可再生微电网和分布式发电近期已成为为独立近零能耗修建供电的可继续处理方案。本研讨提出了两种根据光伏的微电网：一种选用氢能储能，另一种选用电池储能，以满意一处研讨办公室电器、供暖、制冷和热水供应的实时动力需求。两套体系均旨在完成0.78 EUR/kWh的平准化动力本钱。经过TRNSYS 18软件结合动态电力负荷盯梢模型进行模仿，这两套体系在运转的第一年内依据能量、火用、经济和环境（4E）规范进行了评估。氢基体系包括一个13.1-kWp的光伏阵列、一个7-kW的碱性电解槽和一个3.5-kW的燃料电池。相比之下，电池基体系包括一个150-kWh的铅酸电池。氢基体系彻底满意了电力需求，其缺电概率为0%，并经过收回燃料电池的废热来供给热水。然而，电池基体系的缺电概率为4.34%。两套体系体现出相似的总能量功率，但火用功率略有不同。第一套体系分别完成了12.37%和14.33%，而第二套体系完成了12.28%和20.8%。尽管电池基体系的弃能更高，但其循环功率高达90.23%，优于氢基体系的46.86%。

导言

工业化和人口增长明显增加了全球动力需求，并加剧了气候改变。目前，fossil fuels在动力领域占据主导地位，约占电力出产的60%[1]。向net-zero世界转型需求大幅减少fossil fuel的运用[2]，并迅速推广low-carbon动力[3,4]。Photovoltaic (PV)技术因其环境友好性[5]和日益前进的可担负性[6]而备受重视，尤其是在独立发电方面。根据太阳能的动力体系被视为高效的多联供平台，能够供给制冷、供暖、电力乃至淡水[7,8]。尽管这些体系的重视度不断前进且运用广泛[9]，但它们在技术、社会、经济和环境方面仍面临许多发展应战[10,11]。尽管这些体系以其积极的环境影响而闻名，但其功能会受到环境条件波动的明显影响[12]。solar irradiance[13]、温度[14]以及气候模式[15]的改变，或许会严峻约束太阳能体系的功率和可靠性[16]。
为了应对这些应战，近期的研讨要点在于预测这些环境改变并尽量减少其对动力出产的影响[17]。结合了白盒（机理）和黑盒（数据驱动）办法的先进混合模型[18]，以及根据人工智能（AI）和机器学习（ML）的预测模型[19]已被开发出来，以前进太阳能体系的功能预测准确性。这些AI驱动的模型能够更精确地预测体系在不同环境条件下的行为和输出，有助于增强体系办理和优化[20]。同样，为了处理间歇性相关问题以保持微电网功率，已提出了能量办理战略[21]。这些战略通常涉及技术、经济和技术经济优化办法，经过平衡需求、延伸组件寿命和最大化可再生动力运用来优化体系功能[22]。例如，在He等人[23]的一项研讨中，提出了四种不同的能量办理战略，以查询包括电网到修建（G2B）、修建到电网（B2G）、电网到氢站（G2S）、氢站到车辆（S2V）以及车辆到电网（V2G）交互在内的各种或许的能量流。这些战略整合了可再生动力、储氢和车辆燃料电池，以优化能量灵活性和电网安稳性。
除了上述技术外，技术的前进促进了多种能量存储机制的整合，这有助于降低与可再生动力体系相关的波动性。PV体系通常与Battery Energy Storage（BES）结合运用，以缓解太阳能的间歇性[24]。最近，氢气生成已成为一种替代的能量存储办法，处理了电池寿命短和容量低一级缺陷[25]。例如，Akrami等人[26]提出将氢储能整合到根据太阳能的动力体系中，以应对能量波动并保证更安稳的电力供应，然后进一步推进这些体系的实践运用。Hydrogen Energy Storage（HES）将剩下能量转化为氢气，当首要动力不可用时，该氢气随后在燃料电池中用于发电[27,28]。尽管根据可再生动力的制氢尚未完成大规模商业化，但随着可再生电价的继续下降，预计其本钱效益将进一步前进[29]。
