引言
电力供给对商业修建至关重要，其为供暖、通风与空调（HVAC）体系、机械设备、照明及数据中心供给动力支撑。但是如图1所示，伴随城市化、数字化与自动化进程带来的需求增长，正使老化的电网体系接受巨大压力[1]。商业修建高度依靠基于化石燃料的电网供电，导致昂扬用电本钱、峰值需求附加费及输电损耗等问题[2]。如图2所示，化石燃料在发电结构中仍占主导地位，其贡献了全球40%的二氧化碳排放量，并加快了气候改变进程[3,4]。由于储量有限，化石燃料存在动力安全和价格动摇风险[5]。太阳能光伏(PV)与风能等可再生动力（2023年占全球电力结构的30%）供给了解决计划[6]。预计到2030年，可再生动力将满意全球46%的电力需求，其中太阳能光伏和风能贡献率达30%[7]。太阳能光伏已成为具有本钱效益且可扩展的计划，其装置本钱自2010年以来已下降89%[8]。同样，在风能资源丰富区域，风力发电正成为日益可行的选择。虽然太阳能光伏和风能具有优势，但其间歇性特性对保证安稳牢靠的电力供给构成挑战[9,10]。
电池储能体系（BSS）经过完成用电顶峰时段的能量存储与释放来缓解这一问题，然后支撑电网独立性与负荷平衡[11,12]。作为内燃机（ICE）车辆的可持续代替计划，电动汽车市场正在快速扩张。2023年全球电动汽车销量达1400万辆，占汽车总销量的18%[13]。除交通领域外，电动汽车还经过车家互充（V2H）与车网互动（V2G）技能充任移动储能单元[14,15]。将可再生动力（RES）、电池储能体系（BSS）与电动汽车充电基础设备整合至统一渠道，可保证动力运用最优化、本钱节约、电网安稳性提高以及碳足迹减少。在大型商业修建中，该办法能有用支撑需求侧办理，构建经济高效的动力生态体系。RES、BSS及电动汽车充电基础设备的容量优化装备对平衡动力供给、需求与存储至关重要——不妥的容量规划或许导致动力短缺、存储功率低下或容量过剩，然后推高本钱并下降体系功能。关于医院和数据中心等需求不间断供电的要害任务设备而言，负载调度虽具成效却难以实践运用[16]。此类场景下，战略性动力办理与最优体系容量规划可保证电力供给安稳、提高可再生动力并网才能，并在无需柔性负载操控的情况下保持本钱效益与电网安稳性。分时电价、需求呼应及猜测操控等技能可进一步强化节能效果与供电牢靠性。
并网光伏与风能体系（WES）为商业修建下降电力本钱与碳排放供给了可行解决计划，相关研讨提出优化技能以提高功率并减少电网依靠性。Mbungu等人[17]与Adefarati等人[18]运用猜测操控与混合体系，在用电顶峰期完成高达46%的本钱减少，并经过平衡季节性动摇获得明显燃料节约。但是Ba-swaimi等人[19]指出可再生动力与蓄电池储能体系集成的复杂性，其研讨完成了31%14%的本钱下降和61.67%的功率损耗减少，但需求先进的计算技能来完成实时能量分配。Hossain等人[20]针对商业修建优化了光伏-电池混合体系，使动力本钱下降12.33%，年耗电量减少22.62%。同样地，Fachrizal等人[21]优化了光伏-电动汽车体系的容量装备，将自给率和自发用电率别离提高了42.6%和40.8%，不过这些模型仍需针对地理位置差异和动态电网条件进行改善。Almohammadi等人[22]经过技能经济评价标明，在商业运用中选用规划优化的并网太阳能光伏与电池储能体系可提高财政可行性，完成更优的平准化动力本钱，但高额初始出资本钱阻碍了其广泛遍及。例如，Sadeghibakhtiar等[23]运用遗传算法优化离网型风景储混合体系的容量装备，在73,500欧元的本钱下完成95.19%的供电牢靠性，兼顾了经济性与牢靠性。类似地，Krishnakumar等[24]证实，相比传统办法，被囊群优化等先进算法可使可再生动力体系功率提高97.83%。此外，Ali等[25]研讨发现，孟加拉国农村教育机构选用的并网风景微电网完成了81%的可再生动力占比与65%的二氧化碳减排，这标明商业修建经过此类体系可有用下降对化石燃料电网与柴油发电机的依靠。
