第八章 能源系统模型解析
能源系统模型教学大纲
《能源系统模型》教学大纲课程名称：能源系统模型课程英文名称：Energy System Model课内学时：32 课程学分：2课程性质（学位课/选修课）开课学期：每学年第二学期教学方式：课堂讲授，上机实习考核方式（考试/考查）：考查大纲执笔人：张媛媛主讲教师：张宝生师资队伍：张宝生、张媛媛一、课程内容简介理论讲授分别对能源-经济-环境分析模型、能源需求分析预测模型、能源供应-环境优化模型以及能源-经济-环境模拟模型的原理进行介绍；上机实习部分主要是对以上几种模型进行实际操作学习。
本门课程为32学时，2学分。
二、课程目的和基本要求了解国内外已有的能源系统模型的使用以及发展状况，主要着重于不同分析方法下能源系统模型建立的研究，掌握各种模型的应用背景、数学原理以及分析方法。
学完本课程后，应达到以下基本要求：1．了解国内外能源系统模型研究的发展状况；2．能够建立符合中国国情的能源系统模型，能够对能源系统进行分析，提出建议；3．正确理解各种模型建立的数学原理以及模型应用背景。
掌握相关软件系统的使用方法，具有分析数据和编写报告的能力。
三、课程主要内容1．能源-经济-环境分析模型（8学时）介绍经济-能源-环境模型（3Es-Model）的三个子模型：宏观经济子模型、能源子模型、环境子模型的原理，如何使用该模型来模拟宏观经济、能源、环境三者之间的关系，如何根据模型结果制定能源长期战略规划和政策。
2．能源需求分析预测模型（8学时）介绍MEDEE模型如何在对一定时期内社会经济、人口、经济、技术的一系列假设基础上，通过对能源需求变化的仿真来预测各部门的能源需求。
介绍LEAP 模型如何通过数学模型来预测各部门的能源需求、消费、环境影响,以及对各种能源方案进行详细的经济效益分析。
/3．能源供应-环境优化模型（8学时）介绍EFOM-ENV模型如何通过线性规划理论再现能源生产和消费部门的供需状况，如何根据模型结果分析和规划能源和环境政策，如何对能源政策进行成本效率分析。
能源系统的建模与分析
能源系统的建模与分析随着科技的发展和人口的增长，能源需求也在逐渐增加。
然而，传统的能源供应方式，如化石燃料使用，不仅对环境造成了污染，而且资源使用也不可持续。
因此，我们需要更加完善和可持续的能源系统来满足未来的需求。
为了实现这一目标，建立准确的能源供应和供需模型以及分析方案是至关重要的。
在能源系统模型中，我们需要考虑各种因素，如不同类型的能源资源、能源生产和使用的技术、政策和经济因素、社会和环境问题等。
生成器，负载，传输和配电网络。
定量的能源系统模型需要涉及到这些方面，并在考虑到所有这些因素之后，对能源系统的不同方案进行比较和评估。
随着计算机技术的发展，现在能够使用一些高级的数据分析工具和软件来评估不同的方案并预测能源系统的未来。
一种常见的能源系统建模和分析方法是使用综合能源系统模型。
这种方法针对多能量形式，如燃料、电力和热能等，将每个能源类型的生产、储存、传输和使用纳入到模型中来，并考虑各部分之间的相互影响。
建立这样一种综合能源系统模型极具挑战和复杂性，需要对多种资源和技术进行精细的建模，同时需要考虑到各种政策、社会和环境因素，以实现预测未来的能源需求和供应。
为了处理这些复杂的问题，研究人员和工程师需要使用计算机模型和模拟软件来对这些问题进行预测和分析。
使用计算机模型和模拟软件可以轻松地模拟供电系统并分析其不同的方案。
例如，我们可以使用专业的软件，例如HOMER（Hybrid Optimization of Multiple Energy Resources）或RETSCREEN等，来评估不同的能源系统方案。
另一种有效的能源系统分析方法是多目标优化。
这种技术可以同时考虑多种目标，例如经济性、环境友好性、生产可靠性等，并生成所有目标的最优解。
多目标优化方法有助于建立更加智能和集成的能源系统，以实现可持续、低碳的发展。
需要注意的是，能源系统建模和分析工作对于可持续能源发展非常重要，但同时也涉及到政治、社会和经济问题。
智慧能源系统模型设计方案
智慧能源系统模型设计方案智慧能源系统是一个综合应用智能控制、信息感知、大数据分析和优化调度等技术手段的现代能源管理系统，旨在提高能源利用效率、降低能源消耗和环境污染。
以下是一个智慧能源系统模型的设计方案，包括系统结构、关键技术和应用场景等方面。
1. 系统结构智慧能源系统模型的基本结构包括能源感知、数据通信、分析优化和控制决策四个部分。
(1) 能源感知：通过传感器和智能仪表等设备获取能源消耗、发电和储存等数据，包括电能、燃气、热能等多种类型。
(2) 数据通信：利用物联网和通信网络技术，将能源感知数据传输到数据中心，同时将优化策略和控制指令传输到终端设备。
(3) 分析优化：对接收到的能源感知数据进行处理和分析，利用大数据分析和人工智能算法，实现能源消耗和发电的优化，包括负荷平衡、能源调度和储能管理等。
