基于多目标优化的PV-CTM蓄电池储能系统容量配置及促进净零能耗建筑的明智余电转移框架
发布时间：2026-06-19 12:27:40 点击： 次
选用net-zero energy buildings（NZEBs）是完成世界气候方针的关键全球战略。整合现场可再生动力对NZEBs至关重要，而solar photovoltaic（PV）因其地理灵活性而被广泛选用。但是，它需求battery energy storage system（BESS）或电网支持来应对其天然的间歇性，这引发了经济性与可靠性的权衡问题。因而，本研讨选用了以净零为中心的多方针灰狼优化算法（MOGWO），以levelized cost of energy（LCOE）、loss of power supply probability（LPSP）和excess energy index（EEI）作为最小化方针，为不同修建优化装备PV-BESS的容量。虽然获得了一个具有竞争力的折中计划，但EEI和LPSP往往不可避免。为了处理这一问题，本文提出并剖析了一种DC总线之间的excess energy transfer结构。该结构所带来的效益促进在利用附近修建的excess energy transfer的一起，对一座高能耗修建进行容量优化装备。与没有excess energy transfer的情形比较，这种协作式能量传输办法使所考虑修建的BESS需求降低了41%，LCOE降低了37%，LPSP降低了8%，而且每年减轻了6%的电网担负。此外，测验对一切触及的修建一起进行容量优化装备，既能保证完成净零方针，又能供给类似的本钱和动力效益。因而，结合ex...PV安装，使NZEBs在经济上可行，然后促进城市环境中的可持续发电。
当今世界正面临着气候变化和动力安全带来的严峻挑战。全球范围内正在经过世界协议推进各项措施，以共同应对这一要挟。但是，这需求许多国家加速行动，以符合《巴黎协定》的气候方针。各国必须承诺到2030年将其可再生动力发电量增加至三倍，以便在2050年前完成雄心勃勃的净零排放方针[1]。随着快速的城市化进程，修建职业的动力方针估计将发生范式改变，由于该职业占全球最终动力消费的33%[2]。选用NZEBs或许会成为强制性要求，其中现场的可再生动力设备应满意场所的年度动力需求[3]。在各种可再生动力中，太阳能PV每年都见证了装机容量的大幅增加。除了环境效益外，PV的全球加权平均度电本钱（LCOE）比最便宜的化石燃料发电本钱低29%[4]，然后供给了额定的经济优势。但是，太阳能PV发电依靠于阳光照耀，这影响了该动力的可靠性。合适的电池储能体系（BESS）可以缓冲其固有的间歇性并进步可靠性，但相关的初始出资本钱会大幅攀升。比如扩展PV安装面积和提升电池容量等进步可靠性的措施或许导致体系规模过大，然后影响动力的可担负性。此外，规模过大的体系为……铺平了路途。
混合可再生动力（HRES），如PV、带电池的风力涡轮机、水能以及带电解槽的燃料电池，常见于支持NZEB转型的独立体系和并网装置中[7]，[8]。但是，考虑到相对较高的初始出资和集成复杂性，太阳能PV或许是城市高层修建现成的现场可再生动力挑选[9]。因而，本研讨考虑了PV-BESS体系。虽然如此，PV-BESS的高资本本钱[10]依然显著，阻止了NZEB转型。在优化容量研讨中，一般选用净现值本钱（NPC）、生命周期本钱（LCC）和年化生命周期本钱（ALCC）等各种经济方针[6]。但是，本研讨优先选用平准化动力本钱（LCOE）来量化可担负性，该方针归纳考虑了初始出资、替换和保护本钱。LCOE供给了一个直接的单位能量本钱方针，使得在各种可再生动力与传统动力之间可以进行更直观且规范化的比较[11]，[12]。与此一起，过度重视可担负性会导致体系容量缺少，然后影响其可靠性。为了权衡本钱与可靠性，引入了计算术语供电概率损失（LPSP）[13]来进行折衷剖析。许多发展中国家普遍存在的不明确动力方针进一步强化了最小化过剩动力发电的需求[14]。适宜地，过剩动力指数（EEI），即...