近年来，研讨人员对太阳能与HES的集成进行了广泛研讨，并提出了多种混合体系。上述大多数研讨都会集在自主净零修建的电力供应上。Singh A等人[30]运用fuzzy logic和HOMER pro剖析了由PV模块和氢燃料电池供电并与battery集成的混合动力体系的技术和经济可行性，以彻底满意印度一栋独立学术修建的用电需求。这些研讨人员开展的研讨表明，关于每日56.52 kWh的耗电量和4.4 kW的峰值负荷，最经济的装备包括一个5 kW的PV体系和一个3 kW的燃料电池堆。在Arsalis等人[31]提出的另一个体系中，规划了一个与根据Proton Exchange Membrane（PEM）的HES体系集成的PV阵列，旨在彻底满意塞浦路斯100户家庭的用电需求，单位本钱为0.216 EUR/kWh。C. Marino等人[32]实验性地研讨了一个带有9-kWp聚光PV单元的体系，以确认PV阵列和氢气储罐容量的最佳尺寸，旨在避免能量过剩。该研讨发现，HES的资本本钱需求降低75%，才干完成合理的出资收回期。
PV体系在包括太阳能集热器的装备中得到了广泛研讨，这些集热器运用燃料电池发生的热量来供给热水[33,34]。研讨人员还对根据电力覆盖率、年度二氧化碳排放量和LCOE等规范的HES与BES的比较评估体现出爱好[35]。在Mansir等人[36]规划的一种用于供电、空谐和热水供应的混合体系中，这两种形式的储能经过TRNSYS进行了剖析和比较。该研讨表明，HES使体系本钱翻倍，但在高负荷下运转功率更高。Mohammadi等人[37]在相似体系中比较了HES和BES，并表明BES在覆盖率方面体现略好。
除了太阳能，许多研讨人员在根据HES的混合动力体系中还提出了风能和地热能。Z. Abdin等人[38]运用HOMER Pro在5个不同地址对根据PV和风力发电、包括或不包括电池及燃料电池的9种不同体系装备进行了提出并进行了经济性剖析。结果表明，最经济的装备由风力涡轮机、燃料电池和电池组成，本钱规模为0.66 USD/kWh至0.50 USD/kWh。Izadi等人[39]研讨了一种运用风能和太阳能作为首要动力的混合动力体系。他们提出了一种根据神经网络和遗传算法的优化办法，以确认最佳体系规模，考虑了伊朗5个不同地址的最小失负荷概率（LOLP）、本钱率和CO2排放等因素。Wei等人[40]比较了萨斯卡通地区根据HES体系的风力涡轮机和PV面板的功能，结果表明在该地址运用PV模块代替风力涡轮机可发生更多的氢气和电力。在Liu等人[41]开展的一项创新研讨中，一个大规模多联产体系结合运用了PV、风能和浓缩太阳能，以及PEM燃料电池，其能量功率和㶲功率分别约为16%和17%。该体系的净现值估量为506万美元，它以LC供给能量。
 除了PEM和Alkaline技术外，Solid Oxide Electrolysis（SOE）最近作为一种高效的动力生成体系并结合氢存储方法受到了重视[46]。例如，Akrami等人提出了一种归纳的多联产体系，运用浓缩型Photovoltaic Thermal（PVT）太阳能集热器作为首要动力，以保证在昼夜循环中继续发电。该体系的运转方法是运用白日发生的多余电力，将其输送至PEM电解槽用于制氢。随后，这些氢气被Solid Oxide Fuel Cell（SOFC）运用，以满意夜间的电能需求。SOFC发生的废气接着被导入后燃室，剩下的氢气在此与氧气反应，加热废气。这些加热后的气体随后被送入燃气轮机以发生额外的电力，然后前进整个体系的功率，并保证在昼夜循环中继续供能[46]。在另一项研讨[47]中，Calise等人提出了一种由PV阵列和容量为50 kW的SOE单元组成的混合动力体系，并运用TRNSYS和MATLAB对其功能进行了研讨。PVT是混合动力体系中另一个被广泛研讨的主题[48]。PVT模块收回发电过程中发生的多余热量，并供给热能以及电能[49]。因而，这些“大多数已总述的研讨都会集在能量和经济剖析上，只要少数研讨考虑了exergy功率和环境效益。本研讨旨在对两种根据PV的混合动力体系的能量、exergetic、经济和环境（4E）功能进行具体且比照性的查询：一种运用氢燃料电池作为次级电源，另一种运用battery。这些体系旨在彻底满意实在办公场所中供暖、制冷、热水及电器设备的动力需求。与以往大多数忽视燃料电池运转过程中发生热量的研讨不同，本研讨考虑了热收回以满意日子热水需求。因而，本研讨的首要贡献如下：• 为近零能耗办公室的动力供应引进两种根据可再生动力的体系装备；• 考虑案例研讨中的实时动力需求；• 提出一种动态功率负载盯梢模型以评估装备的可行性；• 进行具体全面的技术和4E剖析；• 比照根据battery和根据燃料电池的储能体系的功能体现。

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