《Energy Conversion and Management-X》：Smart hybrid microgrid for island electrification: integrated techno-economic optimization, dynamic stability, and demand response
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本文针对孟加拉国Hatiya岛电力供应不可靠、成本高的问题，提出了一种集成太阳能光伏(PV)、风力发电机(WT)、电池储能系统(BESS)和电网支持的智能混合微电网。通过HOMER Pro进行技术经济优化，获得最低净现值成本(NPC)为30,808美元、能源成本(COE)低至0.0214美元/kWh的最优配置。MATLAB仿真验证了系统在可再生能源间歇性和负荷变化下的动态电压频率稳定性，需求响应策略实现年节电3,338.36 kWh。该研究为偏远岛屿社区提供了经济可行、环境可持续的电气化解决方案。
在全球能源转型的浪潮中，偏远岛屿地区正面临特殊的能源挑战。孟加拉国的Hatiya岛作为该国第二大岛屿，由于地理隔离、电网基础设施薄弱以及对化石燃料的依赖，长期遭受供电不可靠和电价高昂的困扰。这种能源贫困状况严重制约了当地社会经济发展和居民生活质量提升。与此同时，全球可再生能源发电占比已接近30%，成本持续下降和政策支持不断增强为岛屿电气化提供了新机遇。
针对这一现实问题，Md. Esmay Azam等人开展了一项创新性研究，通过在Hatiya岛设计智能混合微电网系统，集成了太阳能光伏(PV)、风力发电机(WT)、电池储能系统(BESS)和电网支持，旨在实现成本效益、稳定可靠和低碳的电气化解决方案。该研究成果发表在《Energy Conversion and Management-X》期刊上，为偏远沿海社区的可再生能源应用提供了重要参考。
研究人员采用多层次研究方法，首先利用HOMER Pro软件进行离线技术经济优化，基于净现值成本最小化原则确定最优系统配置。随后通过MATLAB进行动态电压频率稳定性分析，评估系统在可再生能源间歇性和负荷变化下的运行性能。此外，还引入了需求响应策略分析负荷灵活性，并进行了多参数敏感性分析考察气象、经济和电网可靠性参数对系统性能的影响。
关键技术方法包括：基于典型气象年数据的可再生能源发电建模、系统组件容量优化算法、动态稳定性仿真分析、需求响应负载调节策略，以及多维度敏感性分析方法。所有分析均基于Hatiya岛当地的实际负荷数据和气象条件。
研究结果方面，技术经济性能评估显示，案例I配置实现最优经济性，NPC为30,808美元，COE为0.0214美元/kWh。可再生能源占比达75%，二氧化碳排放量降低56.3%。最优案例分析表明，太阳能光伏年发电量33,381 kWh，风力发电51,351 kWh，电池储能系统提供5.31小时自治时间。敏感性分析揭示了太阳能辐照度和风速是影响系统经济性的最关键参数。动态稳定性分析验证了系统电压频率波动在IEEE 1547标准允许范围内。需求响应实施实现年节能量3,338.36 kWh。
相关性分析显示，可再生能源发电输出与总可再生功率输出呈现强相关性，而电网购电与售电之间相关性较弱。环境影响评估表明，混合微电网相比纯电网依赖系统，二氧化碳排放从37,911 kg/年降至16,583 kg/年，二氧化硫和氮氧化物排放也显著降低。
研究结论表明，所提出的智能混合微电网框架在技术经济性、运行稳定性和环境可持续性方面均表现出色。系统配置实现了75%的可再生能源比例，同时保持动态电压频率稳定性，需求响应策略有效提升了系统运行效率。该研究为偏远岛屿地区提供了一套完整的电气化解决方案，具有重要的实践推广价值。
这项研究的创新性在于首次为Hatiya岛开发了位置特定的混合微电网框架，将技术经济优化、动态稳定性分析和需求响应策略有机结合。研究结果证实了可再生能源混合系统在岛屿环境中的可行性，为孟加拉国沿海地区乃至全球类似区域的可持续电气化提供了可扩展的模板。随着可再生能源成本的持续下降和储能技术的进步，此类智能微电网有望在推动能源公平和碳中和目标实现中发挥关键作用。
