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软件X 18(2022)101021原始软件出版物利用能量sim简化多能源系统联合仿真DigvijayGusain先生,Milos先生Cvetkovi先生,PeterPalensky先生智能电网,代尔夫特工业大学,荷兰ar t i cl e i nf o文章历史记录:收到2020年2021年12月8日收到修订版,2022年保留字:多能源系统联合仿真技术评估混合仿真a b st ra ct对多能源系统进行技术评估的传统方法涉及使用特定领域的建模工具来关注感兴趣的能源部门,同时对任何耦合的能源部门进行简化假设。这是可以接受的,因为能量域之间的相互作用是最小的。然而,随着能源转换技术(例如Power to X(P2X)系统:电力到热量,电力到天然气等)的采用增加,今后,各能源部门之间的互动将增加,相互依赖性也将增强,因此有必要更新目前进行技术评估的方法。这意味着不仅要考虑感兴趣的能源部门,还要考虑任何依赖的能源部门以及相关的能源变压器(P2X)。在本文中,我们提出了一种基于联合仿真的方法来进行基于仿真的多能源系统的技术评估,这使我们能够耦合特定领域的建模工具。我们重新引入工具ENERGYSIM来进行多能源系统的联合仿真。我们激励所提出的工具的重要性,并将其与其他可用的工具进行比较。我们强调了它的主要功能,并使用一个研究案例,我们展示了如何建立和评估一个多利益相关者,多能源系统的联合仿真©2022作者(S)。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。当前代码版本当前代码版本2.1.7用于此代码版本的代码/存储库的永久链接https://github.com/ElsevierSoftwareX/SOFTX_2020_70法律代码许可证GNU GPL v3使用git的代码版本控制系统使用Python 3.6+的软件代码语言、工具和服务在Windows、Linux上测试的操作环境扩展FMPy(0.2.14),Pandapower,PyPSA,Numpy,Pandas,Matplotlib,NetworkX,Tqdm,PyTables链接到文档http://energysim.readthedocs.io问题支持电子邮件d. tudelft.nl1. 动机和意义能源系统的耦合是实现可持续能源系统的一个重要驱动力最近,各种能源部门的耦合趋势主要是由能源系统脱碳的努力推动的[1,2]。作为附加的益处,实现这种耦合的能量转换装置(例如,电力到热、电力到气体、电力到移动性等)也可以用于作为高度可再生未来电力系统的灵活性来源[3,4]。随着相互联系的增加*通讯作者。电子邮件地址:d. tudelft.nl(Digvijay Gusain)。https://doi.org/10.1016/j.softx.2022.101021不同的能源部门之间也是紧密相连的。我们也将这些耦合系统称为多能量系统或MES。为了正确评估MES,需要对系统进行整体分析。在[5]中已经很好地指出,在进行经济分析以确定MES的商业案例之前,评估其技术可行性是至关重要的。这涉及到各种控制策略的评估,组件和相关网络的操作和可靠性的评估,确定操作瓶颈等的建模和基于仿真的分析,因此,形成了对这样的综合能源系统的评估的第一步2352-7110/©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/softxDigvijay Gusain、Milos Cvetković和Peter Palensky软件X 18(2022)1010212命名法MESFMIFMUCTDSENHNGNCHPEVP2HP2GWTO多能源系统功能样机接口功能样机单元连续时间动态模拟电网燃气管网热电联产电动汽车电力加热电力燃气风力涡轮机运营者基于模拟的评估在能源系统分析中并不新鲜。不同能量域的动态和稳态特性例如,不同能量载体的系统动力学在不同的时间尺度上演变。对于电力网络,有功功率的变化以及频率的变化在整个网络中是立即可见的对于热力网络,情况并非如此:虽然热力网络中的压力变化在几秒钟内就反映在整个网络中,但整个网络的温度动态可能需要几分钟和几小时才能达到稳定状态。因此,为了在分析特定能源部门时准确地考虑这些特征,已经使用了最先进的工具和求解器。这些工具是经过多年的研究和开发而开发的,能够准确地对上述焦点能量域的独特特征进行建模。这些专有工具的示例包括用于建模电力系统的PowerFactorY,用于建模流体系统的DYmola/OpenModelica,用于开发基于模型的控制的MATLAB和基于Python的APMonitor [6]以及用于开发数据驱动控制的PY Torch [7]当涉及到对MES进行组合系统研究时,有两种自然途径。