最终节点电路承诺决定;决定文件标识符报头报头报头描述oT_Result_NetworkSwitchOn.csv方案周期负载级别初始节点最终节点电路接通决定;决定文件标识符报头报头报头描述oT_Result_NetworkSwitchOff.csv方案周期负载级别初始节点最终节点电路关闭决定;决定文件标识符报头报头报头描述oT_Result_NetworkFlow.csv方案期间负载级别初始节点Finalnode电路线路流量[MW]文件标识符报头报头报头描述oT_Result_NetworkUtilization.csv方案期间负载级别初始节点最终节点电路线路利用率(i.e.、 流量与容量之比）[p.u.]文件标识符报头报头报头描述oT_Result_NetworkLosses.csv方案期间负载级别初始节点Finalnode电路线路损耗[MW]文件标识符标识符标识符报头描述oT_Result_NetworkAngle.csv场景期间负载水平节点电压角[rad]Andres Ramos，Erik F.Alvarez和Sara Lebreras软件X 18（2022）1010709文件标识符标识符标识符报头描述oT_Result_NetworkPNS.csv场景期间负载水平节点节点未提供的功率[MW]文件标识符标识符标识符报头描述oT_Result_NetworkENS.csv场景期间负载水平节点节点未提供的能量[GWh]边际信息：文件标识符标识符标识符报头描述oT_Result_LSRMC.csv场景期间负载水平节点短期边际成本[EUR/MWh]文件标识符标识符标识符报头描述oT_Result_WaterValue.csv场景期间负载水平发生器能量流入值[EUR/MWh]文件标识符标识符标识符报头描述oT_Result_MarginalOperatingReserveUp.csv场景期间负载水平区域向上的边缘业务储备[欧元/兆瓦]文件标识符标识符标识符报头描述oT_Result_MarginalOperatingReserveDown.csv场景期间负载水平区域向下边缘业务储备[欧元/兆瓦]经济信息：文件标识符标识符标识符标题描述oT_Result_GenerationOperationCost.csv场景周期负载水平发电机发电运行成本[百万欧元]文件标识符标识符标识符标题描述oT_Result_ChargeOperationCost.csv场景期间负载水平消耗量的泵运行成本[百万欧元]文件标识符标识符标识符报头描述oT_Result_GenerationEmissionCost.csv场景期间负载水平发生器发电的排放成本[MEUR]文件标识符标识符标识符报头描述oT_Result_ReliabilityCost.csv场景周期负载水平节点可靠性成本（ENS成本）[百万欧元]文件标识符标识符标识符报头描述oT_Result_GenerationEnergyRevenue.csv场景期间负载水平发生器营业收入一代[MEUR]文件标识符标头描述oT_Result_ChargeEnergyRevenue.csv方案期间负载级别ESS发生器2010年的营业收入消费/收费[MEUR]文件标识符报头描述oT_Result_GenerationOandMCost.csv方案期间加载级别发生器发电的O M成本[百万欧元]Andres Ramos，Erik F.Alvarez和Sara Lebreras软件X 18（2022）10107010文件标识符标识符标识符报头描述oT_Result_ReserveUpRevenue.csv场景期间负载水平发生器营业收入自上而下业务储备金文件标识符标头描述oT_Result_ESS ReserveUpRevenue.csv方案期间加载级别ESS发生器营业收入来自向上业务储备金文件标识符标头描述oT_Result_ReserveDwRevenue.csv方案期间负荷水平发电机运行收入下调业务储备金文件标识符标头描述oT_Result_ESS ReserveDwRevenue.csv方案期间加载级别ESS发生器营业收入来自下调业务储备金灵活性信息：文件标识符标识符标识符报头描述oT_Result_AsibilityDemand.csv场景期间负载水平需求需求变化相对于其平均值[MW]文件标识符标识符标识符报头描述oT_Result_QuanbilityPNS.csv场景期间负载水平PNS未提供的功率相对于其平均值的变化[MW]文件标识符标识符标识符报头描述oT_Result_AccessibilityTechnology.csv场景期间负载水平技术技术变化平均值[MW]文件标识符标识符标识符报头描述oT_Result_ESSTEechnology.csv场景期间负载水平技术ESS技术变化平均值[MW]OpenTEPES采用输入数据，应用用户指南中的数学公式，并使用最佳扩展解决方案和有关系统跨场景操作的完整信息填充输出文件。所有输入文件都可以但不能被填充。这意味着扩展将不考虑未被用户填充的所有输入（即，如果没有提供用于存储的数据，则不包括存储安装检查员OpenTEPES可以通过[1]中的说明进行安装。