国家电网、电规总院、特斯拉都在用：万能仿真工具PLEXOS

报道：就是那个在“改变世界”的道路上狂奔不止的特斯拉，2017年在南澳大利亚建设了世界最大规模的电池储能系统，与当地一个大型风电项目联合运行。

这个大型储能项目的落地在彼时轰动全球，而专业人士在思考的是：大规模储能电池组的建模，以及和风电场的联合优化运行，特斯拉靠什么来完成？怎么实现盈利？

也许你觉得单个能源项目的建设与运营不难，那一个省市、一个国家的能源项目呢？

南非国家电力公司ESKOM是南非综合能源规划(IRP)的主要制定者，编制这样一份重要的国家能源规划，其中的电网规划、发电装机规划、能源价格预测……，该如何才能做到科学决策？

同样，美国、印度、智利、澳大利亚、中国等所有国家的能源规划、电力规划、可再生能源规划的制定，都需要回答类似的问题。

能源行业参与角色众多，市场机制和边界条件各不相同，从一家能源企业到一个决策制定机构，从单个能源项目到一个国家布局，不同角色在不同细分领域面临着各式各样的问题，神奇的是，他们都使用了同一把万能钥匙：能源市场仿真分析软件PLEXOS。

万能的PLEXOS

上文提到的特斯拉南澳储能项目采用了PLEXOS进行评估与优化运营，该项目第一整年运营报告显示，在一年中，该储能系统已为项目方赚取了大约4000万美元，达总投资额的60%。

南非ESKOM说，“PLEXOS一直是我们在制定南非综合能源规划时最让人满意的工具。它的随机优化选项让我们为建立下一个综合能源规划提供了十足的信心，因为我们需要知道答案的问题，PLEXOS都帮我们回答了。”

“从市场建模到规划、预测和优化，PLEXOS一直是我们进行此类分析的一体化工具，凭借其完美设计的用户界面，我们在解决复杂问题时省去了大量的精力，特别是PLEXOS快速灵活的建模能力为我们节省了大量的时间。”土耳其ETRM能源咨询公司表示。

PLEXOS究竟是什么？凭什么能够赢得诸多重要客户的青睐。

这是由澳洲Energy Exemplar公司开发的一款能源电力仿真建模分析软件，Energy Exemplar坚持持续开发，仅在过去两年中对PLEXOS的投资就超过了1亿美元。基于数学模型来进行优化和预测，PLEXOS能提供最新的数据、视觉图表和分布式计算方法来为电力、水力和天然气提供强大和高效的仿真解决方案。

PLEXOS是业界领先的综合能源系统建模和优化解决方案的软件，可以在满足需求并遵守技术和财务约束的同时，进行技术经济优化，使系统成本最小化。主要包含四个应用方向：

▶运营优化：可以完成日前/次分钟-次小时级别市场价格预测；

▶规划和危机管理：资源规划，风险管理，投资组合优化；

▶市场分析：能源和市场的价格预测，可再生能源并网；

▶输电网络分析：输电线路扩展，系统安全性和充足性分析。

PLEXOS建模高度自由化，模拟的对象可以是电、水和天然气，这类对象可以单独建模，也可以一起建模，从而形成一个协同优化方案，适用于不同类型的能源生产者与消费者。

纵向来看，PLEXOS既可以迎合市场机制进行短时的调度优化，也可以通过分析预测完成中长期的能源规划；横向来看，PLEXOS覆盖天然气、风电、光伏、太阳能、氢能、电动汽车等几乎所有能源技术类型，同时包含财务建模和金融风险分析，是能够贯穿能源发展全生命周期的万能软件。

PLEXOS的功能全面，应用场景众多，在仿真建模的灵活性、建模效率、仿真能力、运算能力和高级分析上处于行业领先地位，因此俘获了全球范围内超过62个国家的300多个公司客户，是能源行业使用人数最多的仿真软件之一。

PLEXOS在全球范围内的应用业绩不胜枚举，客户包括国际知名的新能源投资商、发电企业以及能源管理部门、输电系统运营商等。例如，CLP(香港中电)采用PLEXOS制定了降低燃料成本的方案，全年节省燃料成本高达6%；三菱重工使用PLEXOS对Bandirma 936MW的联合循环电厂进行调度优化，以提升生产的灵活性，增收降本，为量化这一优势，三菱在PLEXOS中开发了数字孪生，通过该模块计算得出，使用PLEXOS辅助市场增加市场收入高达65万美元/年，降低成本数为23万美元/年......