(4) 控制决策：根据优化策略的结果，生成相应的控制指令，通过智能设备和控制系统实施能源消耗和发电的调节和控制。
2. 关键技术智慧能源系统模型设计中需要应用的关键技术包括以下几个方面：(1) 传感器技术：通过温度传感器、电能表、燃气表等感知设备，实时采集能源消耗和发电等信息。
(2) 通信网络技术：利用物联网和通信网络技术，实现能源感知数据的远程传输和控制指令的传递，确保智能设备的互联互通。
(3) 大数据分析技术：利用大数据分析技术，对能源感知数据进行处理和分析，识别能源消耗和发电的模式和规律，寻找优化的方法和策略。
(4) 人工智能算法：应用人工智能算法，建立能源消耗和发电的预测模型，实现能源调度和储能管理的优化。
(5) 控制系统技术：应用智能设备和控制系统，实施能源消耗和发电的调节和控制，包括负荷平衡控制、能源调度和储能管理等。
3. 应用场景智慧能源系统模型的应用场景广泛，包括工业企业、商业建筑、住宅小区和城市能源系统等。
(1) 工业企业：通过智慧能源系统模型，实现工业生产的能源消耗和发电的优化调度，降低能源成本和环境污染。
新能源发电系统模型分析与优化
新能源发电系统模型分析与优化一、引言新能源是未来能源发展的重要方向，其中新能源发电系统是新能源的重要应用之一。
新能源发电系统的模型分析和优化是提高能源利用效率的重要手段。
本文将从发电系统的模型分析和优化两个方面探讨新能源发电系统的发展与应用的状况。
二、新能源发电系统的模型分析新能源发电系统的模型分析是指通过建立新能源发电系统的模型，对其进行分析与研究。
在新能源发电系统模型的建立过程中，首先要确定模型的系统边界和相关参数，然后根据模型系统的不同特征，构建相应的数学模型。
在新能源发电系统的模型分析中，主要应用了以下数学模型：1. 基于神经网络的模型。
神经网络是一种基于计算机学习理论的模型，通过模仿人类大脑的学习过程，对数据进行分析和建模。
在新能源发电系统的模型分析中，可以将神经网络应用于系统的状态监测和预测，为新能源发电系统的运行提供可靠的预测结果。
2. 基于路径分析的模型。
路径分析模型是对系统的因果关系进行分析的一种方法。
在新能源发电系统的模型分析中，可以将路径分析应用于系统参数的敏感性分析和优化，以实现对系统性能的优化。
3. 基于进化算法的模型。
进化算法是一种基于自然法则的优化方法，其可以在大量搜索状态空间的情况下找到最优解。
在新能源发电系统的模型分析中，可以将进化算法应用于系统的优化设计和运行控制。
三、新能源发电系统的优化新能源发电系统的优化是指通过优化系统的设计和运行，提高能源效率和系统的经济性。
在新能源发电系统的优化中，主要应用以下方法：1. 多目标优化方法。
多目标优化是指将多个目标统一为一个目标函数进行优化。
在新能源发电系统的优化中，多目标优化方法可用于优化系统的电能效率和经济性。
2. 基于模拟退火的优化方法。
模拟退火是一种受到物理的退火过程启发的随机搜索算法，可用于寻找高维度搜索空间中的全局最优解。
在新能源发电系统的优化中，模拟退火算法可用于寻找系统的最优控制参数。
3. 基于遗传算法的优化方法。
能源系统模型与优化方法研究
能源系统模型与优化方法研究一、引言随着能源需求的不断增长，对能源系统的模型化和优化方法的研究变得越来越重要。
能源系统模型可帮助了解和评估不同的能源生产、转化和消耗过程。
而优化方法则能够通过合适的策略来最大化能源利用效率和减少环境影响。
本文就能源系统模型与优化方法的研究进行探讨。
二、能源系统模型1. 能源系统模型的概述能源系统模型是一种描述能源供给与能源需求之间相互作用关系的分析工具。
它可以通过建立数学模型来揭示能源的生产、转化、分配和消耗过程。
常用的能源系统模型包括输入产出模型、能量流模型和系统动力学模型等。
2. 输入产出模型输入产出模型是一种描述能源产业内部关系的模型。
它以各个节点的能源输入和产出为基础，考虑能源资源的供需关系，通过建立供给链和需求链之间的关联，可以分析能源生产与消费之间的关联程度。
输入产出模型对于研究能源生产效率和能源需求变化趋势有着重要的意义。
3. 能量流模型能量流模型是一种描述能源流动和转化过程的模型。
它以能源的流向和能量的转化效率为基础，通过建立各个节点之间的能量平衡关系，可以揭示不同能源之间的相互替代和互补关系。
能量流模型对于研究能源转化效率和能源替代方案有着重要的意义。
4. 系统动力学模型系统动力学模型是一种描述系统行为演化的模型。
它以能源系统的各个要素和其相互关系为基础，通过建立动力学方程和反馈机制，可以模拟能源系统的长期发展趋势和系统的稳定性。
系统动力学模型对于研究能源系统演化和策略制定具有重要的意义。
三、能源系统优化方法1. 能源系统优化的目标能源系统优化的目标是在满足能源需求的前提下，以最小化成本和最大化效益为目标，达到能源系统的经济、环境和社会可持续发展。
该目标需要综合考虑供需平衡、能源效率和环境影响等方面因素，通过制定合适的策略和措施来实现。
