耦合度
综合能源系统能源耦合度及其对运行域的影响
前言
综合能源系统（Integrated Energy Systems，IES）是指在区域范围内综合利用多种能源形式和能源设施，以实现高效、可靠、安全、环保的能源供应和利用。综合能源系统中各种能源设施的耦合程度是综合能源系统的重要特征之一，而能源耦合度则是衡量综合能源系统能源设施间相互作用强弱的关键指标之一。我们将围绕综合能源系统的能源耦合度及其对运行域的影响进行深入探讨。
一、综合能源系统及能源耦合度概述
1.1 综合能源系统的特点
综合能源系统（Integrated Energy Systems，IES）是一种将多种能源形式和能源设施进行协同集成，以实现高效能源供应和利用的系统。综合能源系统的特点主要包括以下几个方面：
（1）多能源供应：综合能源系统可集成多种能源形式，如化石能源、可再生能源、核能等。
（2）高效能源利用：综合能源系统可以通过多能源协同集成和优化配置，实现能源的高效利用。
（3）高效节能减排：综合能源系统可以通过能源间的协同作用，实现节能减排目标，提高环保性。
（4）安全可靠：综合能源系统具有多重备份和多层次保护措施，保证能源供应的安全可靠性。
1.2 能源耦合度的定义
能源耦合度是综合能源系统中能源设施间相互作用的指标，它反映了不同能源设施间相互影响的程度。能源耦合度的计算方法主要有两种：一种是基于能量转换效率的计算方法，另一种是基于热耗散的计算方法。
在综合能源系统中，能源耦合度可以分为内部能源耦合度和外部能源耦合度。内部能源耦合度是指综合能源系统内不同能源设施之间的能量转换和能量互补作用程度，包括热电耦合、热力耦合、电力耦合、气力耦合等；外部能源耦合度是指综合能源系统与外部能源系统之间的耦合度，如电力系统、天然气系统、热力系统等。
二、能源耦合度对综合能源系统的影响
能源耦合度是综合能源系统运行的重要指标之一，它的大小直接影响综合能源系统的能源利用效率和经济性。具体来说，能源耦合度对综合能源系统的影响主要体现在以下几个方面：
2.1 能源利用效率的提高
能源耦合度的提高可以促进综合能源系统内部不同能源设施之间的能量转换和能量互补作用，从而提高能源利用效率。例如，通过热电耦合技术，将发电厂的余热利用于供热，可以使综合能源系统的能源利用效率提高20%左右。
2.2 能源成本的降低
能源耦合度的提高可以优化综合能源系统的能源配置，减少能源浪费，从而降低能源成本。例如，通过热电耦合技术，将发电厂的余热利用于供热，可以降低供热成本，并提高供热的可靠性。
2.3 能源安全性的提高
能源耦合度的提高可以增加综合能源系统的能源供应保障能力，提高能源供应的安全性。例如，通过电力和天然气联合供应系统，可以提高综合能源系统的能源供应稳定性，并降低能源供应风险。
2.4 环境保护效果的提高
能源耦合度的提高可以促进综合能源系统内部的能量互补和协同作用，从而降低能源的消耗和环境污染。例如，通过光热联合发电系统，可以将太阳能和热能有效利用，减少二氧化碳排放，降低环境污染。
作者观点：
综合能源系统的能源耦合度是综合能源系统内部各能源设施之间相互协调和互补的体现，是提高能源利用效率、降低能源成本、提高能源供应保障能力和促进环境保护的重要手段。然而，在提高能源耦合度的同时，也需要考虑能源系统的稳定性、可靠性和安全性等因素，进行合理的运行规划和管理，以实现综合能源系统的可持续发展和应对能源挑战的需要。
参考文献：
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胡泽钦, 贾丽霞, 郭伟, 等. 能源耦合度与能源系统运行关系研究综述[J]. 化工自动化及仪表, 2019, 46(3): 1-6.
