工业蒸汽系统常配有透平发电系统以提高能源利用率，让工业用户能够灵活选择本地发电或外部电网供电。因响应电网需求而带来的发电调整可能会导致系统蒸汽供给和需求的不平衡，造成蒸汽系统运行的大范围波动，进而影响能源利用效率以及蒸汽系统运行安全。针对这一问题，讨论了含有蒸汽蓄热器的工业蒸汽系统结构，给出了相应的模型。进一步，提出了该系统发电灵活性的定义、关键性能指标以及基于最优运行模型的量化方法。通过位于欧洲的某造纸企业的实际工业蒸汽系统应用，评估了蒸汽蓄热器对于提高系统灵活性和关键性能指标的作用。

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为了减小污垢对中央空调冷水机组效率的影响，提高城市能源系统效率，提出了一种特殊的在线水处理技术（special online water treatment technology，SOWTT）。通过追踪和计算厦门数台冷水机组的趋近温度、运行效率、年耗电量和二氧化碳减排量来评估SOWTT的效果。结果表明采用SOWTT的冷水机组的趋近温度基本与新机组趋近温度数值相当，能够有效防止污垢生成。另外SOWTT能使冷水机组制冷系数（coefficient of performance，COP）值基本保持在新机COP的90%以上。如果将中国所有冷水机组都采用SOWTT，相比于每半年一次的机械式清理，能够节约50.07%的电能，经济效益显著，同时可减排大量二氧化碳，实现节能减排的目标。因此SOWTT综合效益显著，其广泛使用将会大幅提升城市能源系统效率。

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极端扰动事故下，城市综合能源系统易发生大量元件同时故障的严重事故，严重威胁城市综合能源系统供能的安全性和可靠性。韧性是用于描述系统抵御扰动并快速恢复到正常运行状态的能力，因此，准确的韧性评估和有效的韧性提升措施是增强城市综合能源系统抵御供能中断能力的重要手段。在简述了城市综合能源系统韧性的定义和城市综合能源系统韧性的影响因素基础上，对目前存在的韧性评估方法、负荷恢复策略和韧性提升措施进行综述，总结了目前的研究现状，为后续城市综合能源系统的韧性评估和提升方法研究提供一定的参考。

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提出一种考虑用户用电灵活性的社区能源系统双层优化模型，在上层，能源运营商通过优化售电价格来最大化其利润；在下层，建立了反映电热水器蓄热特性的热动态模型以及反映洗碗机和洗衣机的负荷可转移特点的运行特性模型。用户根据运营商提供的电价灵活控制电负荷的开关状态及运行时段，最大程度地降低其用电成本。然后，通过上下两层迭代求解该双层优化问题。仿真结果表明，能源运营商可以发挥其定价的灵活性，优化售电价格；而用户可以利用其需求响应能力，从而降低用电成本；此外，提出的双层优化方法可以将供需双方的灵活性结合起来，使能源运营商和用户受益均衡。

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提出一种考虑配网功率约束及可靠供暖的园区蓄热式电采暖双层优化配置方法。首先，基于园区内不同楼宇用热特性，建立基于RC网络的单体房间-单体楼宇-楼宇群的三级热负荷预测模型，并对蓄热式电采暖系统设备建模；同时，建立考虑配电网传输功率约束模型及停电时段的供暖负荷模型；最后，以经济性为目标，以配电网传输功率限制、故障态下“停电不停暖”为约束，构建一种考虑配电网传输功率约束及可靠供暖的蓄热式电采暖双层优化配置方法，上层以蓄热式电采暖年总成本最小为目标，求解电采暖系统设备容量，下层以用户年运行成本最小为目标，求解电采暖系统运行方案。算例结果表明，所提方法可在考虑配电网功率约束的情况下，降低配电网负荷峰谷差及用电同时率，同时能够基于蓄热式电采暖的蓄热量，实现“停电不停暖”，有效提升配电网运行安全性及用户供暖可靠性。