2. 数学规划方法数学规划方法是一种常用于能源系统优化的方法。
它通过建立数学模型，并应用线性规划、整数规划、非线性规划等优化技术，对能源系统中的生产、转化、分配和消耗等过程进行优化。
能源系统模型构建及模拟分析的研究
能源系统模型构建及模拟分析的研究近年来，随着全球人口的不断增加和科技的快速进步，人类对能源需求的依赖越来越大。
同时，全球气候变化和环境问题也引起了人们的广泛关注。
在此背景下，能源系统模型构建及模拟分析的研究显得尤为重要。
一、能源系统模型构建能源系统模型构建包括以下几个步骤：数据收集、建模、参数设定、模型测试。
在这一过程中，数据收集是非常关键的环节。
只有获取到准确、全面的数据，才能对能源系统进行更为精准的模拟分析。
建模是构建能源系统模型的核心。
在建模时，需要对能源系统的各个组成部分进行深入了解，并根据实际情况进行简化、抽象。
因此，建模需要具备一定的专业知识和研究经验，建议由专业人员或团队进行。
参数设定是指根据数据和实际情况，对模型中的各种参数进行设定，以保证模型的准确性和实用性。
这一环节需要对能源系统的运行机理进行深入研究，并且设定的参数需要经过反复的调整和验证，确保其合理性。
模型测试是为了检验模型是否符合实际情况和工程需要，同时也是为了检验参数设定是否准确。
模型测试需要进行多个方面的测试和误差分析，以确保模型具有可靠性和实用性。
二、能源系统模拟分析能源系统模拟分析是基于能源系统模型进行的。
在此过程中，模拟分析方法主要有以下几种：1、静态分析静态分析是指对能源系统各个部分的状态进行描述和分析，具有相对简单、直观的特点。
静态分析主要包括能源系统的能量平衡分析和成本效益分析，用以评价系统整体效益和成本效益。
2、动态仿真分析动态仿真分析是指对能源系统进行时间序列仿真，以模拟系统的运行过程。
动态仿真分析主要包括运行策略的优化、环境影响评估、能源效率评估、可靠性评价等方面。
通过对各个方面的分析，能够获取到更为全面、精准的能源系统信息。
3、智能优化算法分析智能优化算法是指通过计算机模拟、研究人类智力的优化方法，以寻求最优解。
在能源系统中，智能优化算法通常被应用于能源调度、能源储备、能源节约等方面，以优化系统整体的效能。
综合能源系统的规划与建设模型研究
综合能源系统的规划与建设模型研究综合能源系统是一种将多种能源形式集成并协调运行的系统，旨在提高能源利用效率、降低能源消耗和碳排放。
在能源转型和可持续发展的背景下，研究综合能源系统的规划与建设模型成为了重要的课题。
本文将重点讨论综合能源系统的规划和建设模型的研究进展，并探讨其在实际应用中的意义和挑战。
一、综合能源系统规划模型的研究1.1 能源需求预测模型综合能源系统规划的第一步是对未来能源需求进行准确预测。
能源需求预测模型可以基于历史数据、经济指标和社会发展趋势进行建立。
常用的能源需求预测模型包括基于统计方法的时间序列分析、基于经济理论的计量经济模型以及基于机器学习算法的人工智能模型等。
这些模型可以帮助决策者合理制定综合能源系统的规划目标和发展策略。
1.2 能源结构优化模型综合能源系统的规划需要考虑多种能源形式之间的协调和优化配置。
能源结构优化模型可以帮助决策者确定最佳的能源组合和供应方式，以实现能源的高效利用和环境友好。
这些模型可以考虑能源价格、环境成本、技术限制等多个因素，通过数学优化方法或仿真模拟技术，寻找出最优的能源结构配置方案。
1.3 能源供应安全评价模型综合能源系统的规划还需要考虑能源供应的安全性。
能源供应安全评价模型可以通过评估能源供应风险、能源多样化和能源供应链的弹性等指标，对综合能源系统的供应安全性进行评估和优化。
这些模型可以帮助决策者制定相应的应对策略，保障能源供应的可靠性和稳定性。
二、综合能源系统建设模型的研究2.1 能源系统集成模型综合能源系统的建设需要考虑不同能源形式之间的协同运行和相互补充。
能源系统集成模型可以将电力、热能、燃料等不同形式的能源进行整合，以实现能源的优化利用和交互支持。
这些模型可以通过制定能源调度方案、优化能源流动路径和设计能源互联设施等方式，实现能源系统的高效运行和灵活调度。
2.2 能源系统智能控制模型综合能源系统的建设也需要考虑智能化控制技术的应用。
第八章第二节 热力学定律及能量守恒 气体
发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量,
经过冷凝器时制冷剂_______． A．热量可以自发地从冰箱内传到冰 箱外
B．电冰箱的制冷系统能够不断地把 冰箱内的热量传到外界，是因为其消 耗了电能 C．电冰箱的工作原理不违反热力学 第一定律 D．电冰箱的工作原理违反热力学第 一定律
二、能量守恒定律 能量既不会凭空产生，也不会凭空消 失，它只能从一种形式转化为别的形 式,或者从一个物体转移到别的物体， 在转化或转移的过程中，其总量不变.
