PyPSA电力系统分析简介

PyPSA代表“用于电力系统分析的Python”。它发音为“pipes-ah”。

PyPSA是一个免费的软件工具箱，用于模拟和优化现代电力系统，包括具有机组组合，可变风能和太阳能发电的传统发电机，存储单元，与其他能源部门耦合以及混合交流和直流网络等功能。 PyPSA旨在通过大型网络和长时间序列很好地扩展。

截至2018年，PyPSA正在大力发展，因此建议在生产环境中使用时要小心。某些API可能会更改 - 每个PyPSA版本中的更改都列在发行说明中。

该项目由卡尔斯鲁厄理工学院自动化与应用信息学研究所的能源系统建模小组负责维护。该小组由Helmholtz协会资助，直到2024年。之前的版本由FIAS的可再生能源小组开发，用于CoNDyNet项目的模拟，由德国联邦教育和研究部（BMBF）资助，作为Stromnetze研究的一部分。倡议。

PyPSA做了什么和不做什么（目前）

PyPSA可以计算：

• 静态功率流（使用完整的非线性网络方程和线性网络方程）
• 线性最优潮流（电网的最低成本优化和网络约束内的存储调度，使用线性网络方程，在几个快照上）
• 安全约束的线性最优潮流
• 总电力/能源系统最低成本投资优化（使用线性网络方程，同时在多个快照上优化发电和存储调度以及对发电，存储，传输和其他基础设施能力的投资）

它有以下模型：

• 网状多个连接的交流和直流网络，交流和直流网络之间的可控转换器
• 在pandapower中实现之后的行和变换器的标准类型
• 具有单位承诺的传统可调度发电机
• 具有随时间变化的电力可用性的发电机，例如风力和太阳能发电机
• 存储单元具有效率损失
• 简单的水力发电，流入和溢出
• 与其他能量载体耦合
• 可以构建更复杂资产的基本组件，例如热电联产（CHP）单元，热泵，电阻热电（P2H），电力燃气（P2G），电池电动汽车（BEV） ）等;这些中的每一个都在实施例中说明

很快会添加的功能特性：

• 多年投资优化
• 使用摆动方程进行简单的RMS模拟
• 分布式有功功率松弛
• 在GridCal之后的复平面中使用解析延拓的非线性潮流解决方案

可能在未来添加的功能：

• 短路电流计算
• 动态RMS模拟
• 小信号稳定性分析
• 基于Web的交互式GUI与SVG
• OPF具有完整的非线性网络方程
• 动态EMT模拟
• 负载流量不平衡
• 转而使用Julia

线路负荷

区域边际电价

无功馈入

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混合交直流电网

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与其他软件对比

PyPSA不像其他电力系统仿真工具那样功能齐全，例如基于Matlab的免费软件PSAT或商业软件包DIgSILENT PowerFactory。

然而，对于具有可变可再生能源和/或存储和/或混合AC-DC系统的若干时间快照的功率流和最佳功率流，它提供了Python的灵活性和自由软件的透明性。

另一个Python电源系统工具是PYPOWER，它基于基于Matlab的MATPOWER。 与PYPOWER相比，PyPSA具有更易于使用的数据模型（pandas DataFrames而不是numpy数组），支持时变数据输入，并支持使用AC和DC的多重连接网络。 PyPSA使用PYPOWER的一些稀疏矩阵结构。

各种电力系统仿真工具比较

https://arxiv.org/pdf/1707.09913.pdf