PLEXOS电力系统规划

在现阶段，中国能源体系尤其是电力系统兼具计划和市场的特点，但有一个明显趋势是，中国电力系统中的市场元素正在不断增强，在碳达峰碳中和目标、十四五能源发展等关键政策背景下，做好规划是中国能源市场长期可持续发展的第一步。

PLEXOS采用了更加合理的仿真模型，可以执行多任务建模，尤其适用于能源系统中长期规划以及区域能源整体规划的建模与分析，类似南非ESKOM等国家和地方能源主管部门、电网公司、大型电力集团、规划设计院等都可以采用PLEXOS进行科学规划。

电力规划设计总院是PLEXOS在国内目前的主要用户之一。电规总院2019年7月主导编写的《中国电力系统转型报告》就使用了PLEXOS进行建模分析，通过捕捉中国的发电组合、电力需求、市场规则和跨区域输电网络的合理水平，开展了对中国2035年电力系统的一系列详细模拟，根据模型结果高度概括出了中国未来电力系统的不同发展路径。

另一个案例是，基于江苏省的电力系统现状，依据国家电网江苏电力公司经济技术研究院对未来的电力需求预测结果，使用PLEXOS软件对江苏省的电力系统进行了不同情景下的长期发展规划仿真模拟。

根据负荷预测结果分析可再生能源在未来电力系统中的比重，PLEXOS软件预测，2030年江苏用电量将达到905TWh，进口电量占比将保持在26%左右，核电将占3%左右。在基准、平衡和激进的不同情景下，风能和太阳能发电比例将从2018年的4%分别提高到2030年的11%、20%和30%。到2030年，化石燃料发电的比例将从2018年的72%下降到基准情景下的60%，平衡情景下的51%和激进情景下的41%。

▲基于PLEXOS的江苏省电力系统仿真结果

基于该仿真结果，电规总院给出相对应的电力系统发展指导建议，经中芬两国多个组织与专家共同研究形成了《江苏省电力系统灵活性提升展望白皮书》，从积极开展存量煤电灵活性改造、推动多种形式的调峰电源建设、加强跨省跨区电力互联互济、充分开发需求侧响应资源潜力、加快电力现货市场建设、完善电力辅助市场建设等六方面对电力系统灵活性改造提出了相关建议。

PLEXOS可再生能源仿真优化

PLEXOS可以提供几乎所有可再生能源的技术选项，基于高精度的建模仿真提供投资优化方案，并通过次小时级的模拟指导交易决策。

针对可再生能源系统，PLEXOS可以计算每小时甚至逐分钟的发电量，从而通过综合考虑可再生能源、储能电池系统和其他资源的投资决策来释放市场上真正的可再生能源潜力。

此外，PLEXOS通过使用随机优化技术彻底革新了可再生集成模型，随机优化允许PLEXOS在指定项目的建造决策时考虑与可再生能源发电量预测相关的不确定性，从而得到一个统一、可行的扩展计划，该计划可最大程度地降低电力系统的运营成本。

PLEXOS在储能、电解制氢、电动汽车等新兴技术方面，始终保持着技术领先性。以储能为例，PLEXOS可以提供储能技术所有的长期和短期模型需要，长期应用方面可以进行输配电网延期的成本效益分析、评估减少输电拥塞的潜在好处、模拟电网稳定性和减少输电损耗；短期应用方面可以使用次小时级仿真来解决按时间顺序的机组优化组合问题、可以针对不同时段的能源需求优化竞价策略、分析和评估能源市场和储备市场中的收益率、对可再生能源实现负荷平衡、平滑和调峰进行仿真分析。

当下，对于“风光水火储”、“源网荷储”两个一体化项目开发，可由开发商与当地电网公司及其下属规划院或电科院早期接触，由开发商提供当地风光资源评估，使用PLEXOS为规划开发提供技术支持；同时由电网公司提供负荷数据、电力规划等电力系统信息，双方形成先进技术与基础数据的优势互补，实现对大规模基地项目的精准化规划。在此基础上，参与的开发商享有后续基地项目的优先开发权，从而实现自身的收益兑现。

总的来看，PLEXOS是能源市场上唯一具有超高清建模功能的仿真软件，涵盖电力、天然气可再生能源、水利等多能源系统，覆盖能源电力规划、输电规划、可再生能源项目开发、电力需求建模、储能建模和联合优化、辅助服务优化、调度优化等多应用需求。今天，用户依托PLEXOS可以做出最准确的预测和最佳的决策，来确保能源系统不仅满足当前的需求，也可以满足未来的需求。 

▲PLEXOS目前的主要用户

如果要细究PLEXOS的具体功能，我们要说的还有很多。这是一款强大的堪称万能的综合仿真分析软件，适用于能源行业几乎所有领域的企事业单位。不同领域的单位有着不同的需求，Energy Exemplar公司为更好地服务中国市场，现已委托北京瑞科同创能源科技有限公司为其在中国地区的独家代理。如果你认为这款软件可能能解决你工作中遇到的棘手难题，让你的工作更加高效，现在就可以与瑞科科技取得联系。

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