三、气体的状态参量 1．温度 (1)宏观上：表示物体的______程度． 冷热 (2)微观上：表示气体分子无规则热运
激烈 动的______程度．
C．若气体的温度随时间不断升高， 其压强也一定不断增大 D．气体温度每升高1 K所吸收的热量 与气体经历的过程有关 E．当气体温度升高时，气体的内能 一定增大
解析：选ADE.一定质量的理想气体， pV ＝C，p、V不变，则T不变，分 T 子平均动能不变，又理想气体分子势 能为零，故气体内能不变,A项正确； 理想气体内能不变，则温度T不变，由 pV ＝C知，p及V可以变化，故状态 T 可以变化， B项错误；
于所有分子动能的和，内能增加，气 体分子的平均动能增加，温度升高， 选项A正确． 二、对热力学第二定律的理解 1．在热力学第二定律的表述中，“自 发地”、“不产生其他影响”的涵义
(1)“自发地”指明了热传递等热力学 宏观现象的方向性，不需要借助外界 提供能量的帮助． (2)“不产生其他影响”的涵义是发生 的热力学宏观过程只在本系统内完成, 对周围环境不产生热力学方面的影响. 如吸热、放热、做功等．
两类永动机第一类永动机第二类永动机不消耗能量却可以源源不断地对外做功的机器从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化的机器违背能量守恒定律不可能实现违背热力学第二定律不可能实二能量守恒定律能量既不会凭空产生也不会凭空消失它只能从一种形式转化为别的形式或者从一个物体转移到别的物体在转化或转移的过程中其总量不变
能源管理与能源系统模型-1
能源转化与高效利用杨凯1500818能源管理与能源系统模型摘要：能源是经济发展和社会进步的重要物质基础，是影响人类生存环境的重要因素。
历史上每一次人类文明的进步都伴随着能源的发展与交替。
在经济发展和社会进步的诸多方面，能源起着决定性的作用。
当今，我国的能源事业取得了长足的发展，然而也面临着更严峻的挑战如能源分布不均、人均能源占有量少，以及能源的不合理利用和严峻的环境问题等。
为了更好的利用能源以及更好的应对挑战，需要对能源生产、供应、消费等全过程的策划、实施、控制、检测和监督等一系列工作进行的合理有效的管理。
当今世界经济高速发展，人们也越来越认识到能源问题是一个复杂的系统问题，应将能源与经济发展、科技创新、生态平衡等方面联系在一起进行整体分析，研究其相互关系。
同时为综合考查评估能源管理的成本和收益，需要从量化角度出发，运用能源系统模型来综合分析，从而做出正确的决策。
关键词：能源管理系统模型1引言能源是支撑人类文明进步的物质基础，是社会发展不可或缺的基本条件。
纵观人类社会发展史，人类文明的每一次重大进步都伴随着能源的发展与更替。
中国是当今世界上最大的发展中国家，发展经济，摆脱贫困，是中国政府和中国人民在相当长一段时期内的主要任务。
伴随着中国实行改革开放的进程不断推进，中国的能源事业取得了长足发展。
目前，已经形成了煤炭、电力、石油天然气以及新能源和可再生能源全面发展的能源供应体系，能源服务水平大幅提升，工业用能、居民生活用能条件极大改善。
在中国能源管理发展过程中也面临着诸多挑战。
能源资源分布不均，煤炭、石油、天然气人均占有量较低。
能源消费总量近年来增长过快，能耗过大，保障能源供应压力增大。
随着化石能源大规模开发利用，生态环境造成一定程度的影响。
为减少对能源资源的过度消耗，实现经济、社会、生态全面协调可持续发展，走向生态文明新时代，建设美丽中国。
年近来，中国不断加大能源管理的力度和精度，努力提高能源利用效率，单位国内生产总值能源消耗逐年下降。
能源系统模型
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1.4 想定预测
由系统模型定义的函数——状态(环境)，代表着系统的运动规律，其中自变 量环境和因变量状态分别是两个高维空间中的点(向径)。了解这个函数对决策者 是至关重要的。通常写不出这个函数的解析表达式（行为），而只能以函数表的 形式表达这个函数。原则上这个表由一些点对组成：
Z
J t 1
D(t)
T j 1
FC '(
t
j,t)
t0
X(
j,t)
FC ''(
t
j,t)
t0
IX (
j,t)
vc(
j,t)Y (
j, t )
X ( j,t) ——内生变量， 第j个电厂在第t年的新增容量， t= 0时， X( j ， 0)表 示第j个电厂在规划起始年的已有容量，显然在第t年，第j类电厂的总
（二）电力生产的特点
首先，电能可以由许多种初级或次级能源得到 其次，电力储存非常困难并且成本极高，使得电力生产必须随时按负荷变化 而调整 再次，电力生产设备的使用寿命很长。 电力生产的特点使得新的发供电设备的投入不仅长期影响电力系统的未来 结构及生产情况，也会改变系统中原有设备的运行方式。
（三）电源扩展规划
通常把由 描述的部分叫做电源规划的投资决策子问题。 把由
描述的部分叫做电源规划的生产模拟子问题。 电源扩展规划有不同的模型有不同形式的模型，各种模型在优化技术上， 对于生产模拟子问题的描述差别很大，但对于投资决策子问题的描述则基本相 同。
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能源管理系统的能效分析与优化模型研究
