能源是城市运行的重要支柱,在城市能源需求日益增长的同时,环境污染、能源供需不平衡的问题不断加剧。因此,对建设具有更高能源利用效率、更多清洁能源接入的城市能源系统的需求愈发迫切。随着智慧城市和智慧能源概念的提出,面向城市范围内能源应用的城市智慧能源系统被认为是解决城市能源使用问题的一种方法。对于城市智慧能源的概念,目前还处于较为模糊阶段,本文将对城市智慧能源系统的概念,进行深入研究。城市智慧能源系统概念设计包括定义内涵、信息物理架构、功能架构、评价体系四个部分。研究城市智慧能源系统的定义内涵。从城市功能出发,分析智慧城市建设对城市能源系统的需求,分析城市智慧能源系统多能互补的运行特征;以此为基础,从唯理主义的角度,对城市智慧能源系统的概念进行分析,逐步引出城市智慧能源系统的定义;接着分析了相关工程系统理论与城市智慧能源系统的关系,分析相关专家学者、政府报告、相关规范对智慧能源和城市智慧能源的解读;最后对本文关于城市智慧能源系统观点进行总结。研究城市智慧能源系统的信息物理架构。多能互补和信息技术的充分利用是城市智慧能源系统的重要特征,调研了多种能源相互转化的技术现状和技术前景,调研支持城市智慧能源系统发展所需的信息通信技术;以此为基础分析城市智慧能源系统的架构决策,基于CPS理论,建构城市智慧能源系统的信息物理架构。研究城市智慧能源系统的功能架构。调研了多种能源互补的运行方式、源网荷储协同优化运行、能源综合服务等应用场景,明确城市智慧能源系统的功能应用;结合工程系统理论揭示的系统功能,提出基础支撑功能、能源系统安全、能源协同控制、数据服务和智能服务、能源交易市场五个模块组成的功能架构。研究城市智慧能源系统的评价体系。分析了以提高城市智慧能源系统综合效率、能源供需协调能力和清洁能源就近消纳能力等为目标的城市智慧能源系统的评价方式;结合城市智慧能源系统的功能架构,提出城市智慧能源系统的评价指标体系,最后对城市智慧能源系统的综合评价方式进行分析。城市智能能源系统的功能应用案例说明。分析了源网荷储协同优化运行的微电网在城市智慧能源系统概念框架下的运行方式。之后对其中的一个子应用,微电网配置优化进行了详细的说明和算法的验证。城市智慧能源系统的仿真平台的设计与实现。将本文提出的城市智慧能源系统概念体系以程序的方式进行展现。进行了需求分析、总体设计、详细设计和编码实现,智能点的扩展性为模拟诸多场景留下了可能性,本文使用一个简单例子来演示仿真平台的使用。