此外，储存库包括测试安装的工作流。该工作流使用已知的GitHub Action，称为“Python Package using Conda”。它包括一个内置的Linux和Windows用户，遵循以下步骤：– 设置作业设置操作系统、虚拟环境、工作流目录以及存储库的下载。– 运行actions/checkout@v2查看仓库，选择git版本并确定虚拟环境中的签出信息。– 设置Python 3.8|Python 3.9并 行 设置Python 3.8和Pyth on 3.9。– 将conda添加到系统路径：它将conda设置为环境变量，指向miniconda目录的根目录– 安装依赖项安装了运行python，conda和openTEPES及其工作流所需的所有包– 运行测试代码将运行openTEPES代码。– Lint with flake8安装flake8及其依赖项。Flake8用于确定代码的lint，也称为– Post Run actions/checkout@v2清理所有用于测试openTEPES安装的安装– 完成作业清除所有孤立进程。Andres Ramos，Erik F.Alvarez和Sara Lebreras软件X 18（2022）10107011表3每个案例研究的变量、约束、非零值和目标函数的数量9nSSEP单区域RTS变量数量二进制11036连续272 625409 665412 340约束数量214 031433 857613 605非零数853 2751 645 7952 118 241溶解时间[s]912274048MIP差距[%]0.000.020.45目标函数[MEUR]144.28865.212306.48总投资成本[MEUR]7.50.751121.88总发电成本[MEUR]136.78678.01890.84总消费成本[MEUR]0.00.00.0总排放成本[MEUR]0.0186.4536.67总可靠性成本[MEUR]0.00.0257.092.2. 软件功能OpenTEPES是一个决策支持系统，用于在战术层面上定义大型电力系统的发电和输电扩展计划，定义为未来几年的候选发电机、ESS和线路由用户预定义，因此模型在用户指定的那些中确定最优决策它自动确定同时满足多个属性的最优扩张计划。其主要特点是：灵活的时间定义：模型的范围对应于长期视野中的一年，例如2030年或2040年。它分层表示在电力系统中进行决策的不同时间范围，周期通常定义为一年，负载水平可以是每小时。这种时间划分允许灵活地表示用于评估系统操作的周期例如，通过一组非时间顺序的孤立快照或通过2920个三小时的周期或通过一年中的8760小时。随机：可以影响最佳发电和输电扩展决策的几个随机参数是考虑了该模型考虑了与系统运行相关的随机短期年度不确定性（情景）。运行情景可以反映可再生能源可用性和电力需求的不同情况多指标：目标函数包含一些主要的可量化目标：发电和输电投资成本（CAPEX）和预期可变运行成本（包括发电排放成本）（系统OPEX）。该模型建立了一个包含发电和电网离散投资决策和运营决策的优化问题。该运行模型是一个网络约束的机组组合（NCUC）的基础上紧和紧凑的网络机组组合（UC）模型，包括运行储备与直流潮流（DCPF）。网络欧姆损耗被认为与线路流量成比例它考虑了不同的能量存储系统（ESS），例如，它允许分析发电/输电投资和存储容量使用该模型的输出包括：投资：投资决策和成本。运行：不同机组和技术（热力、蓄能、抽水蓄能、RES）的输出、RES削减、线路流量、线路欧姆损耗、节点电压角。排放量：二氧化碳。短期边际成本（Short Run Marginal Costs，SRMC）一个仔细的实施已经做了，以避免数值问题的缩放参数，变量和方程的优化问题，使该模型被用于大规模的情况下。3. 说明性实例我们包括三个案例研究，可以从[2]下载，作为openTEPES功能的一个例子：一个小的，说明性的案例研究（9n），一个现实的案例研究（sSEP），以及RTS案例的修改后的单个区域。我们包括一个简短的说明性案例研究，变量的数量，约束和非零后的预解，包括模型，如表3所示。这些问题考虑时间步长等于4（4小时分辨率），年为8736小时，并使用Guesthouse优化器版本9.1.2与学术许可证解决，其安装过程在[1]中指出这两起案件的全部细节见所附档案。说明性的案例研究是基于一个有9个节点的案例，该案例已被调整为代表西班牙国家。下面是一些图表，显示了最终的网络扩展（紫色显示的新线路）和按技术划分的最终每小时产量案例研究的全部信息可以在附件中找到（见图1和图2）。第2- 5段）。可以看出，openTEPES能够进行详细的案例研究，包括发电和传输模型的所有相关细节，并以用户友好、清晰和详细的方式展示其结果········Andres Ramos，Erik F.Alvarez和Sara Lebreras软件X 18（2022）10107012图二、提 供 了9N案例研究中 的初始网络。图3.第三章。提 供 了9n案例研究中 按 技 术 划分的最终每小时产量。4. 影响OpenTEPES允许执行传输网络和发电系统的最佳扩展，同时考虑系统运行的全部细节和功率流的物理特性，使用DC模型并考虑离散投资。