2025年大學(xué)《系統(tǒng)科學(xué)與工程》專業(yè)題庫——系統(tǒng)科學(xué)與工程對能源領(lǐng)域的研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、填空題1.運用系統(tǒng)科學(xué)方法研究能源問題時，首先需要明確系統(tǒng)的______、______和系統(tǒng)與環(huán)境之間的相互作用。2.系統(tǒng)動力學(xué)模型（SD）的核心在于通過反饋回路揭示系統(tǒng)的______特性，特別適用于分析能源等復(fù)雜社會經(jīng)濟系統(tǒng)中的______與動態(tài)行為。3.在能源系統(tǒng)分析中，投入產(chǎn)出分析（IO）主要用于考察不同能源行業(yè)部門之間以及能源部門與其他經(jīng)濟部門之間的______關(guān)系，有助于評估能源政策的______效應(yīng)。4.評估可再生能源發(fā)電出力的不確定性對電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響時，______和______是兩種常用的系統(tǒng)分析方法。5.構(gòu)建區(qū)域能源系統(tǒng)優(yōu)化模型時，目標(biāo)函數(shù)通常涉及______、______和______等多個方面的綜合考量，而約束條件則包括技術(shù)、經(jīng)濟和資源環(huán)境等限制。二、簡答題1.簡述系統(tǒng)思維在解決能源轉(zhuǎn)型復(fù)雜問題中的優(yōu)勢所在。2.簡要說明在進行能源系統(tǒng)建模時，系統(tǒng)邊界界定的原則及其重要性。3.簡述層次分析法（AHP）在綜合評估不同能源選項（如風(fēng)電、光伏、核電）時的基本步驟。4.簡述能源系統(tǒng)效率分析的常用指標(biāo)及其含義。5.系統(tǒng)科學(xué)視角下，如何理解能源安全是一個多維度的概念？三、論述題1.論述系統(tǒng)動力學(xué)模型如何應(yīng)用于分析能源需求側(cè)管理（DSM）的有效性及其面臨的挑戰(zhàn)。2.論述系統(tǒng)優(yōu)化方法在智能電網(wǎng)運行調(diào)度中的應(yīng)用價值，并舉例說明。四、分析題假設(shè)你正在為一個城市進行綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃。請運用系統(tǒng)科學(xué)的相關(guān)概念和方法，初步分析該城市構(gòu)建綜合能源系統(tǒng)（整合區(qū)域能源生產(chǎn)、傳輸、轉(zhuǎn)換和消費）可能面臨的系統(tǒng)性挑戰(zhàn)，并提出至少三個從系統(tǒng)層面考慮的應(yīng)對策略或關(guān)鍵設(shè)計要點。試卷答案一、填空題1.邊界，元素(或子系統(tǒng))，能量流動(或物質(zhì)循環(huán))2.反饋，慣性3.交易(或技術(shù)經(jīng)濟)，溢出(或間接)4.模型模擬(或系統(tǒng)動力學(xué))，蒙特卡洛模擬(或隨機分析)5.經(jīng)濟性，環(huán)境友好性(或可持續(xù)性)，能源安全(或可靠性)二、簡答題1.解析思路：系統(tǒng)思維強調(diào)整體性、關(guān)聯(lián)性、動態(tài)性和層次性。在能源轉(zhuǎn)型中，它有助于全面看待涉及技術(shù)、經(jīng)濟、社會、環(huán)境等多方面的復(fù)雜互動，識別關(guān)鍵子系統(tǒng)及其相互作用，理解轉(zhuǎn)型的長期動態(tài)特征和潛在的非線性影響，避免片面性，從而制定更有效、更穩(wěn)健的轉(zhuǎn)型策略。2.解析思路：模型邊界界定需遵循相關(guān)性、代表性和可行性原則。明確邊界有助于清晰界定研究對象范圍，確保模型既能反映核心特征，又不過于復(fù)雜而難以求解或?qū)嵤?。模糊的邊界會?dǎo)致模型失真或結(jié)論不可靠。例如，在分析電力系統(tǒng)時，需明確是整個國家、區(qū)域還是特定城市，是否包含所有可再生能源類型等。3.解析思路：AHP基本步驟包括：1）明確待解決的綜合評估問題；2）建立層次結(jié)構(gòu)模型，包括目標(biāo)層、準(zhǔn)則層（如經(jīng)濟性、環(huán)境影響、技術(shù)可行性等）和方案層；3）構(gòu)造判斷矩陣，比較同一層次各因素間的相對重要性，得到權(quán)重向量；4）進行一致性檢驗，確保判斷的邏輯合理性；5）計算各層次元素的組合權(quán)重，得出各備選方案的相對優(yōu)劣排序。