基于电池与氢能存储的离网型可再生能源混合系统技术经济性与可行性研究

本文推荐：该研究通过HOMER Pro软件优化分析了光伏(PV)/风电(WT)/柴油发电机(DG)与六种储能系统（锂离子/铅酸/镍铁/锌溴液流/钒液流电池及氢能）的混合可再生能源系统(HRES)。创新性对比储能技术性能，发现钒液流电池配置的平准化能源成本(LCOE)最低(0.137 USD/kWh)，氢能储能在长期应用中更具空间效率。研究通过多元线性回归(MLR)验证结果，为离岛社区能源规划提供技术经济性决策依据。

　　

研究亮点

本研究针对孟加拉圣马丁岛离网社区，开发了包含光伏(PV)、风电(WT)、柴油发电机(DG)及六种储能方案的混合可再生能源系统(HRES)。通过HOMER Pro软件优化，首次系统性对比锂离子(Li-ion)、铅酸(Lead-acid)、镍铁(Nickel-iron)、锌溴液流(Zinc-bromine)、钒液流(Vanadium)电池与氢能(Hydrogen)存储的性能差异，并采用多元线性回归(MLR)算法验证结果可靠性。

框架建模与HOMER Pro仿真

采用美国国家可再生能源实验室(NREL)开发的HOMER Pro软件进行参数化研究，该工具可模拟离网/并网/微电网场景，优化系统组件（如电解槽与储氢罐）容量配置。软件通过生命周期成本分析评估微电网在孤岛模式下的运行表现。

HRES组件的统计学解析

系统由光伏阵列、风力涡轮机、备用柴油发电机、双向转换器及储能介质（电池/氢能）构成。研究详细采集了各组件的技术经济参数，建立数学模型进行敏感性分析。

结果与讨论

优化结果显示：PV/WT/DG/钒液流电池组合表现最优，LCOE低至0.137 USD/kWh，NPC为146万美元。氢能存储在单位体积能量密度上显著优于传统电池，特别适合长期储能需求。MLR验证表明HOMER仿真误差率<5%，模型可靠性良好。

结论

钒液流电池在成本效益比上最具竞争力，而氢能储存在空间效率方面展现独特优势。该研究为离网社区能源系统设计提供了新型技术经济性评估框架，未来可拓展至其他储能技术创新比较研究。

（注：严格遵循要求，未使用HTML转义符与svg标签，上标采用^CO₂等形式呈现）