第一种方法是在单一建模环境(如MATLAB)中对整个系统进行建模,然后使用通用求解器对其进行仿真这是一个耗时的方法:它需要广泛的知识,边缘的一部分,建模设计不同的组成部分的MES。因为MES是在单一环境中建模的,所以这样的求解器可能不太适合于求解MES内的子系统的独特动态,并且因此提供的结果不如使用专用建模工具开发的模型和求解器那样准确。此外,模拟大型复杂的多域模型可能需要大量的计算资源[8]。第二种途径是通过将MES分成更小的子系统(例如电气子系统、热子系统、气体子系统等),并利用软件技术来耦合这些子系统。子系统可以使用特定领域的建模工具进行建模,并使用专用求解器(而不是通用求解器)进行求解,以获得高精度的结果。这种方法被称为联合仿真或耦合仿真[9]。协同仿真是一种通过管理仿真的时间进程和协调子系统模型之间的数据流来耦合在各种建模环境中开发的模型的方法。通过交换数据(值感兴趣的),例如过程输出、传感器测量等,可以促进子系统之间的动态交互。即使任何数据值都可以共享,当创建MES模型时,交换的变量通常是位于两个能量载体的边界上的那些变量。例如,从热力学模型获得的汽轮机机械功率发电机的(过程输出)作为电力系统模型中同步发电机转子的输入,或从建筑物热模型中获得的房间温度(传感器测量)作为控制系统模型的输入等。启用这种动态交互允许对系统进行整体分析,其中在与其它能量域相互作用的同时保持域特定特性。为了减少计算负担,还可以使用并行和分布式计算等技术[10]来加速协同仿真。如[11,12]所述,操作模型细节对结果有重大影响因此,通过使用特定领域的精确模型,消除了潜在的误导性简化假设但是,必须注意的是,将较大的系统拆分为较小的子系统并使用协同仿真会引入一些数值挑战,例如代数循环[9]。在实现这一目标的一个整体系统评估的主要挑战是一个模块化的框架,允许耦合的各种子系统模型和算法,管理整体仿真时间进程和数据交换的发展。这就是能源模拟的切入点。ENERGYSIM允许用户轻松地耦合子系统模型,并专注于MES技术评估研究中的高级任务,如子系统模型开发、控制算法开发、案例研究定义等,而不是专注于协同仿真特定任务,如协同仿真中的时间进程管理和子系统模型之间的数据交换。简化的能源系统协同仿真器的可用性将通过实现更具协作性的建模和仿真环境来增加对MES设置的了解。以前,我们在[13,14]中使用能量模拟。在[13]中,我们展示了闭式循环燃气轮机模型与电网动态模型相结合的复杂性在[14]中,我们展示了energyY sim如何促进多利益相关者分析,其中涉及电网,电解槽和控制系统的详细模型的并发模拟,以纠正附近风力涡轮机的预测错误。前面提到的文章中用于模拟用例的energyYsim版本已经进行了重大修改。当前版本(energyY sim(v2.1.7))提供了更多的模拟适配器(在下一小节中解释)来耦合其他广泛使用的能量建模工具,允许访问协调时间进程和数据交换的算法,允许用户实现非能量应用,使用HDF数据格式存储结果,使其可用于生成大量数据的极高保真度模拟。energY sim是用Python开发的,与v3.6以上的任何版本兼容,可以很容易地使用python包管理器(pY pi)安装。主存储库中提供了一个用例,本文中描述的用例的工作示例也已上传到CodeOcean平台,并可作为补充材料提供。与其他工具的任何协同仿真工具的核心都是一个管理时间进程和数据交换的算法。文献中已经存在一些工具,如Mosaik [15],MasterSim[16],MESCOS [17],PtolemY II [18]来建立协同仿真。然而,我们相信,与现有的上述工具相比,energY sim为其用户提供了几个优势第一个也是最重要的优点是它是用Python开发的Python是Digvijay Gusain、Milos Cvetković和Peter Palensky软件X 18(2022)1010213sim_locadd_simulator()add_simulator()我的世界get_value()step()set_value()初始它是科学和通用计算中使用最广泛的语言,并已发展了巨大的用户群,特别是在能源系统社区。专有工具也经常提供到Python的绑定,这使得访问它们变得容易。这种熟悉的编程语言允许energyY sim是容易理解和访问的大量观众相比,在语言开发的工具,如Java(PtolemY II),C,C++(MasterSim,MESCOS).第二,能量SIM的结构是模块化的。这意味着可以通过我们所说的模拟适配器来访问时间进程和消息交换算法。模拟适配器通过定义四个关键功能:、、和.这些功能使ENERGYSIM能够对仿真器进行初始化,随时设置和获取变量值,并能及时控制仿真器的仿真进程。 