能源管理系统的能效分析与优化模型研究在当今全球能源紧张和环境问题日益严峻的背景下，能源管理系统的能效分析与优化模型成为了提高能源利用效率、降低能源消耗和减少环境污染的关键手段。
能源管理系统能够实时监测和分析能源的使用情况，为企业和机构提供准确的能源数据和有效的优化策略，从而实现节能减排和可持续发展的目标。
能源管理系统的核心在于能效分析，其通过采集和处理各种能源数据，如电能、热能、水能等，来评估能源的利用效率和损耗情况。
这些数据来源广泛，包括能源计量仪表、传感器、智能设备等。
通过对这些数据的整合和分析，可以了解能源在不同环节、不同设备和不同时间段的消耗情况，从而发现能源浪费的问题和潜在的节能空间。
例如，在工业生产中，通过对生产线各设备的能源消耗监测，可以发现某些设备在待机状态下仍消耗大量能源，或者某些工艺环节存在能源过度使用的情况。
在商业建筑中，通过对空调、照明等系统的能源监测，可以发现不同区域的能源使用差异，进而优化能源分配和控制策略。
能效分析不仅关注能源的直接消耗，还需要考虑能源的间接消耗。
例如，生产过程中原材料的运输、加工和储存等环节所消耗的能源，以及设备维护和保养所产生的能源成本。
此外，还需要考虑不同能源类型之间的转换效率和损失，如电能转化为热能、机械能等过程中的效率问题。
在进行能效分析时，需要采用合适的指标和方法。
常见的能效指标包括能源强度（单位产值的能源消耗）、能源利用率（有效利用的能源与总能源的比值）、设备能效比（输出能量与输入能量的比值）等。
这些指标能够从不同角度反映能源的利用效率，为能效评估提供量化依据。
同时，数据分析方法的选择也至关重要。
传统的统计分析方法如均值、方差、回归分析等能够揭示能源消耗的一般规律和趋势。
而随着大数据和人工智能技术的发展，数据挖掘、机器学习等方法在能效分析中的应用也越来越广泛。
这些方法能够处理大规模、多维度的能源数据，发现隐藏在数据中的复杂关系和模式，为能效优化提供更精准的建议。
能源系统的建模与分析
能源系统的建模与分析能源系统是指由能源的生产和消费环节组成的一个相互作用的系统。
能源系统的可持续发展是实现能源安全和环境保护的重要保障，因此对能源系统进行建模和分析，可以帮助了解系统的运行机制，优化系统的性能，并制定相关政策和措施。
能源系统建模是指将一个复杂的能源系统抽象为一组数学模型，以描述系统的结构和运行规律。
能源系统建模可以分为宏观建模和微观建模两种。
宏观建模是对整个能源系统进行综合分析的过程，通过对系统的各个组成部分的相互关系和相互作用进行建模，研究能源的生产、转换、传输和消费等过程。
宏观建模的目标是寻找系统的优化解，并制定相应的决策和政策。
常见的宏观建模方法包括线性规划、非线性规划、动态规划等。
微观建模是对能源系统中的特定部分进行建模和分析的过程，可以研究能源转换设备的工作原理、能源效率等问题。
常见的微观建模方法包括仿真模型、实验室测试等。
通过对微观模型的建立和分析，可以优化系统中的能源转换设备，提高能源利用效率。
能源系统的分析是指通过建立和求解能源系统模型，对系统的性能进行评估和优化的过程。
能源系统分析可以有不同的目标，例如优化能源系统的配置、评估能源系统的可靠性、评估能源系统的经济性等。
常见的能源系统分析方法包括优化算法、风险分析等。
通过能源系统分析，可以指导能源系统的设计和运行，提高能源利用效率和经济效益。
能源系统的建模和分析在能源规划、能源政策制定等领域中具有重要的应用价值。
通过建立能源系统模型，分析能源系统的各个组成部分之间的相互关系和相互作用，可以找到系统的优化解，提高能源利用效率，降低能源消耗和污染。
同时，能源系统的建模和分析还可以指导能源政策的制定，推动可再生能源和清洁能源的发展，实现能源的可持续发展。
综上所述，能源系统的建模与分析是理解能源系统运行机制，优化系统性能，制定相关政策和措施的重要手段。
通过宏观建模和微观建模，以及能源系统的分析，可以提高能源利用效率和经济效益，实现能源的可持续发展。
8 第八章 能源系统工程
主讲：孙伟
2.投入产出表 (1)概念
列昂杰夫解释说“一个表扼要地概括一个经济系统中所有部 门各种投入的来源和所有各类产出的去向，这个表就叫做技入 产出表。” (2)消耗系数
根据投入产出表的平衡关系建立的数学模型称为投入产出模 型，依据平衡关系表的横行和纵行，可以分别建立行模型和列 模型。
在产出方程组中。是以流量的形式表示各个部门之间的投入 产出关系的。可这样定义直接消耗系数：第j部门生产单位产品 所直接消耗第i部门的产品的数量。这个系数反映了国民经济各 个部门之间的生产技术联系。
《能源经济学》 华北电力大学工商管理学院
主讲：孙伟
二、能源系统工程的任务
能源系统工程可以对世界、国家、地区、企业等能源系统进行 预测、分析、规划、管理、评价等，具体说来，可以解决以下 各种问题。
1.能源需求预测
采用能源系统工程中的不同方法，按照历史统计数据、人口 发展趋势、国民经济发展速度、生活水平提高程度，可以对全世 界、世界上某一个地区、国家、省市做出一定期间内的需求预测， 预测的时间可以是今后几年、十几年、几十年等。预测的能源需 求可以是能源总需求量、各种能源的分总需求量、需求的年增长 率等。需求预测是能源生产、开发和规划的基本依据，是能源系 统工程的首要任务。
