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将瑞典住宅建筑群转变为电力产消者：光伏-热泵-蓄热-电动汽车耦合系统的优化设计

DOI：10.1016/j.apenergy.2019.113864 期刊：Applied Energy 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 智能电网正推动传统电力消费者向产消者转型。本文以瑞典某现有住宅群为案例，研究其向电力产消者的改造方案。主要能源概念包括：（1）即装即用的建筑集成光伏板；（2）集中式排风热泵；（3）利用热泵将多余光伏电力转化为热能的热储能系统；（4）通过直流微电网在建筑群内共享光伏电力，满足热/电需求（含电动汽车负荷）。针对光伏-热泵-热储能-电动汽车耦合系统，建立基于遗传算法的适应度函数，在经济寿命周期内净现值非负的前提下，以最大化自用电量为目标优化集群层面的光伏组件容量与布局。研究分析了热储能集成、电动汽车渗透率及电力共享可能性对最优光伏容量、自给率、自用电量及度电成本等关键技经指标的影响。结果表明：基准情景下该耦合系统可将区域级光伏自用电率有效提升至约77%。研究成果揭示了电动汽车渗透率、热储能及能源共享如何影响光伏系统容量配置/布局及性能指标，从而助力光伏推广。本研究同时论证了将瑞典现有住宅群改造为高自用率、高能效且更智能的电力产消者的可行性，有助于实现欧盟2030年"可再生能源占比32%"的目标。
作者： Pei Huang，Marco Lovati，Xingxing Zhang，Henrik Bergqvist，Jan Hedberg，Laura Maturi，Chris Bales，Sven Hallbeck，Anders Becker
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

为优化小型居民区各建筑已安装光伏面板的容量，需综合考虑热/电负荷、相邻建筑间的电力共享、热泵、储热系统及电动汽车等因素，在系统经济寿命期（15年）内实现净现值（NPV）为正（即具备盈利性）的前提下，最大化自用电量（SCE）。

研究成果

该耦合系统在基准案例中能有效将区域级光伏电力自用率提升至约77%。研究结果揭示了电动汽车渗透率、储热系统及能源共享如何影响光伏系统规模配置/布局及性能指标，从而助力推动光伏部署。本研究还论证了将现有瑞典建筑群改造为具有更高自用率、能效水平及智能化程度的智能电力产消者的可行性，这将有助于实现欧盟2030年"可再生能源占比32%"的目标。

研究不足

优化过程中未考虑蓄热成本。该研究未考虑允许电动汽车电池向电网充电从而缓解用电高峰期电网压力的情景。

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