简单地说,这些适配器提供了一种方法, to 该工具已经提供了现成的适配器来耦合在能源系统建模和仿真领域中使用的最常见的工具,然而,创建新的适配器也可以很容易地完成。这与其他需要复杂设置配置的工具(例如,使用Mosaik为每个模拟器设置Scenario API和Component API),或者只能支持单一类型的模拟实体(例如,MasterSim仅支持功能模型单元(FMU))。主要贡献这项工作的主要贡献是提出了一个新的和改进的协同仿真框架,能源sim,具体解决了复杂的MES进行技术仿真的需求。Fig. 1. 描述联合模拟过程的流程图。 首先,模拟器被初始化,然后在每个宏时间步长在模拟器之间交换数据。在宏时间步长之间,每个模拟器可以使用单独的微时间步长进行模拟。2.1.2. 软件组件能源sim包的核心组件是2. 软件描述object. 一旦对象从能量模拟2.1. 软件构架ENERGYSIM被分类为“混合模拟器”。它支持准静态和连续时间动态仿真(CTDS)。我们没有将energyY sim归类为离散时间模拟器,因为该术语包含了广泛的模拟技术,其中一些energyY sim不支持基于事件的模拟,例如涉及通信的模拟包,用户可以实例化它,如清单1所示。清单1:实例化世界12是一个画布,可以在上面指定模拟器、模拟器这里要指定的主要参数是,网络仿真得双曲正弦值.. 参数2.1.1. 时间进度和数据交换管理宏时间步长,默认值为60 s。在能量模拟中,有两个主要的时间变量需要定义:宏观时间步长(用于整体c模拟)和微观时间步长(用于单个模拟器)。SIMU与SIMU之间的数据交换一旦它通过对象创建后,用户可以添加模拟器方法,如清单2所示。以固定的时间间隔(称为宏时间步长)出现激光器。在每个宏时间步长之间,各个模拟器使用可选且唯一的微时间步长来求解其自己的模型方程。这对于CTDS模型进行时间积分以求解其模型方程是必不可少的。描述联合模拟的流程图如图1A所示。1.一、清单2: 添加模拟器1述的方法 需要 规范在宏时间步长之间,当没有输入数据可用于CTDS模型时,需要使用插值方法。,,和. 的应用。虽然有相当多的技术来实现插值(常数,线性,多项式[19]),在ener- gY sim中,我们选择了常数插值方法。在该方法中,CTDS模型的输入保持恒定在最后一个宏时间步长处获得的值。我们目前还在测试新的功能,允许用户选择参数step_size指定微时间步长,唯一于每个模拟器这六个参数对于任何模拟器的规范是共享的,并且足以执行基本的协同模拟。但是,如果需要指定其他参数,用户也可以这样做。例如,电力网络的潮流模型(使用pandapower [20]建模)添加到不同的插值。能源模拟使用默认情况下,使用从能源模拟进口世界我的世界=world(start_time =0,stop_time=23 3600,日志记录=没错t_macro=60)SIM_name、SIM型我的世界步长sim_type=t宏我的世界add_simulator(sim_type =步长=一、输入=[ ],outputs = ['var ',' obj1. var 1'])测井世界世界Digvijay Gusain、Milos Cvetković和Peter Palensky软件X 18(2022)1010214PF'fmu'到_csv表1能源系统建模和仿真社区中使用的常用建模语言列表。能量域建模语言Heat Modelica,MATLAB,Simulink,Python,CSV,其他电力Modelica,Python,PowerFactory,Simulink气体Python,Modelica,Simulink,其他交通Python,MATLAB,CSV,其他pandapower的交流潮流功能来求解模型(energY sim不包含自己的求解器在那里-因此,可以在添加时指定附加参数仿真器,以便如果需要,用户可以指定不同的潮流选项。对于pandapower模型,这些参数包括这在例如需要基于电网功率流的最优控制器GitHub存储库中的示例使用了此功能。在energyYsim中存在其他类似的模拟器特定软件文档中提供了这些选项的详细列表和说明正如在第1节中已经提到的,为了耦合模拟器,针对能源模拟,我们开发了模拟适配器。通过通过广泛的文献检索,我们确定了最常用于开发能源领域模型的语言Modelica [21Python [28,29],DigSILENT PowerFactory [22 , 30 , 31] , Modelica [32 , 33] 和MAT- LAB [34]用于电力网络仿真。对于气体系统,Modelica [32,33,35]是一种常见的软件选择,图二. 一个MES模型和虚拟子系统模型之间的交互的例子,使用能量仿真。变量可以是从需求曲线模拟器发送到EN、HN和GN模拟器的负载有功功率、热功率需求、气体需求。