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综合能源系统架构解析
2025/05/28·StepFun can make mistakes, check important info.
给我画出这个架构图
Reason
思考过程

好的,我现在需要根据用户之前提供的详细描述,来绘制综合能源系统(IES)的架构图。用户之前已经给出了系统的各个组成部分和层次,我需要将这些内容整合成一个清晰的可视化结构。

首先,用户提到的架构图是分层级的,分为能源供给侧、存储与调节层、需求侧资源层、多能耦合网络和市场和优化层。我需要确保每个层次都有明确的模块,并且各模块之间的连接关系要准确。

能源供给侧包括清洁电源(光伏、风电)、低碳传统能源(带CCS的燃气轮机)和多能转换枢纽(如P2G设备)。这部分需要放在架构图的顶部或左侧,作为能源的源头。

接下来是存储与调节层,包含储氢、储碳装置和V2G电动汽车。这些存储设备应该位于供给侧和需求侧之间,起到缓冲和调节的作用。可能需要用箭头表示能源的流动方向,比如从光伏/风电到储氢装置,或者从燃气轮机到储碳装置。

需求侧资源层有可调电负荷和碳足迹追踪系统。这部分应该位于架构图的右侧或下方,展示用户侧的参与。需要包括工业、商业负荷,以及智能电表和碳账户的连接。

多能耦合网络涉及电力、天然气、热力网络的互联,能源路由器在这里起到关键作用。这部分可能需要用不同的线条或颜色表示不同的能源网络,并显示它们如何通过路由器进行协同传输。

市场和优化层包括碳市场交互和数据驱动的优化。这部分可能放在架构图的底部或右侧,展示经济信号和优化算法的反馈机制。

需要注意的是,用户提到架构图中的碳能流闭环,即CO₂从燃气轮机捕获,通过P2G合成甲烷,再参与交易或燃烧。这需要形成一个循环箭头,体现闭环过程。此外,双向互动机制如V2G和可调负荷的价格信号,需要用双向箭头表示。

由于用户无法直接生成图像,我需要用文字描述来代替实际绘图,并确保每个部分的位置和连接清晰。同时,可能需要建议用户使用专业绘图工具,如Visio或Lucidchart,并参考相关文献中的拓扑图示例。

最后,检查是否有遗漏的组件,比如余热回收装置、电转气设备的细节,以及多目标优化算法的具体应用。确保所有提到的部分都涵盖在内,结构合理,逻辑连贯。

由于我无法直接生成图像,以下为基于描述的架构图文字示意,您可依据此结构用绘图工具(如Vislio、PPT或Lucidchart)绘制:


综合能源系统(IES)架构图示意

布局方向:从左至右为能源流向(供给侧→传输→需求侧),纵向分层为物理层与市场/数据层。


1. 左侧:能源供给侧

  • 顶部模块
    • 光伏/风电机组(标注渗透率35%+)→ 接入电力网络。
    • 燃气轮机(带CCS)→ 捕集CO₂,输出电/热,并连接至储碳装置。
  • 底部模块
    • 电转气(P2G)设备:接收电力→电解水制氢→合成甲烷(需CO₂输入)→输出至天然气网络。
    • 余热回收装置:连接燃气轮机,输出热力至热网。

2. 中部:多能耦合网络

  • 能源路由器(核心节点):
    • 输入:电力(来自光伏/风电/P2G)、天然气(来自P2G/外部气网)、热力(余热/燃气轮机)。
    • 输出:通过电/气/热网络传输至需求侧。
  • 网络连接
    • 电力网络(蓝色箭头)→ 连接储能及负荷。
    • 天然气网络(黄色箭头)→ 连接储碳及P2G。
    • 热力管网(红色箭头)→ 连接工业/商业用户。

3. 右侧:需求侧资源层

  • 上层:可调电负荷
    • 工业柔性负荷(如可中断生产线)、商业空调负荷(标注需求响应信号)。
  • 中层:电动汽车(V2G)集群
    • 充放电桩→ 双向电力交互(绿色双向箭头连接电网)。
  • 下层:碳计量与用户交互
    • 智能电表 → 碳足迹追踪模块 → 个人碳账户(标注碳配额交易)。

4. 底部:存储与调节层

  • 储氢装置(横向跨左中右):
    • 接收光伏/风电过剩电力→储存氢气→供给P2G或燃气轮机。
  • 储碳装置(连接燃气轮机与P2G):
    • 存储CO₂→ 供给P2G合成甲烷或参与碳交易(标注碳市场流向)。

5. 顶部:市场与优化层

  • 碳市场交互模块
    • 碳配额交易、碳税成本计算(连接至系统优化模型)。
  • 数据驱动优化引擎
    • 输入:气象数据、用户行为数据、碳价波动 → 输出:多目标优化调度指令。
    • 算法标注:谱聚类场景生成 → 混合整数规划求解。

关键箭头标注

  • 碳流闭环:燃气轮机→CCS→储碳→P2G(合成甲烷)→燃气轮机(燃烧)。
  • 双向互动:V2G与电网(电力双向流动)、碳价信号→需求响应(虚线红色箭头)。
  • 多能协同:能源路由器向各网络分配电/气/热(多色箭头分支)。

工具建议

  • 使用分层框图(Layered Architecture)表达物理与市场层;
  • 用不同颜色区分能源类型(电-蓝、气-黄、热-红、碳流-灰);
  • 添加图例说明符号含义(如储能图标、双向箭头等)。

如需具体示例,可参考文献《电-气-热-碳耦合系统优化调度模型》中的拓扑图设计。