在过去几年中，可用于执行输电扩展规划的模型范围有所增加。最初，可用于规划研究的工具主要集中在详细分析由规划人员手动定义的特定扩展计划。其中包括DSATools、PowerWorld、PSLF、PSS/E、PSAT和Matpower等软件这些经典的工具可以计算得到的潮流，在大多数情况下，还可以进行应急分析，暂态稳定性，信号稳定性或电压稳定性。见[4]详细评论。然而，它们不执行自动的、最佳的TEP。与执行发电扩展规划的工具相比，执行自动TEP的工具范围非常有限。然而，在某些情况下，存在将GEP与TEP的简化版本相最相关的是PLEXOS和TIMES。PLEXOS是一种专有模型，它执行GEP、TEP和安全约束单元承诺版本[9]。PLEXOS以动态的方式考虑了几个投资领域，并抓住了水库管理。然而，它所包含的TEP版本只考虑了区域之间走廊的净转移能力（NTC）的扩展，这些区域可以是国家级区域或一个国家内定义的大区域。潮流的考虑是一个运输模型：考虑到网络建模的低粒度，它没有意义，包括一个更复杂的版本的潮流方程。TIMES来自IEA-ETSAP开发的MARKAL系列模型，是一种非常类似的工具，可以在所包含的技术或需求类型方面以高级别的细节对整个能源系统进行建模，他们的互动[10]。TIMES不是开源的，但它是免费的。然而，Veda，最常用的接口，Andres Ramos，Erik F.Alvarez和Sara Lebreras软件X 18（2022）10107013图四、提 供 的单区域RTS案例研究中 按 技 术 分列的能源生产。图五、提 供 了单区域RTS案例研究中 4 小 时 分 辨 率 的 水 值 。TIMES，是专有软件。与PLEXOS相同，TIMES中包含的网络模型是基于交通模型的粗略简化OSeMOstack是一个开源工具，以能源建模社区为目标创建。它在多功能性方面与PLEXOS或TIMES非常相似，但具有开源的优势[11]。同样，它对网络的描述也是在NTC级别进行的，因此该工具不够详细，无法制定准确的输电扩展计划。由SINTEF/NTNU [12]创建的EMPIRE是另一个有趣的能源规划例子，它考虑了GEP和存储投资。对技术经济伙伴关系的考虑也是通过一种近似方法进行的，这种方法与所审查的其他工具一样，考虑了区域之间走廊的国家技术中心的扩大和持续投资。EMPIRE开始是一个专有模型，但作为openENTRANCE项目的一部分，开发了一个开放版本[13，14]。GeNeSYS-MOD是另一个开放软件的例子，它被包含在openENTRANCE项目中[14]。GenesysMod是一个综合模型，它考虑了电力、热力和运输，执行最佳GEP，并优化存储和其他基础设施的部署。传输的考虑与之前的模型相同：区域之间的NTC可以以连续的方式扩展，但缺少有关功率流物理学的更多细节Switch-Model是一个类似的开源工具，重点是可再生能源的高份额[15]。它对网络的描述并不比前面的那些更准确。Andres Ramos，Erik F.Alvarez和Sara Lebreras软件X 18（2022）10107014·在频谱的另一边，由PSR创建的NetPlan [16]专注于仅优化网络，而不考虑生成或存储，但具有更高的细节水平。它确实考虑了节点和其中线路的离散投资，并在随机设置中但是，该工具是专有的。如文献综述部分所述，在处理远离需求中心的发电容量大幅增加时，计算输电基础设施方面的准确扩展计划是关键，当可再生能源的渗透率很高时如果需要对输电基础设施有一个很好的了解，则需要建立DCPF并考虑离散投资因此，openTEPES是唯一一个在开源环境中可以在节点级别执行详细输电扩展规划的工具。它考虑了一个离散的投资与DCPF，而不仅仅是增加运输模型中的区域之间的NTC。在这方面，它是一个与NetPlan相当的模型，但它是开源的。此外，openTEPES还考虑了发电和存储的扩展，这使得它与其他能源模型（如EMPIRE或GENeSYS-MOD）更相似，这些模型不包括网络的详细描述OpenTEPES旨在用于欧洲能源建模平台的能源建模者社区，尽管我们设想它。在该地区之外也很有用（例如，在美国进行协调的GEP/TEP十多年来，TEPES/openTEPES已在一长串项目中使用。该清单包括：openENTRANCE（H2020），SET-NAV（H2020），KSA作为能源出口商：电力网络的未来（MIT），e-Highway（7 FP），与2030年及以后的传统能源相比，可再生能源的成本估计（Fraunhoffer ISI），Beyond 2020（7 FP），在Dii Rollout Plan 2050框架内欧洲-中东和北非地区一体化的电力高速公路预可行性openTEPES反映了Comillas通过上述项目获得的经验，并反映在以下出版物中。完整的定期更新的出版物清单可在示范网站上查阅在下面的文章中，我们介绍了输电扩展规划在能源转型中的相关性，并讨论了影响它的主要因素：S. Lebrerras，A. Ramos，“输电扩展规划面临的新挑战。最近的
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