随着我国工业化和城镇化的持续加速发展,我国对供热的需求逐步增长。热电联产机组由于能提高能源利用效率,优化能源结构而成为城市工业主要供热热源,并以大型区域供热锅炉为中心,淘汰附近分散小型锅炉,逐步形成以“燃煤热电联产+大型锅炉房+其它清洁(或可再生)能源供热”的供热格局。为进一步提高热电联产集中供热系统的能源利用率,更好地发挥该系统在提高企业的生产率、降低生产成本的特点,还兼顾热电机组配置蓄热、储能等设施参与电网调峰调频,这需要利用计算机技术对蒸汽供热系统进行建模与仿真,了解管网内蒸汽的运动状态、知道管网的热工水力动态特性。本文提出了一种基于Modelica的蒸汽供热管网动态仿真模型,综合考虑了蒸汽流动过程的蒸汽参数波动、可压缩性、状态变化、摩擦和传热等多种因素的作用,且数学模型更简单、拓扑结构更贴合实际、模型求解速度快。以工程热力学、传热学、流体力学等理论为基础,通过引入水和水蒸汽的热力性质计算公式、蒸汽管网水力和热力计算模型理论,建立了考虑蒸汽介质流动状态的热工水力动态耦合模型。基于网络图论理论、基尔霍夫定律,建立了供热管网的水力计算模型;基于管道的散热过程,建立供热管网的热力计算模型;基于三大守恒方程、阻力损失方程、散热损失方程和介质状态方程,推导出蒸汽供热管道的热工水力耦合动态模型。详细阐述了Modelica语言特色和OpenModelica仿真环境,确定了Modelica在蒸汽供热系统上建模与仿真的优势。针对蒸汽供热系统的建模与仿真,在研究供热系统内各设备设施组件的物理行为后,建立以数学方程来描述动态管道、阀门、泵、热源与热用户、介质、传热过程等模型基础上,从而采用面向对象的陈述式物理建模语言Modelica来尽可能详细的系统的动态行为。基于Modelica语言编写相应的单元设备模型,再与Modelica内的标准库相结合,形成适用于蒸汽管网供热的区域供热系统模型库,建立了一整套统一的区域供热系统Modelica模型库——DistrictHeatingSystem。随后利用该模型库搭建实际的管网系统,在OpenModelica仿真平台下进行仿真验证。将采集来的源端数据作为仿真模型的输入,对该设定工况下的蒸汽供热系统进行了仿真验证,对比末端仿真数据与实测数据,结果与实测数据总体误差小于2%,能够极大的满足工程计算要求。并进一步仿真分析了蒸汽供热管网的热工水力动态响应过程,分析过渡过程及瞬态过程系统的运行状态特征,量化出管网的滞后性和衰减性等动态特性;最后,基于模型对蒸汽管网系统的暖管动态特性与蓄放热动态特性进行了仿真实验,提出了蒸汽管网间歇运行的解决方案,获得了管网的蓄放热储能特性,并给出了相应的蓄放热能力计算公式和蓄、放热评估指标。