电池储能在动力办理中发挥着至关重要的作用，经过储存过剩的可再生动力以满意顶峰用电需求。关于最优电池容量装备与办理的研讨标明，该技能能明显提高体系功率与本钱效益。Zhu等[26]经过优化光伏-电池-柴油混合体系的电池运转战略，完成了8.52%的碳排放减少。类似地，Elsanabary与Niveditha等[27,28]研讨发现，电网耦合型风景储体系经过最优容量装备与电力办理，可有用减轻电网负荷并下降停电时刻。但是，电池退化问题仍是当前面临的首要挑战。文献[29]选用深度强化学习完成智能动力办理，以提高电池寿数及电网交互才能，但受计算资源约束，实时部署仍具挑战性。燃料电池与生物质能等分布式发电(DG)技能增强了商业修建的动力灵活性，下降对主网依靠性。DG与可再生动力融合研讨已获得明显成效。文献[30,31]别离报导了光伏-风能-生物质混合体系中0.115–0.154美元/千瓦时的平准化度电本钱(LCOE)与3.36印度卢比/千瓦时的数据，每年可完成5000吨及21000千克的二氧化碳减排，但燃料供给与高本钱问题没有解决。Painuli等[32]指出需求侧办理能提高DG功率，改善电压安稳性与动力安全。商业修建中经过优化充电设备与车网互动(V2G)体系整合电动汽车，可增强电网安稳性并下降运营本钱。Leone等[33]运用遗传算法优化了超快充电站的光伏与储能体系装备，完成了55%的本钱减少与50%的排放下降。类似地，[34]提出的考虑电池老化的车网互动最优调度计划在缓解电池衰减的一起，将运营本钱下降了88%。但大规划运用仍受限于监管壁垒及实时自适应操控的复杂性。
对文献的综合分析标明，大都研讨的方针是经过优先考虑经济可行性与环境可持续性来优化混合可再生动力体系。虽然这些研讨供给了有价值的见地，但其才能往往存在约束：难以适用于大规划实践场景、优化办法的鲁棒性缺少以及方针体系不够全面。例如，文献[23]完成了73,500欧元的总体系本钱（TSC）和95。19%的牢靠性，但该模型缺少与电动汽车的整合，且未考虑电网交互或动力进出口问题，约束了其在商业并网体系中的适用性。类似地，文献[26]完成了总体系本钱与碳排放的最小化，但该模型专为具有固定负荷曲线的离网运用规划，缺少处理动态电动汽车充电需求或实时电价的灵活性。另一项研讨[18]在最小化TSC、COE和燃料本钱的一起，强调了明显的节约效益（尤其在维护与排放方面），但未考虑电池退化或动态读档改变这两个商业修建场景中的要害因素。类似地，文献[22]针对并网光伏体系优化了LCOE，但未整合EV充电或电池退化因素。Hossain等人[20]虽然最小化了COE和年度能耗，却疏忽了动态EV行为或实时电网交互作用，或许导致体系容量装备过大或运用率缺少。