4.解析思路：常用指標(biāo)包括能源利用效率（如單位GDP能耗、能源強度）、能源系統(tǒng)效率（如火電發(fā)電效率、綜合能源利用效率）、能源獲取效率等。含義上，它們衡量能源在轉(zhuǎn)換、傳輸、使用過程中損失的大小，以及系統(tǒng)整體運行的經(jīng)濟性和可持續(xù)性。例如，能源強度越低，表示單位經(jīng)濟產(chǎn)出消耗的能源越少，效率越高。5.解析思路：系統(tǒng)科學(xué)視角認(rèn)為能源安全不僅是供應(yīng)充足，而是涵蓋供應(yīng)安全（可靠性、韌性）、經(jīng)濟可負(fù)擔(dān)性、環(huán)境可持續(xù)性（低碳清潔）和社會可接受性（公平性、穩(wěn)定性）等多個維度。它是一個動態(tài)平衡的概念，需要綜合考慮能源系統(tǒng)的整體性能和風(fēng)險，以及不同維度之間的相互作用和權(quán)衡。三、論述題1.解析思路：論述需首先闡述SD模型如何通過stocksandflows、反饋回路等機制模擬能源需求行為及其響應(yīng)過程。其次，說明如何構(gòu)建包含能源消費、經(jīng)濟活動、政策干預(yù)、公眾行為等子系統(tǒng)和反饋回路的模型，分析DSM措施對需求側(cè)變化的動態(tài)影響。再次，討論模型可以揭示的長期效應(yīng)、閾值效應(yīng)、政策累積效應(yīng)等。最后，指出模型面臨的挑戰(zhàn)，如數(shù)據(jù)獲取困難、行為參數(shù)不確定性、模型結(jié)構(gòu)簡化帶來的偏差等。2.解析思路：論述應(yīng)首先定義智能電網(wǎng)及其系統(tǒng)優(yōu)化運行的目標(biāo)（如提高效率、降低成本、保障可靠、促進可再生能源消納等）。其次，論述如何運用線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃、啟發(fā)式算法等優(yōu)化方法，在實時或預(yù)測基礎(chǔ)上，對發(fā)電、輸電、配電、儲能、需求響應(yīng)等多元主體和多種資源進行協(xié)同優(yōu)化調(diào)度。再次，結(jié)合實例（如日前/日內(nèi)調(diào)度、潮流優(yōu)化、故障診斷與恢復(fù)等）說明優(yōu)化方法的具體應(yīng)用價值和效果。最后，可簡要提及優(yōu)化面臨的挑戰(zhàn)，如信息不確定性、實時性要求高、多目標(biāo)沖突等。四、分析題解析思路：分析挑戰(zhàn)時需從系統(tǒng)科學(xué)角度出發(fā)，識別關(guān)鍵要素及其相互作用。例如：1）多能流耦合復(fù)雜性：能源形式多樣（電、熱、冷、氣），轉(zhuǎn)換和傳輸環(huán)節(jié)多，各子系統(tǒng)間耦合緊密，協(xié)調(diào)運行難度大。2）需求側(cè)響應(yīng)不確定性：用戶用能行為受經(jīng)濟、天氣、政策等多因素影響，預(yù)測難度大，增加了系統(tǒng)平衡的難度。3）市場機制與調(diào)控：如何建立有效的市場機制來引導(dǎo)資源優(yōu)化配置和促進多能服務(wù)協(xié)同，需要系統(tǒng)性的設(shè)計。4）投資與經(jīng)濟性：綜合能源系統(tǒng)初期投資大，投資回報周期長，經(jīng)濟性評估和風(fēng)險分擔(dān)是關(guān)鍵挑戰(zhàn)。5）政策法規(guī)協(xié)調(diào)：涉及多個部門和領(lǐng)域，需要協(xié)同政策支持。6）技術(shù)集成與標(biāo)準(zhǔn)：不同技術(shù)系統(tǒng)集成兼容性、數(shù)據(jù)共享標(biāo)準(zhǔn)等是技術(shù)挑戰(zhàn)。提出應(yīng)對策略或設(shè)計要點時，需針對上述挑戰(zhàn)，提出系統(tǒng)層面的解決方案：1）構(gòu)建集成優(yōu)化平臺：建立能夠統(tǒng)籌考慮多能流、多資源、多需求的系統(tǒng)級數(shù)字孿生或優(yōu)化調(diào)度平臺，實現(xiàn)信息共享和協(xié)同控制。2）強化需求側(cè)互動與管理：建立靈活的用能機制和激勵機制，引導(dǎo)用戶參與能源平衡，提升系統(tǒng)彈性。3）發(fā)展區(qū)域級市