电动汽车模拟器可以与EN交换有功功率、无功功率、电压值、充电状态等。P2G模拟器可以与EN交换有功功率设定点,与GN交换气体流速和压力许多,而对于电动汽车系统的分析,模型-ica [36]、Python [26,36,37]和MATLAB [38]使用最多。表1总结了这些情况。python字典对象,如图所示。然后然后可以使用奥布,奥布命令一些建模语言允许将模型导出为函数,默认情况下参数设置为True,根据FMI标准[39]的标准模型单元(FMU)模型被打包为XML文件、二进制文件和C代码的组合,并作为名为FMU的ZIP文件分发FMU包含指示ENERGYSIM在每个微时间步长记录每个模拟器的输出值。False导致仅以宏时间步长间隔记录输出。结果可以得到加密的模型方程和可选的相关联的求解器。通过FMU进行的模型交换在全球范围内得到了更广泛的采用。通过调用命令Python字典对象,其键为,它返回和价值建模和仿真社区,目前有超过150个工具支持将模型导出到FMU。在环境中-gY sim,可以通过设置作为带有时间戳输出值的pandas框架。如果该选项设置为True,则结果也将导出为参数为。csv文件。参数切换模拟进度条。为了确保更广泛的可操作性和与其他软件/python包的集成,我们还提供了一种方法,让用户通过设置将自己选择的模拟器与energyY sim连接起来。清单3:定型模拟1的参数与. 添加用户-通过用户开发的模拟适配器将定义的模拟器耦合到能量SIM,要耦合的模拟器必须提供“播放和暂停”功能。这意味着energyY sim必须能够:初始化模拟器,当被请求时从模拟器获得输入,指示模拟器及时向前步进,从模拟器请求输出值,在模拟器等待指令和来自能量SIM的新输入时暂停模拟。该方法的详细描述见文档。234图图2提供了使用能量sim配置的MES示例的图形概述。2.2. 软件功能除了添加模拟器和模拟它们的基本功能外,energY sim还提供了一系列额外的内置功能,以支持用户设置多能源联合模拟。2.2.1. 添加信号一旦指定了模拟器并将其添加在许多情况下,用户可能需要简单的外部输入,用户可以指定模拟器之间的连接作为他们的模型。例如,控制系统模拟器需要一个my_world.results()SIM_namesimulate()我的世界“外部”我的世界SIM型连接 = { ' sim1. 输出变量1 ' :'s i m 2 . input_variable 1 ',' sim3.output_variable 2':' sim4. input_variable 2 ',' sim1.output_variable 3':' sim2.输入变量3',}我的世界 添加连接 (连接 )我的世界。 模拟(pbar=True,record _ all =True)r e s ul ts =my_world.r e s u l ts(to_csv = False)pbarSIM型记录所有·····Digvijay Gusain、Milos Cvetković和Peter Palensky软件X 18(2022)1010215我的世界Powerflow选项'init'add_signal()±恒定输入值True,以指示模拟器是活动的,或者风力发电厂模拟器,其可能需要从连续更新的概率分布函数生成的随机数作为输入,以说明风力发电的随机性等。这些输入可以作为CSV模拟器、FMU模拟器添加,或者首先以其他建模语言建模,并使用模拟适配器与能量然而,这样的过程可能是麻烦的。为了简化这个过程,我们使用“信号”。信号可以为用户提供请求的值,并且可以定义为Python函数。可以使用该方法将信号添加到能量SIM。时间依赖性和独立信号如清单4所示。清单4: 相加信号12345678清单5: 编辑和输出修改123456789102.2.4. 参数扫描了解结果对各种仿真变量的敏感性要使用不同的初始条件对焦点中的联合仿真执行重复仿真,用户可以使用选项如第2.2.2节所示。通过使用for循环并提供不同的初始条件值,可以获得来自联合仿真的结果的灵敏度。一个更复杂的功能正在为下一个版本准备中2.2.5. 拓扑图使用方法对对象,用户可以获得-2.2.2. 初始化对于CTDS模型,正确的初始化系统状态是需要准确的评估。不同的初始值将导致不同的动力学行为。要为模拟器指定初始值,用户可以为获取模拟器的图表,以及它们之间的连接。energY sim使用python3. 说明性实例模拟器作为一个字典与词典,然后可以传递到关键字这个dic对象通过3.1. 多方利益攸关方分析法由于空间有限,我们没有列出相同的列表,但可以在文档中找到2.2.3. 修改数据交换在许多情况下,有必要在将特定模拟器的输出值提供给另一个模拟器之前对其进行修改这种情况在多能量系统模拟中相当常见。考虑两个仿真器:热电联产系统(CHP)的热力学模型和电网(EN)的稳态功率流模型。