在电网独立性与环境影响方面，文献[25]完成了81%的动力自主率与65%的二氧化碳减排。虽然具有这些优势，资源间歇性及电池荷电状况（SoC）办理缺失导致牢靠性问题，该问题在城市商业环境中将进一步凸显。Winsly等学者[31]选用生物质-光伏-风电混合体系下降二氧化碳排放，但面临初始本钱高与燃料供给受限的制约，影响了体系可扩展性。类似地，文献[35]经过储能体系与智能动力办理提高了电网独立性。但是，该研讨假设了抱负的资源可用性，且未考虑电动汽车整合问题，然后约束了其办理商业修建峰值负荷的才能。文献[36]完成了0.008%的电网依靠度，着重突出了本钱效益最优的可再生动力并网计划。但该长时间猜测未归入实时能量办理体系或电动汽车运用模式，影响了其实践可行性。此外，文献[21]提出的智能充电计划既未考虑电网反应机制，也未针对商业场景中的大规划电动汽车车队进行扩展规划。另一项研讨[37]选用NSGA-II算法对年运转本钱(AOC)和供电缺失概率(LPSP)进行双方针优化，在提高自给率(SSR)的一起减轻电网负荷。但该模型严峻依靠精准的读档猜测，且未考虑电价动摇因素。Chegari等[38]以住宅修建完全动力自给为方针，虽使SSR提高39%，但体系复杂性高且缺少商业规划验证仍是其约束地点。文献[33]经过优化光伏-储能体系(PV-BSS)装备使电动汽车快充本钱下降55%，但未考虑电动汽车到离站不确定性与荷电状况(SoC)动态改变这些实践运用中的要害因素。
虽然混合动力体系优化研讨已获得发展，但文献总述标明该领域仍存在持续性挑战，包含电动汽车作为自动式动力财物的整合度缺少、实时适应性有限，以及缺少能全面衡量体系自治性与电网互动性的统一方针。为打破这些约束，本研讨提出一种面向大型商业修建的集成化混合动力体系计划，其构成包含光伏板、WES、BSS、电动汽车、电网接入及商业用电负荷。本结构以最小化净现时本钱（NPC）和最大化新式方针——自自动力运用率指数（AEUI）为双重优化方针。AEUI是本研讨提出的立异性方针，可同步量化动力独立性与电网交互功率。相较于传统办法将SSR、自发自用率（SCR）和电网依靠度作为独立优化方针的做法，AEUI经过单一综合性方针统摄这三个维度，然后明显简化了优化流程。电动汽车（EVs）经过运用可再生动力盈余进行充电，并在内部需求顶峰时放电，然后增强动力灵活性并下降对电网的依靠。该战略有用减少了电网电力依靠，并有助于提高动力自主性。一起，电动汽车运用率指数（EVUI）也完成最大化，保证其作为辅助储能组件的最优运用。经过选用多方针鲸鱼优化算法（MOWOA），所提出的体系完成了经济与运转参数的平衡优化。该办法不只下降了平准化动力本钱（LCOE）、出资回收期、初始出资本钱及电网依靠度，还明显提高了自给率与自发自用份额，较现有模型展现出明显改善。所提出的解决计划经过完成可扩展、经济高效且自主的动力办理，有用解决了已识别的研讨缺口，尤其适用于商业修建的动态动力需求。表1展示了所提体系与文献中评论的现有体系的对比分析，要点重视要害组件、V2X才能、优化战略和功能方针。
为完成上述技能打破，本研讨选用可再生动力最优能量办理与容量规划办法，核心方针在于提高大型商业修建中可再生动力的消纳份额。电动汽车作为柔性储能单元运转，经过消纳可再生动力盈余电力进行充电，并根据供电充裕度与需求动摇施行放电。该体系经过优化规划，旨在经济可行性、动力自给率与运转功率三者间达到有用平衡。详细方针包含：
- •最大化AEUI（年电能运用指数）以提高动力自给率与自发自用水平，然后下降对电网的依靠性。
- •最小化NPC（净现本钱）在保证动力供给牢靠性的一起，提高体系的经济可行性。
- •经过优化充放电战略最大化电动汽车用户收益（EVUI），保证电动汽车作为额定的储能财物发挥作用。
- •经过集成动力办理体系（EMS）的优化结构，完成光伏、风电和电池储能体系（BSS）的最优容量装备，然后保证体系功能的均衡性。