《能源经济学》 华北电力大学工商管理学院
主讲：孙伟
2、系统工程的含义
系统工程就是从整体的观点出发来分析各类系统的内部关系 及其发展规律。系统工程的理论基础有两大类:一是反映各种系统 内在规律的专业理论；二是反映组织管理客观规律的科学理论， 主要是运筹学、信息学、控制论、系统论和计算机科学等。
系统工程是一大综合科学工程技术门类，横跨自然科学、 社会科学和工程技术。它有许多分支，如社会系统工程、军事 系统工程、教育系统工程等，能源系统工程也是其中之一。
能源经济学(第三版)课件第8章精选全文
入的增加
国内能
能源
能 源 总 需 求
供国内 消费
能源 进口
工业 农业
建筑 业
交通 运输 业
源生产
社 会 产 品
出口
国内 消费 出口
经 济 增 长
……
能源贸易对经济增长的影响机理
能源进口和出口对于国民经济都有促进作用，能源进口的促进作用更大
能源经济学
第八章 国际能源贸易与能源金融
1
目录
8.1 国际能源贸易 8.2 能源金融化与能源期货市场 8.3 能源期货市场的有效性 8.4 能源期货市场的价格风险管理功能
2
目录
8.1 国际能源贸易 8.2 能源金融化与能源期货市场 8.3 能源期货市场的有效性 8.4 能源期货市场的价格风险管理功能
24
目录
8.1 国际能源贸易 8.2 能源金融化与能源期货市场 8.3 能源期货市场的有效性 8.4 能源期货市场的价格风险管理功能
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8.3 能源期货市场的有效性
期货市场功能的充分发挥依赖其市场有效性的高低。 有效市场经常用于描述市场的运行特征，包括市场运行效率
和市场定价效率。
市场运行效率：指市场本身交易营运的效率，即市场的内部效 率；
8.3.2 能源期货市场的价格发现
27
8.3.1 有效市场假设
早期的有效市场理论主要研究证券价格对有关信息 反应的速度及敏感程度。
在有效的能源期货市场当中，能源期货投资者无法 通过利用某一信息集合来形成买卖决策赚取超过正 常水平的利润。从经济学意义上讲，就是指没有人 能持续获得超额收益。
能源管理信息系统及其节能分析模型
能源管理信息系统及其节能分析模型摘要：根据目前在进行能源管理信息的过程当中，如何才能够更好的节约成本，是目前所要研究的一个重要的问题。
因此在本篇文章当中主要分析一下目前能源管理信息系统及其节能分析模型的一个问题来致力于通过现代信息技术加强能源管理信息系统的节能程度。
关键词：能源管理信息系统；节能分析；模型1.前言根据目前对与我国经济的进一步的发展，能源紧缺的问题越来越严重，为了能够更好的促进节能发展，所以说在此篇文章当中，就针对目前能源管理信息系统及节能分析进行一个更好的了解。
来更好的帮助，目前在进行能源管理信息系统当中所出现的问题，提出解决方案来更好的促进能源管理的一个水平。
2.现代能源管理信息系统中的主要信息技术2．1通用分组无线业务?通用分组无线业务(GPRS)是全球移动通信网络技术向第三代移动通信(3G)演进的主流技术和?重要里程碑，被称为2．5代移动通信。
与传统的GsM电路拨号交换相比，GPRS在资源利用效率、交换容量和性能上都有质的飞跃。
目前中国移动的GPRS覆盖范围在中心城市几乎达到了100％，在边远地IX：也达到了8 0％以上，实际应用带宽大约在20～40kb／s，特别适合远程监测等领域的需求。
G1)RS采用TCP／IP协议，非常容易与Internet技术及应用平台整合，将使各种IP技术与服务同移动?通信技术相结合，为用户提供高速高质的移动数据通信业务。
?对重点用能单位进行用能在线监测，是加强节能管理的一项重要工作，也是能源管理信息系统的重要数据来源。
由于用能单位分布范围广，监测点分敞，通过电话线传送数据往往事倍功半，利用GPRS网络进行无线数据传输就成为了重要通信手段。
?2．2数据共享技术?众所周知，科学数据对于科学研究十分重要。
科学数据的获取往往需要投入大量的人力、物力和财力。
能源的运行变化是一个十分复杂的过程，要科学地揭示和描述其变化的规律，也必须要有长序列的数据支持，而且往往是序列越长，数据越有价值。
能源系统模型的研究与优化
能源系统模型的研究与优化能源是现代社会发展的重要基石，它的供给越来越成为国防、经济和社会发展的重要方面。
在消费能源的同时，各国政府和企业也越来越认识到了能源消耗对环境的影响问题。
因此，如何在能源消耗量不断增大的背景下，实现节能减排和提高能源利用效率已成为亟待解决的问题。
能源系统模型是模拟和优化能源系统的一种有效途径。
它通过确定最优能源组合和消耗模式，旨在优化能源系统的结构和效率。
能源系统模型设计应该基于特定的区域和系统特性，包括经济情况、能源资源情况、能源消耗情况等。
在这个基础上，完整、准确地描述能源系统的各个部分，建立其内部的相互依存的关系，以评估相应的能源政策。
常见的能源系统模型包括线性规划模型、动态规划模型和混合整数化模型等。
其中，线性规划模型是能源系统模型中最常见和经典的模型。
该模型是以数学方式来描述能源系统，旨在最小化成本并同时满足各种约束条件。
动态规划模型通常用来解决能源系统的动态优化问题，即如何在时间序列间平衡能源供需和提高能源利用效率。