文献[16]提出了一种用于微电网的PV-BESS体系，并装备了柴油发电机（DG），一起对该体系进行了优化容量装备，以最大化可再生动力利用率。该体系的规划基于受限的LPSP，偏向于某一特定方针。剩下的能量被浪费在负载上，这体现了处理方式的不明智。针对住宅需求[17]和微电网[18]的并网PV-BESS体系进行了优化容量装备，并经过优化BESS容量，为可行性房地产区域[19]完成了自给自足和最小化电网依靠。BESS的运转与分时电价相和谐，然后鼓舞从电网充电。虽然这似乎是一种审慎的战略，但它忽视了与电网买卖增加这一关键问题。研讨表明，能量进口（缺少）和出口（过剩）买卖会加剧电网担负。为了缓解这一问题，优化过程中引入了另一个方针，即总能量转移量[20]。因而，能量缺少和过剩的状况数量变得至关重要。即便是在双向电网环境下，剩下能量的出售也是有限制的。许多国家缺少老练的双向电网以及对电网担负的担忧，凸显了在处理剩下能量时消除电网参加的必要性。
在大多数状况下，容量装备过程中考虑的负荷曲线缺少周全性。一项针对热带草原气候修建的PV-BESS优化装备研讨选用了准确的负荷曲线[21]。该研讨使用MOO来处理动力三难困境指数规范，其结果表明运转状况令人满意。由于对如此剧烈的负荷曲线进行了优化装备，然后发生了过剩能量。但是，在该研讨中，优化后陈述的过剩能量既未被弃用，也未得到有效处理。因而，明显需求对过剩能量进行合理利用，这正是本研讨的起点。
在城市高层修建中，房顶空间一般有限，因而使得单体完成净零方针的愿景非常渺茫。动力同享首要是在运转层面完成的。NZEB之间协作式动力同享的初步测验利用了经济效益和电网削峰减负优势[22]。预见到LVDC配电体系，一种基于公共PV源的新式动力同享模型被提出用于DC总线之间[23]，作者宣称监管机构或许会接受这一计划，由于仅同享本地发生的动力而未触及电网。经过双方同意的合同在住户间同享剩下动力的测验[24]仅以最小化LCOE为方针。虽然在规划阶段考虑了动力同享，但只要一个体系单独构成了PV-BESS，且剩下动力是以竞争性价格出售给非可再生体系的。
综上所述，文献中报道的研讨一般侧重于经过电网处理过剩动力。在当时动力同享方针尚不明确的状况下，一种无需电网参加的简易过剩动力同享机制关于推进NZEB转型议程非常有用。极少有研讨测验经过动力管理战略直接向相邻修建出售过剩动力。但是，往往缺少将动力管理纳入优化装备程序的归纳办法，而这正是保证发电利用率的关键。此外，现有文献也缺少针对房顶面积有限的城市高层修建完成净零规范的最佳PV-BESS装备战略研讨。相反，这些研讨首要集中在本钱更高的building integrated photovoltaic（BIPV）[25]以及可行性较低的HRES计划上。因而，考虑过剩动力路由来处理可行的优化装备问题仍有空间。因而，在高层修建的PV-BESS安装中，在本钱与经济承受能力之间进行合理的权衡，并对过剩动力进行核算，使得优化装备变得至关重要。为此，本作业提出从规划阶段就直接考虑过剩动力转移的PV-BESS优化装备计划。
当今世界正面临着气候变化和动力安全带来的严峻挑战。全球范围内正在经过世界协议推进各项措施，以共同应对这一要挟。但是，这需求许多国家加速行动，以符合《巴黎协定》的气候方针。各国必须承诺到2030年将其可再生动力发电量增加至三倍，以便在2050年前完成雄心勃勃的净零排放方针[1]。随着快速的城市化进程，修建职业的动力方针估计将发生范式改变，由于该职业占全球最终动力消费的33%[2]。选用NZEBs或许会成为强制性要求，其中现场的可再生动力设备应满意场所的年度动力需求[3]。在各种可再生动力中，太阳能PV每年都见证了装机容量的大幅增加。除了环境效益外，PV的全球加权平均度电本钱（LCOE）比最便宜的化石燃料发电本钱低29%[4]，然后供给了额定的经济优势。但是，太阳能PV发电依靠于阳光照耀，这影响了该动力的可靠性。合适的电池储能体系（BESS）可以缓冲其固有的间歇性并进步可靠性，但相关的初始出资本钱会大幅攀升。比如扩展PV安装面积和提升电池容量等进步可靠性的措施或许导致体系规模过大，然后影响动力的可担负性。此外，规模过大的体系为……铺平了路途。
混合可再生动力（HRES），如PV、带电池的风力涡轮机、水能以及带电解槽的燃料电池，常见于支持NZEB转型的独立体系和并网装置中[7]，[8]。但是，考虑到相对较高的初始出资和集成复杂性，太阳能PV或许是城市高层修建现成的现场可再生动力挑选[9]。因而，本研讨考虑了PV-BESS体系。虽然如此，PV-BESS的高资本本钱[10]依然显著，阻止了NZEB转型。在优化容量研讨中，一般选用净现值本钱（NPC）、生命周期本钱（LCC）和年化生命周期本钱（ALCC）等各种经济方针[6]。但是，本研讨优先选用平准化动力本钱（LCOE）来量化可担负性，该方针归纳考虑了初始出资、替换和保护本钱。LCOE供给了一个直接的单位能量本钱方针，使得在各种可再生动力与传统动力之间可以进行更直观且规范化的比较[11]，[12]。与此一起，过度重视可担负性会导致体系容量缺少，然后影响其可靠性。为了权衡本钱与可靠性，引入了计算术语供电概率损失（LPSP）[13]来进行折衷剖析。许多发展中国家普遍存在的不明确动力方针进一步强化了最小化过剩动力发电的需求[14]。适宜地，过剩动力指数（EEI），即...