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多能互补的综合能源供热系统能够利用各种能源的特点，提高能源利用效率及经济性。针对综合能源供热系统，从建筑物的逐时热负荷预测及建立通用的供热设备参数优化方法两个方面展开研究。依据室内热平衡方程、建筑物围护结构传热模型、供热末端传热模型，建立建筑物热负荷、室内温度及供热末端所需最低供水温度的联合计算模型。以每个时刻供热成本最低为原则，考虑到不同供热设备供水温度与供热末端所需供水温度相容性，建立综合能源供热系统实时调度模型。基于前述的调度模型，采用遍历算法，计算不同参数组合的供热设备所对应的供热系统年化总费用，以年化总费用最低为目标确定各供热设备的最佳参数组合。

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近年来，随着全球经济快速发展和城镇化加速，城市能耗及排放持续增长，面临严峻的资源短缺和环境污染问题。为满足城市居民多样化的能源需求，以及能源系统安全高效、清洁低碳的转型要求，城市能源系统应运而生，并迅速成为能源领域的研究热点。针对城市能源系统的规划设计及能耗分析，各国研究学者已经开发了一系列相关工具，然而各类工具的开发目的及开发者专业背景存在差异，其适用场景不尽相同，且模型的时间和空间颗粒度也存在较大差异。通过聚焦城市能源系统的规划设计及能耗分析工具，分别选取对比典型商用工具的功能和特性，并结合应用案例对工具的适用性进行分析，为相关工具的后续开发及应用提供参考。

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气候变化导致极端天气事件频发，给城市能源供应带来了前所未有的挑战。但现有的城市能源规划研究较少考虑极端天气事件对城市能源系统的影响。基于天气历史数据与极端天气条件下系统运行情况生成极端天气情景，提出融合常规情景与极端天气情景的城市能源规划模型架构，并以厦门市的城市电源规划为案例展开研究。结果表明，当考虑以“十年一遇”或“五十年一遇”台风为例的极端天气时，城市能源系统20年的设计与运行综合成本将比不考虑极端天气事件时分别高1.8%和1.1%，同时适当增加气电的比例有助于提升城市能源系统的气候韧性。所提出的考虑极端天气事件的城市能源规划模型是灵活且可拓展的，可为中国易受台风极端天气影响的沿海城市提供参考。

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城市能源转型的量化评价有助于城市经济社会的可持续发展，特别是对工业型城市能源系统的转型提供指导。但能源转型的综合评价面临多维度变量、多结构耦合以及多层次结构的挑战。以苏州市为例，提出基于解释结构模型及层次分析法的工业型城市能源转型的综合评价体系，在此基础上，通过二元对比，获得用于量化工业城市能源转型的综合评价模型。分析苏州2013—2018年的城市能源转型发展过程，得出苏州城市能源转型程度总体呈上升进步趋势，其中能源效率、能源结构、产业发展的进步最为显著，但电力自给率从79%下降至70%，能源安全压力增加，供能能力的得分呈波动上升趋势。能耗强度得分从2013—2017年逐年下降，2018年有所上升，能耗强度控制的形势严峻；2017年和2018年的研发强度得分低于2016年，需要进一步加大投入。最后，为苏州后续的能源转型发展提出5点建议。

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在区域供能系统的设计与规划阶段，准确估算建筑群的冷热负荷，能够为系统的设备容量配置与经济性分析提供合理的计算依据。随着模型仿真工具与算法的进步，建筑冷热负荷预测方法不断发展成熟，但较少有研究从实际案例运行情况的角度评价冷热负荷预测的准确性。以上海西虹桥1号能源站作为应用案例，在项目规划初期采用基于建筑典型模型的冷热负荷指标预测算法，预测该项目地块内的各类型建筑的冷热负荷；在运行阶段，通过管路计量数据得出各类型建筑的真实冷热负荷，并引入“入住率”的概念量化冷热负荷预测值与实际值的差异。结果表明，该项目投入运行3年的“入住率”分别达到41.4%、62.1%、85.7%。该结论与实际情况基本一致，证明了冷热负荷预测在区域供能项目应用中的准确性。

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