加沙地带并网混合可再生能源系统的技术-经济-环境综合评估及可持续发展潜力分析

为解决加沙地带长期能源短缺问题，研究人员采用HOMER软件优化设计了包含光伏(48.5%)、风电(23.2%)、海波能(19.5%)、生物质(0.34%)和地热(0.0233%)的混合并网系统。该系统实现LCOE 0.034$/kWh，CO2减排52%，年节省3.58亿美元，为冲突地区可持续能源供应提供创新解决方案。

　　

在巴勒斯坦加沙地带，持续的政治动荡严重破坏了电力基础设施，当地居民长期面临每天仅8小时供电的困境。这片365平方公里的狭长沿海地区居住着200万人口，电力需求约550MW，但实际供应仅237MW，缺口高达51%。更严峻的是，当地唯一发电站依赖进口柴油燃料，不仅成本高昂，每年还排放70万吨CO₂。这种能源危机严重制约经济发展并威胁居民健康，亟需可持续解决方案。

为响应联合国可持续发展目标SDG-7（确保人人获得可负担、可靠和可持续的现代能源），来自巴勒斯坦的研究团队在《Engineering Science and Technology, an International Journal》发表创新研究。他们首次应用HOMER（Hybrid Optimization of Multiple Energy Resources）软件，为加沙地带设计了一套能覆盖整个城市负荷的混合可再生能源系统。这项突破性工作超越了以往仅针对农村地区的小型系统研究，开创性地整合五种可再生能源，为冲突地区的能源转型提供样板。

研究采用多学科交叉方法：通过HOMER软件模拟优化系统配置；建立生物质潜力评估模型计算农业废弃物、牲畜粪便等资源量；应用热力学方程估算地热储层能量；采用流体力学公式计算波浪能潜力。特别关注当地特有的橄榄加工废料和地中海波浪资源，确保方案的本土适应性。研究还创新性地将碳成本（126美元/吨CO₂）纳入经济分析，强化环境效益评估。

在系统架构方面，研究得出最优配置包含：1,986MW光伏阵列（加拿大太阳能650Wp组件）、750MW风力机组（500台1.5MW风机）、200MW海流发电机（100台SeaGen-S装置）、250MW生物质发电机和250MW地热发电机。这种组合实现了惊人的技术指标：峰值容量2,190MW，日供电17,874MWh。其中光伏贡献最大（48.5%），其次为风电（23.2%）和海波能（19.5%），生物质和地热虽占比小（合计0.36%），但实现了有机废物和地热资源的有效利用。

经济性分析显示革命性突破：系统LCOE仅0.034$/kWh，较现有系统降低99.6%；净现值成本（NPC）28.6亿美元，年节约3.58亿美元；投资回收期6年，内部收益率达15.8%。环境效益同样显著：CO₂排放从703,264吨/年降至399,872吨/年（降幅43%），燃料消耗从1,311m³/年减至672m³/年。系统还能将45.6%的发电量（3,429GWh/年）回售电网，创造额外收益。

在微电网运行方面，研究采用HOMER循环充电（Cycle Charging）策略，有效协调多种能源的间歇性。这种设计使系统在无储能情况下仍保持高可靠性，容量短缺仅36.454MWh/年（相当于全年停电不足两小时）。特别值得注意的是，系统充分利用当地资源：年处理76,500吨有机废物（含橄榄渣和动物粪便），消耗595,000m³地热流体，实现"废能转换"的循环经济模式。

该研究的创新价值体现在三方面：技术层面，首次实现五种可再生能源的大规模协同；方法层面，创建适用于冲突地区的能源规划模型；应用层面，提供可复制的城市级解决方案。相比以往研究，该系统将可再生能源渗透率提升至91.56%，远超中东地区同类项目（如埃及的80%）。研究还突破性地将波浪能和地