能源事关国计民生。基于异质能流之间的优势互补,综合能源系统（Integrated energy system,IES）协调优化管理区域内冷、热、电、气等多种异质能源,提高供能的经济性和环保性,促进新能源的消纳利用。建设IES成为了我国在经济转型期能源领域的重点工作之一。硬件在环的实时仿真可以真实反映系统的动态特性,对IES的理论研究和应用落地有重要意义。本文围绕IES实时仿真平台的开发,构建热电耦合的IES多能流统一建模仿真环境和动态仿真模型,设计复杂IES的实时仿真方法和底层硬件构架,并开发实时仿真平台的底层通信软件和上位应用软件,最终搭建一套完整的IES硬件在环实时仿真平台。首先,基于Thermolib工具包拓展MATLAB/Simulink热力学动态仿真功能,建立热电耦合多能流统一建模仿真环境。在此基础上,研究系统中关键多能耦合设备的能量转换关系和运行机理,构建系统中关键多能耦合设备的多能流动态仿真模型,刻画热电耦合IES在多种运行状态下的复杂多能耦合动态特性。其次,基于NI VeriStand平台完成IES底层实时仿真平台的开发。设计了多软件联合的IES实时仿真软件构架。针对IES多时间尺度和多空间尺度特性给模型实时求解带来的困难,设计了多核多速率的快慢能流实时仿真方法和多机分布式并行实时仿真计算构架。基于上述研究内容,设计出一种多网络组态的IES实时仿真平台硬件构架。所设计的IES实时仿真平台软硬件构架从IES的实际物理特性出发,融合前沿仿真技术,以模块化和分布式的硬件结构支撑复杂IES的多速率和多层次实时仿真需要,既可充分发挥底层硬件的计算潜能,又具有良好的拓展性和可移植性。在上述工作基础上,完成IES实时仿真平台底层设备通信软件和上层应用功能软件的开发。基于LabVIEW编程和Modbus协议,编程实现仿真平台中的虚拟数字设备与气象站和光伏等真实物理设备的实时通信,以半实物的方式模拟虚拟IES在真实应用场景的运行。基于Python编程,联合使用PyQt5库和NI VeriStand软件的应用程序接口,开发仿真系统的上位应用管理软件,实现IES实时仿真平台的上位能量管理和与外界的数据交互,使仿真系统可以与源荷预测、能量管理和数据存储等系统协作配合,真正发挥实时仿真的应用价值。最后,基于上述工作,完成主要的硬件设备选型和网络组态,搭建完整平台样机,并创建典型IES仿真样例,测试和验证了所建IES半实物实时仿真平台的应用功能。