混合整数化模型则是对线性规划模型的补充，通过加入整数变量，可以更精确地描述实际问题。
然而，能源系统模型的建立需要大量的数据支持，如能源市场情况、资源分配情况等。
因此，完善的能源数据系统是建立能源系统模型的基础。
现今，各国已建立了不同程度的能源数据系统，如美国的“能源信息管理局”和我国的“能源统计年鉴”。
但是，在实践应用中，能源数据的质量也是一个关键问题，不完整或不准确的数据会导致模型的失误。
为了应对不断变化的经济和能源市场，能源系统模型的优化也需要不断进行。
从单纯的成本优化到多目标优化的转变，再到考虑环境因素的综合优化，能源系统模型的研究已经进入了一个全新的阶段。
其中，环境可持续性已经成为能源系统模型优化的重要内容，例如减少碳排放、提高能源效率等。
在能源模型优化的研究中，智能算法也是一块备受关注的领域。
与传统的线性规划模型不同，智能算法不需要事先准备好大量数据和先验知识，可以根据实际数据来进行学习和优化。
能源大模型 解释
能源大模型解释能源，这可是个超级重要的话题，就像我们身体里流淌的血液一样，支撑着我们生活的方方面面。
那啥是能源大模型呢？您可能会好奇，这是不是个特别高大上、特别难懂的东西？嘿，其实不是啦！您想想，咱们每天用的电，开的车，烧的煤，这不都是能源嘛。
能源大模型呢，就像是一个超级大脑，把所有这些能源相关的信息、数据、规律啥的，都给整合起来，分析得明明白白。
比如说，它能告诉我们，某个城市在未来一段时间里，用电的需求会怎么变化。
是会像夏天的气温一样直线上升，还是会像冬天的寒风一样慢慢下降？这可关系到发电厂得准备多少电，能不能保证咱们家里的灯一直亮着，空调一直吹着，对吧？又比如说，它能预测一下，哪种新能源的发展前景最好。
是太阳能像火箭一样一飞冲天，还是风能像千里马一样稳步前进？这对那些投资新能源的企业和政府来说，可是至关重要的决策依据。
再比如说，能源大模型还能帮咱们搞清楚，怎么才能更节省能源，怎么才能让环境受到的污染更小。
您想想，如果大家都能合理使用能源，那不就像给地球做了个美容，让它变得更健康、更美丽了嘛！您看，能源大模型可不是那种摆在实验室里，只能让人看看的花架子。
它就像一个贴心的管家，帮咱们把能源的事儿安排得妥妥当当。
那它是怎么做到这些的呢？其实啊，它就像一个勤劳的小蜜蜂，不停地收集各种能源的数据，什么用电量啦，能源价格啦，新技术的研发进度啦。
然后呢，它再用超级厉害的算法和模型，把这些数据变成有用的信息和预测。
这是不是有点像大厨做菜？把各种各样的食材收集起来，然后用精湛的厨艺，做出一道道美味佳肴。
能源大模型就是这样，把那些看似杂乱无章的数据，变成了对咱们有用的“能源大餐”。
不过，您可能会担心，这能源大模型准不准啊？万一出错了咋办？这就好比天气预报，有时候也会不准，但大多数时候还是能给咱们提供参考的，对吧？而且，随着技术的不断进步，能源大模型也会越来越聪明，越来越准确。
总之，能源大模型就是咱们在能源领域的好帮手，能让咱们更好地利用能源，让生活变得更美好。
第八章 能源系统模型解析
第一节 概述
利用模型对现有能源系统的分析，实际上是通过计算机 计算，进行各种方案的试验，从中选取最优的运行方式，或 者改进它的性能。因此，这是一种不影响正常生产的、最为 经济的试验方法。只要模型符合实际，分析的结果是可信的。
6、地球上非再生能源的储量有限，各国的能源资源的情况 也不同。每个国家根据能源资源的情况，均制订了相应的能 源政策。在能源模型中，也需要考虑到能源政策的约束。
由此可见，要建立一个完善的能源模型是相当复杂的，牵 涉的方面很广，需要考虑的因素很多。在建立模型以前，需 对系统作全面的分析，再作合理的简化。
第二节 能源统计模型
第二节 能源统计模型
上述的回归方法是把变量xi同等看待，认为均与y有关。
基于这一假设，去求各个回归系数。但是，实际上各个变量 的影响程度是不同的，有的变量影响并不显著，真正重要的 变量也可能不多。如果将它们同等看待，既降低了计算效率， 还会影响计算精度。因此，较好的方法是采用逐步回归的方 法。借助计算机，逐个筛选最重要的变量，通过显著性检验， 保证入选的每一个变量都是真正重要的。如果检验结果表明 已不显著，逐步回归的计算过程就告结束。由于不重要的自 变量始终不进入回归方程，所以可以提高计算效率。逐步回 归法的计算程序可以从有关的统计方法的书籍中找到。
第二节 能源统计模型
（二）一元非线性回归分析 具体是什么样的函数关系，
可以根据实验点的散布图，再加 上经验，估计函数的形式。例如，
加热炉的燃料消耗量B将随产量
P的增加而增加。但是，就单位
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第一节 概述
系统模型的建立过程 如图8-1所示。在物理模型 中，方程式的系数和常数 往往需要收集大量的数据， 经过统计分析后才能得出； 有些变量之间的关系过于 复杂，只能通过回归分析， 建立一个统计模型。因此， 在建模过程中，收集整理 数据是工作量最大、又是 十分重要的工作。
第一节 概述
求解模型的计算需要以计算机为工具，也只有计算机的 发展才使复杂的、大规模的系统问题的求解有了可能。对于 不同类型的模型，各自有相应的求解方法。现在已经开发出 许多实用的计算程序。对于不同的系统，需要根据模型的类 型，选择合适的求解方法。