CHP模拟器的功率输出以瓦特(W)为单位。CHP的功率输出需要提供给EN中的相应发电机型号然而,EN中的发电机仅接受以兆瓦(MW)为单位的解决此问题的一种方法是更改模型本身中CHP的输出值并重新编译模型。然而,这可能并不总是能够做到这一点(模型可能被加密)。因此,能源模拟考虑一台18MW额定风力涡轮机连接到分布式配电网。为了缓解风力发电全天的波动,风力涡轮机运营商WTO与附近的10兆瓦工业氢气电解厂签订了双边合同,以吸收其波动。电解槽的主要目标是为其工业过程生产氢气,因此,它只能将其10MW的功率设定点修改5MW。此外,电网运营商需要确保电解槽和风力涡轮机的负载和发电设定点的任何突然变化不会影响配电网中的电压稳定性因此,我们需要对电解槽的能力进行技术分析,以充分提供灵活性,同时确保满足电解槽生产限制,并且不会危及电网稳定性设计了一个中央控制系统,该系统连续接收来自各种实体的信息其中包括:风电预测(Pw,fc),提供了一种方法来应用线性修改给出的方程。(一).世贸组织(增列为模拟器)、氢气压力和质量来自电解槽的流速(pH2,mstecH2)(作为simu-y=a·y+b(1)其中y是要修改的模拟器的输出,并且y是修改后的输出。默认情况下,b为0,因此,用户可以只提供[a]或同时提供[a, b]的列表一个字典条目lator),以及风力涡轮机的实际风力发电量(Pw,a)和来自pandapower网络的电网总线电压(V)(作为模拟器添加)。根据接收到的值,它计算-设定电解器功率设定点(Pel,sp)并将其分配给电解器和电网。该设定点由1)电气到的字典可以提供给能源SIM使用关键字初始化和输出电网评估节点电压的交流潮流解的基础上(2)通过电解槽计算产氢率。 在当前设置中,控制器还具有附加输入修改如清单5所示。用于紧急控制(ue)(作为模拟器),选项'modify_signal''init'信号CSVFMU我的世界plot()deftd_signal(t):return[ True]deft i d_s i g n a l(t):返回[ np . sin(2np. piomega t)]我的世界add_signal(sim_name=我的世界 add_signal(sim_name=锡格纳尔= t id _ s ignal,step_size =1)I n i ={[ vals ]),'sim2 ':([ ' sim_vars ' ],[ vals ])}mdf = { ' sim1. var 1':[a],’var 1 ':[ a,b]}选项={ ' i n i t':ini,’ modify_signal ’我的世界 选项(选项)Digvijay Gusain、Milos Cvetković和Peter Palensky软件X 18(2022)1010216在任何紧急情况下,停止电解槽运行。系统设置如图所示。3.第三章。清单6突出显示了设置协同模拟的代码。清单6:多方利益攸关方分析1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738在运行Ubuntu 20.04的双核Intel i5- 6300 U CPU@2.4 GHz上执行模拟需要6分钟。图图4-4. 影响最近德克萨斯州的停电事件突出表明,需要采用所提出的耦合模拟方法进行能源系统技术分析。虽然评估了极端天气对电力系统的影响,但对天然气供应及其设备(作为燃料来源)的影响发电,并没有同时考虑这图三. 第3.1节的联合模拟设置。数据文件向控制系统提供有关预测风力的信息。 电解槽FMU向控制系统提供内部压力和质量流率等信息。电网提供每个电压值,总线节点和来自风力发电厂的实际功率输出。控制器使用该信息来确定用于电解槽的操作功率设定点,该操作功率设定点被传送到电力网和电解槽模型两者。见图4。电 解 槽连接到电网的母线电压。 该输出来自电网模拟器。图五. 电解槽变工况生产氢气。该输出来自详细的电解槽模型模拟器。见图6。获得电解槽操作功率设定点。此输出来自控制系统模拟器。从能源模拟进口世界MW = world(stop_time =3600)、测井= 没错t_macro =(120)simulators_dir=’c 〇 n tr 〇 l l er _ l 〇 c = os。path . join(simulators_dir,'controller_continuous. fmu ')g r id _loc=OS . path . join(simulators_dir,' gridModel。p')e l e c tro l y e r _ l o c = os . path . join(simulators_dir,电解槽_子系统. FMU“) 的MW. add_simulator(sim_type=’ powerflow ’SIM_name=’ grid 1、sim_loc=网格位置、输入=[ ' wind12 . P ’ 、电灯泡P ' ],输出=[ '总线0. V“,1号巴士。