耦合度是什么意思
在建设信息系统的基础架构时，很多人都遇到“超融合”和“虚拟化”两种解决方案。它们都可以用来构建私有云，也兼容混合云。但它们之间到底有什么区别呢？
1、概念上的不同虚拟化通常是指通过软件技术创建服务器、存储、网络等基础设施的虚拟表现形式。这使得IT组织能够在单个服务器上运行多个虚拟系统（以下简称VM），让计算资源的利用率得到了最大化的使用。
超融合通常是指通过软件来定义整个基础架构，包括了传统数据中心的所有的要素：计算、存储、网络以及管理。它集成了服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化、统一管理功能。这使得IT组织可以简单轻松地搭建自己私有云基础设施。
★从概念上看，超融合是包含了虚拟化的所有能力，并扩展了更多的软件定义能力，更加接近于私有云。
2、耦合度、复杂度不同在虚拟化解决方案中，一切都是自由的，也是松耦合的。当然选择多了，复杂度就变高了。
虚拟化软件可以自由选择，既可以选择业界一流的vMware vsphere，也可以选择基于KVM的OpenStack软件而服务器只需要选择标准的X86服务器即可。为了兼容性和稳定性，一般选择Intel或AMD的同一代CPU系列即可。存储方面可以采用传统的集中存储，也可以直接利用服务器的硬盘来构建虚拟存储。网络方面可以利用虚拟化软件将服务器的网口构建出虚拟交换机。物理交换机和传统数据中心保持不变。在超融合解决方案中，为了更加简单易用，软硬件基本上采用厂商最佳实践方式来实现。交付基本是采用超融合软硬一体机来交付的，用户无需过多的考虑，复杂度变低了很多。
超融合软件：一般包含了服务器、存储、网络的虚拟化软件。业界有采用OpenStack+Ceph+Neutron来实现的，也有用vmware vsphere+vSAN+NSX来实现。特别注意的是，存储器基本上采用服务器上的硬盘来构建虚拟存储。硬件资源：通常采用高密度的X86服务器，通常选用“多子星”服务器。一台机器里面包含了多个节点，并配备了很多硬盘来当做虚拟存储设备。当然也可以普通高性能X86服务器来实现。★两者相比，超融合解决方案软硬件的耦合性更强，用户的复杂度更低。虚拟化则自由度更高，用户复杂度更高。
3、扩展性不同在虚拟化解决方案中，具有良好的纵向扩展和横向扩展。如果计算资源不足，可以通过给服务器增加CPU、内存资源来扩展。存储资源不足，可以通过传统的方法扩展存储空间。当然如果采用的是分布式存储，也可以通过给所有节点服务器增加硬盘来实现。当然，也可以通过增加服务器节点和存储节点来横向扩展。
在超融合解决方案中，由于采用的是高密度服务器，一般初始配置就把纵向空间压榨得差不多了。所以如果出现资源不足，一般采用横向增加节点来扩展资源。
★两者相比，虚拟化的扩展灵活度更高，扩展的时候可以选择不同厂商的硬件，当然扩展速度就更慢了。而超融合的扩展比较简单，扩展速度更快，就像堆积木一样。但由于是软硬件一体机，后期扩展基本是采用相同的厂家了。
4、经济性不同在虚拟化解决方案中，软硬件是分开的。如果现有硬件资源还不错，可以充分利旧。软件除了采购收费的虚拟化软件以外，也可以选择自己安装开源的软件来解决（需要自己有较强的技术）。对用户来说，可以分批投资。但如果是大规模私有云或混合云部署，虚拟化需要单独采购其他软件，投资费用可能比超融合更高。
在超融合解决方案中，由于是软硬件一体的解决方案，完全没有利旧的可能。软硬件也无法分开选型，也无法通过开源软件来节省投资。但如果是大规模私有云或混合云部署，超融合由于一次性融合了更多的功能，相比虚拟化更加节省投资。
★两者相比，虚拟化的成本灵活多变，小规模部署比较有优势。超融合则在大规模部署中，更加简单快捷，更加节省成本。
总结综上，虚拟化是超融合的基础，超融合是虚拟化的融合部署。如果实现同样的功能，虚拟化的自由度更高，超融合更简单易用。如果考虑将来扩展，虚拟化扩展更自由，超融合扩展更简单快捷。成本方面，小规模部署虚拟化的成本控制比超融合更灵活。大规模部署，超融合比虚拟化更节省。
耦合
耦合现象，即传输能量的现象。在电子学和电信领域，耦合ǒuhé（英语：coupling）是指能量从一个介质（例如一个金属线、光导纤维）传播到另一种介质的过程。
