以韧性为中心的建筑集成PV能源系统优化配置与调度研究，该系统配备了混合绝热压缩空气储能与Trojan蓄电池系统

本研讨探讨了在动力受限及混合储能处理计划场景下，分布式hybrid energy system (HES)的经济性与耐性协同优化问题。该HES由包括adiabatic compressed air energy storage (A-CAES)和电池的building-integrated Photovoltaic (PV)体系组成，并以主电网作为备份。本文提出了一种两阶段sizing-scheduling模型，旨在优化装备、最小化全寿数周期本钱，并在完成最优调度计划的一起提高长时刻与短期耐性。运转模型中还考虑了A-CAES的充放电转化时刻。结果表明，通过optimal sizing和储能集成，年度耐性显著提高约41.1%。此外，研讨强调了PV/A-CAES体系的cost-effectiveness，一起突出了PV/A-CAES/battery体系完成的更高自给率——其electrical load management ratio达到47.3%，PV self-consumption rate为96%，较仅含单个A-CAES的HES提高了6%。进一步研讨发现，在optimal operational condition下，即使在grid interruptions期间拥有最高的PV power可用量，仅依靠单个A-CAES的HES也能满意94%的load demand。集成fast-response battery可将此耐性提高至100%，有用削减PV-power curtailment，尤其是在grid interru...

引言

传统发电厂可能难以继续且可靠地满意因全球人口增加及快速城市化在不久的将来不断增加的动力需求[1,2]。扩大和升级现有电网基础设施需要大量投资，并伴随着温室气体排放等环境问题，然后导致气候变化和全球变暖。因而，开发可继续且具有耐性的混合动力体系（HES）已引起广泛重视，被视为削减对电网依靠并满意未来动力需求的最具远景的战略[3]。为了完成脱碳，将可再生动力（RES）整合到分散式HES中，关于向小型社区或城市内高能耗修建供能至关重要[4]。这种办法允许低碳动力在现场生成和耗费，然后削减传输损耗，进步电力网络的可靠性，并增强应对停电的耐性。耐性是指基础设施抵挡罕见但影响严重的事情并敏捷康复的才能[5,6]。目前，太阳能和风能作为开发低碳分散式HES的首要可再生动力选择脱颖而出。但是，在空间有限的人口密集地区，如城市和都市区，选用光伏（PV）面板比风力涡轮机（WT）更具可行性[4]。这种偏好归因于其才能……
ESSs具有多样化的变体和装备，处理着使其适用于特定使用的一起特点[8,9]。目前，电池是小型规划（尤其是修建使用）中最常用的ESS[10]。电池体系以高功率、快速响应和显著的能量密度脱颖而出，在滑润可再生动力输出和增强全体体系可靠性方面发挥着关键作用[11]。但是，其有限的容量和较短的使用寿数带来了局限性，特别是在需要长时刻储能或在体系长时刻中止期间供给备份支撑的场景中，这会损害体系的经济性和耐性。这些局限性也影响了它们在大型修建或社区使用中的有用性[9,12]。另一方面，在各种ESS中，压缩空气储能（CAES）在寿数、容量和功率可扩展性方面表现出优越的代替优势，使其成为满意长时刻储能需求的极具远景的处理计划[13]。此外，CAES被视为一种绿色ESS，因为它使用大气空气等清洁存储介质来完成长时刻储能[14]。虽然CAES具有显著优势，但与电池相比，它在功率、能量密度和响应速度方面存在缺乏，引发了对其是否合适应对动力需求突发波动或补偿可再生动力间歇性的担忧[15]。因而，选用混合储能体系
此外，A-CAES更长的响应时刻、更高的充放电时长以及本钱效益，进一步凸显了在动力体系中优先考虑CAES而非电池的重要性。这种在本钱考量与耐性需求之间的战略平衡，可以保证在各种运转场景下完成最佳性能与可靠性。电池可作为前哨响应者来应对动力供需的短期波动，而CAES体系则准备好在动力供应短缺或电力体系中止期间供给继续支撑[18]。
对这一理念的探索旨在提高未来HESs的耐性与环境可继续性，在这些体系中，主网受到限制且清洁动力触手可及[10]。在这种情况下，发电设备与储能体系的和谐定容与操控关于优化能量管理、一起保证本钱效益与可靠性至关重要[16]。此外，近期极端天气事情导致电网毛病的实例凸显了重视HES耐性的日益重要性，尤其是那些整合了CAES技能的体系[19]。
因而，通过结合长时刻和短期战略，可以进一步提高去中心化HES的经济性和耐性[20]。HESs的长时刻规划触及一种综合办法，即依据特定动力需求，战略性地选择并整合多种动力和技能（例如能量生成体系、ESSs），以在项目生命周期内完成更可继续、经济可行且高效的动力供应[21,22]。短期战略侧重于操控能量流、快速调整发电出力，以及利用ESSs来应对需求突变或可再生动力出产的意外波动。这包括机组组合优化模型，该模型触及实时或日前决议计划，决定哪些发电机组和ESSs运转以满意当前动力需求，一起考虑燃料本钱、电价和体系约束等因素[23]。该战略的中心是在体系产生毛病后，利用可用资源康复最大负荷[24]。总而言之，这种结合办法有助于进步HES在短期的稳定性和功率，与长时刻规划努力相得益彰，一起完成可继续性和耐性。
依据上述内容，本研讨旨在处理的首要研讨问题如下：“在何种规划运转计划下，可以有用提高由hybrid adiabatic-CAES（A-CAES）和battery储能支撑的PV基修建使用动力体系的经济功率与耐性？A-CAES的响应时刻（充放电切换）及其与battery的集成，如何影响城市修建集成HES的本钱效益与耐性，特别是在电网中止的关键时期？

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为了回答这些问题，本研讨旨在完成以下几个方针和奉献。(1) 提出一种可定制的两阶段办法，该办法将规划-选址与运转-调度模型相结合，以协同优化PV集成HES的耐性和经济性，并在长短期剖析中均归入A-CAES和电池。该办法保证了体系的稳健性能和耐性，特别是在电力可靠性至关重要的分布式使用场景下，尤其是在电网依靠度有限的情况下，有用填补了现有研讨的空白。(2) 提出一种依据规矩的功率调度战略以及全面的仿真和优化建模，用于装备包括PV、A-CAES和电池且具有有限备用电网的HES。依据特定使用需求进行定制化设计，该办法在项目寿数周期内最大化了耐性和PV自发自用率，一起最小化了平准化动力本钱(LCOE)。(3) 引入动态机组组合模型以完成最优短期调度战略，使A-CAES可以在非高峰时段直接与电网交互（负荷转移），并整合可再生动力以最大化储能和发电潜力，一起最小化每日运营本钱并增强体系耐性。(4) 对A-CAES在有限动力供应和突发电网中止情况下的脆弱性进行详细评估。