V ','巴士12.V ','风1.风12.我是说,他是个骗子. P' ],步长=3)MW. add_simulator(sim_type ==控制器锁定 、步长=三、输入=[ 'v ',' P ',' E_c ' ],输出=[ ' y ',' gain1. y' ,load_should_be '、' new_load_should_be '、'p_forecasted ’ ,MW. add_simulator(sim_type=’ fmu ’SIM_name =’ e l e c tr o l y s er ’sim_loc=电子服务器_ l o c 、步长=三、输入=[outputs =[’ y2 ’’ p ’积分器1。y'],variable=True)MW. add_simulator(sim_type =path . join(simulators_dir,' diff_win.csv'),step_size =900,outputs =[ ' speed ',' power ',' power2' ])defemergency(time):return[ 1 ]MW. add_signal(sim_name =]、[ 14,一、-18,-100]),’ e l e c tr o l y s e r ’}MW. 选项(选项)连接={ ' wind_data.速度':“不,不。V ′,' wind_data。功率':网格1。风12. P ','wind_data. power2':'网格1。风1。P ',’ y ′:网格1。电子书。紧急情况。 你:“不,不,不。E_c',’风12. 我不知道. P ' ,’电子贸易公司。 P ':' e l e c tro l y s er r. p ′ ,}MW. add_connections(connections)res = mw。模拟(pbar=True)Digvijay Gusain、Milos Cvetković和Peter Palensky软件X 18(2022)1010217导致了不准确的评估,导致了灾难性的局面,数百万人失去了电力和暖气。[40 ]第40段。使用energyY sim,可以对能源部门进行综合评估,使用户能够更好地了解互联系统的技术限制。存在这种一种工具通过将专家在他们选择的建模工具中开发的模型汇集在一起来促进跨学科的研究工作。通过使技术评估模型不可知,所有子系统都可以以期望的细节建模,并与专用求解器耦合,以获得更接近现实的系统,从而获得准确的解决方案。这与现有的特定领域建模和仿真工具形成对比,这些工具要么大大简化,要么完全忽略能源部门的相互作用和依赖性。使用这个工具,我们希望用户能够耦合不同能源领域的组件和系统模型,以获得设计和操作集成能源系统的关键见解和知识。易用性将使用户能够专注于诸如识别操作瓶颈、测试控制策略、各种因素对系统行为的敏感性、检查同时在电力和耦合部门操作P2X设备的技术可行性等任务。目前,energY sim已使代尔夫特理工大学的学生和研究人员能够将不同类型的能源系统用于各种研究。其中包括研究模型保真度对P2X资源灵活性可用性的影响,集成能源系统的机器学习模型的开发,以及多能源系统设置中灵活性协调的预测控制评估人们还对使用energyY sim作为测试基于强化学习的控制策略的模型感兴趣。在能源系统建模师和分析师的预期用户群之外,我们还可以预期能源模拟将用于需要子系统模型耦合的其他应用,以确定系统行为随时间的演变这可能添加用户定义的信号、进行参数扫描的初始化最后,我们在一个案例研究中演示了energyY sim的使用,在该案例研究中,使用电解槽、电网和控制系统的详细模型来评估电解槽作为风力发电厂发电机的灵活性服务提供者的能力。通过所提供的案例研究,展示了不同的利益相关者如何共同执行整体研究,并使用首选的建模工具和求解器,这可能是传统的整体仿真工具所无法实现的竞合利益作者声明,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确认我 们 要 感 谢 NWO 为 工 业 场 地 和 港 口 的 热 电 系 统 项 目(HaPSISH)提供资金。引用[1]Müller C,Falke T,Hoffrichter A,Wyrwoll L,Schmitt C,Trageser M,etal.德国脱碳多模式能源系统的综合规划和评估。Energy Procedia 2019;158:3482https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876610219309671[2]Burandt T , Xiong B , Löffler K , Oei P-Y. 