文献[16]提出了一种用于微电网的PV-BESS体系，并装备了柴油发电机（DG），一起对该体系进行了优化容量装备，以最大化可再生动力利用率。该体系的规划基于受限的LPSP，偏向于某一特定方针。剩下的能量被浪费在负载上，这体现了处理方式的不明智。针对住宅需求[17]和微电网[18]的并网PV-BESS体系进行了优化容量装备，并经过优化BESS容量，为可行性房地产区域[19]完成了自给自足和最小化电网依靠。BESS的运转与分时电价相和谐，然后鼓舞从电网充电。虽然这似乎是一种审慎的战略，但它忽视了与电网买卖增加这一关键问题。研讨表明，能量进口（缺少）和出口（过剩）买卖会加剧电网担负。为了缓解这一问题，优化过程中引入了另一个方针，即总能量转移量[20]。因而，能量缺少和过剩的状况数量变得至关重要。即便是在双向电网环境下，剩下能量的出售也是有限制的。许多国家缺少老练的双向电网以及对电网担负的担忧，凸显了在处理剩下能量时消除电网参加的必要性。
在大多数状况下，容量装备过程中考虑的负荷曲线缺少周全性。一项针对热带草原气候修建的PV-BESS优化装备研讨选用了准确的负荷曲线[21]。该研讨使用MOO来处理动力三难困境指数规范，其结果表明运转状况令人满意。由于对如此剧烈的负荷曲线进行了优化装备，然后发生了过剩能量。但是，在该研讨中，优化后陈述的过剩能量既未被弃用，也未得到有效处理。因而，明显需求对过剩能量进行合理利用，这正是本研讨的起点。
在城市高层修建中，房顶空间一般有限，因而使得单体完成净零方针的愿景非常渺茫。动力同享首要是在运转层面完成的。NZEB之间协作式动力同享的初步测验利用了经济效益和电网削峰减负优势[22]。预见到LVDC配电体系，一种基于公共PV源的新式动力同享模型被提出用于DC总线之间[23]，作者宣称监管机构或许会接受这一计划，由于仅同享本地发生的动力而未触及电网。经过双方同意的合同在住户间同享剩下动力的测验[24]仅以最小化LCOE为方针。虽然在规划阶段考虑了动力同享，但只要一个体系单独构成了PV-BESS，且剩下动力是以竞争性价格出售给非可再生体系的。
综上所述，文献中报道的研讨一般侧重于经过电网处理过剩动力。在当时动力同享方针尚不明确的状况下，一种无需电网参加的简易过剩动力同享机制关于推进NZEB转型议程非常有用。极少有研讨测验经过动力管理战略直接向相邻修建出售过剩动力。但是，往往缺少将动力管理纳入优化装备程序的归纳办法，而这正是保证发电利用率的关键。此外，现有文献也缺少针对房顶面积有限的城市高层修建完成净零规范的最佳PV-BESS装备战略研讨。相反，这些研讨首要集中在本钱更高的building integrated photovoltaic（BIPV）[25]以及可行性较低的HRES计划上。因而，考虑过剩动力路由来处理可行的优化装备问题仍有空间。因而，在高层修建的PV-BESS安装中，在本钱与经济承受能力之间进行合理的权衡，并对过剩动力进行核算，使得优化装备变得至关重要。为此，本作业提出从规划阶段就直接考虑过剩动力转移的PV-BESS优化装备计划。