生产辅助环节是将外购的原材料加工成生产所需的辅助 原材料，例如耐火材料、生石灰以及钢锭模等生产备件。这 些物质本身并不提供能量，属于非能源物质。但是，在生产 这些物质的过程中也需要消耗一定的能量，所以称为第一类 载能体。
节约这些物质的消耗也间接地节约了能源，所以也应包 括在企业的能源模型之内。但是，相对来说它们的能耗较少， 可作一般的、粗略的描述。
冶金企业是耗能大户，消耗的能源品种多，同时又产生 二次能源，还有各种动力消耗、各个生产环节联系密切，构 成一个复杂的能源系统。各工序间的协调作用很大程度上左 右着整个企业的能耗水平。因此，必须建立整个企业的能源 模型来分析冶金企业的用能的最优问题。
第一节 概述
钢铁联合企业的各个生产工序和生产部门之间的关系如 图8-2所示。它可以划分为能源转换环节、主流程生产环节 和生产辅助环节三大部分。能源转换环节包括炼焦、动力等 部门。它将外购能源转换成生产所需的焦炭、焦炉煤气、蒸 汽、鼓风、供水、氧气、压缩空气、电力等二次能源产品。 这些产品本身可以提供能量，而在获得这些产品的过程中又 要消耗掉一部分能量，通常称为第二类载能体。
第一节 概述
主流程生产环节包括选矿、烧结(包括球团)、炼铁、炼 钢和轧钢五个主要工序，相互之间紧密衔接。它的能耗约占 企业总能耗的75％，是企业能源模型描述的重点。在主流程 生产中，除生产出中间产品和最终产品外，还产生出高炉煤 气、转炉煤气以及余热回收产生的蒸汽等能源副产品，可供 全厂其他工序和部门使用，图中用虚线箭头表示。
6、地球上非再生能源的储量有限，各国的能源资源的情况 也不同。每个国家根据能源资源的情况，均制订了相应的能 源政策。在能源模型中，也需要考虑到能源政策的约束。
由此可见，要建立一个完善的能源模型是相当复杂的，牵 涉的方面很广，需要考虑的因素很多。在建立模型以前，需 对系统作全面的分析，再作合理的简化。
建立的模型只有在基本能反映系统特性时，用它分析系 统所得的结果才能指导实际．否则就毫无意义。因此，在求 解过程中，需要检验模型的准确性，如果与实际的偏差太大， 需要对模型作进一步修正。
第一节 概述
利用模型对现有能源系统的分析，实际上是通过计算机 计算，进行各种方案的试验，从中选取最优的运行方式，或 者改进它的性能。因此，这是一种不影响正常生产的、最为 经济的试验方法。只要模型符合实际，分析的结果是可信的。
能量有效利用
第八章 能源系统模型
云南师范大学能源与环境学院 胡志华
内容简要
本章概述了能源系统模型的特点、模 型建立过程及模型求解方法；对能源统计 模型、能源系统网络模型、能源系统线性 规划模型、能源投入产出模型进行了详细 的阐述分析，并简述了能源预测技术。
第一节 概述
一个大型企业的各个生产环节紧密相连，企业的能耗水 平不仅取决于各个单体设备的节能工作的好坏，还与各个生 产工序、各个车间之同的生产协调有关。有的措施从局部来 看是节能的，但从总体来看不一定节能。例如，提高钢坯的 出炉温度可以减少轧制电能的消耗，但是它将增加加热炉的 燃料消耗，并且会增加钢坯的氧化烧损；降低精矿粉的品位 可以减少选矿工序的能耗，但是它将增加炼铁工序的能耗。 因此，全面的、完善的方法应从系统观点出发，对事物进行 分析与综合，从各种可行方案中选取最优的方案，以达到总 体最佳效果。换句话说，需要用系统工程的方法分析能源系 统，解决能源系统的优化设计、最优规、最优控制和最优 管理问题。这是一门多学科的综合性工程技术。
第一节 概述
第一节 概述
能源系统的大小取决于研究对象的范围。可以是一个工 序，一个企业；也可以是一个部门，一个地区；还可以大至 整个国家，甚至世界规模的系统。对于复杂的大系统，先可 以分解成较小的子系统，再综合成大系统。
分析研究系统的基础是建立系统的数学模型。也就是要 寻找系统内部的规律以及与外部的关系，用数学方程式的形 式表达出来。模型要能正确地反映实际的物理状况与过程。
第一节 概述
由于影响实际系统的因素很多，模型要建立得十分精确、 并与实际完全等价是做不到的。因此，模型只能是实际系统 的一种理想化的近似和简化表示。模型过于复杂反而使问题 不易求解，甚至无法求解，这样的模型再精确也毫无实际意 义。模型过于简单则与实际差距较大，求解结果不精确，也 不能指导实际。
因此，系统与模型并没有一一对应的关系，同一个系统 可以用不同的模型来描述。模型在实践验证的过程中，还可 以不断地改进和完善。
第一节 概述
能源系统模型有以下特点：
1、能源系统与非能源生产系统关系密切，不可分割，能源 系统是为生产提供所需的能量。因此，在建立能源系统模型 时，离不开与生产有关的变量以及它们之间的相关关系。
2、能源产品的种类很多，相互之间可以有条件地替换。例 如，加热炉既可以选择烧煤气，也可以以重油为燃料；锅炉 既可以烧煤粉，也可以烧煤气。因此，相互之间有着复杂的 关系。
3、同一种能源由于产地不同，考虑运输费用等因素，价格 也有差异。从经济观点看，需要按不同种的能源分别考虑。
第一节 概述
4、对非能源产品及原材料，由于它们在生产过程中也需 要消耗能源，因此，从总体观点，也需要考虑在消耗这些物 资过程中的间接能源消耗。
5、不同的能源在使用过程中，对环境造成的污染程度不同， 防止污染措施的费用也不同，在能源模型中，往往需要同时 考虑对环境的影响以及环境法的限制。