脱 碳 中 国 应 用 能 源 2019;255 :113820,URLhttps://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261919315077网站。[3]Dall'Anese E,Mancarella P,Monti A.解锁灵活性:多能源系统的集成优化和 控 制 。IEEE功 率恩 -Energy Mag 2017;15 ( 1 ) : 43-52.http://dx.doi.org/10.1109/MPE.2016.2625218 , 会 议 名 称 : IEEE Power andEnergy Magazine。[4]Arabzadeh V,Mikkola J,Jasiunas J,Lund PD.城市深度脱碳通过使用模拟器访问时间通过可再生能源和部门耦合灵活性建立能量SIM卡的进程和数据管理算法5. 今后工作ENERGYSIM是一个多功能的工具,供研究人员整合各种能源子系统模型,以进行全面和深入的技术评估。然而,尽管有一系列可用的功能,一些功能仍然缺乏,这是积极的工作。这些任务已被确定为增加能源SIM的采用,以及增加其作为多能源系统协同仿真器的能力。其中包括开发一种方法来进行参数敏感性,能够指定不同的插值模拟器之间的数据交换,一种方法来并行模拟的各个模拟器,以提高计算效率,并使大规模的共同模拟,其他常见的软件工具,如DigSILENT PowerFactory的模拟适配器的开发此外,我们打算提供更多的案例研究和例子,随着能源SIM用户群的增加。6. 结论本文介绍了一个多能源系统联合仿真工具ENERGYSIM,用于耦合不同软件开发的能源系统模型我们已经详细描述了拟议的软件的主要特点和功能,illustrat- ING其易用性和多功能性。我们提供了代码清单来强调所建议的工具的重要特性:战略布局J Environ Manag 2020;260:110090. http://dx.doi.org/10.1016/j的网站。jenvman.2020.110090,URLhttps://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301479720300281。[5] 放大图片作者:Ommen T.能源系统调度建模中线性、混合整数和非线性规划方法的比较。能源2014;74:109-18. http://dx.doi.org/10.1016/j的网站。energy.2014.04.023,URLhttp://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360544214004368。[6]APMonitor优化套件URLhttp://apmonitor.com/。[7]Paszke A,Gross S,Massa F,Lerer A,Bradbury J,Chanan G,et al. 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IUTAM求解器耦合与协同仿真研讨会IUTAM系列丛书,Cham:Springer International Publishing; 2019,第131-52页。http://dx.doi.org/10.1007/978-3-030-14883-6_8网站。[11]Morales-España G,Ramírez-Elizondo L,Hobbs BF. 传统的机组组合计算方法 所 隐 含 的 电 力 系 统 不 确 定 性 。 应 用 能 源 2017;191 : 223-38.http://dx.doi.org/10.1016/j的网站。apenergy.2017.01.089,URLhttp://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261917301009。外部Digvijay Gusain、Milos Cvetković和Peter Palensky软件X 18(2022)1010218[12]Helistö N,Kiviluoma J,Morales-España G,O'Dwyer C.操作细节和时间表示对以风能和太阳能为主的能源系统投资计划的影响。应用能源2021;290:116712。http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2021.116712,URLhttp
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