Evaluating the Techno-Economic Viability of a Solar PV-Wind Turbine Hybrid System with Battery Storage for an Electric Vehicle Charging Station in Khobar, Saudi Arabia

📄 arXiv: 2502.05654v1 📥 PDF

作者: Ahmed S. AbdElrazek, Mohamed Soliman, Muhammad Khalid

分类: eess.SY

发布日期: 2025-02-08

💡 一句话要点

评估沙特阿拉伯胡拜尔电动汽车充电站光伏-风力混合储能系统的技术经济可行性

🎯 匹配领域: 支柱四：生成式动作 (Generative Motion)

关键词: 混合能源系统 电动汽车充电站 可再生能源 光伏 风力发电 电池储能 Homer仿真 技术经济评估

📋 核心要点

  1. 现有电动汽车充电站对传统能源依赖度高，亟需经济可行的可再生能源解决方案。
  2. 论文提出一种基于光伏、风力涡轮机和电池储能的混合能源系统，旨在优化能源成本和可再生能源渗透率。
  3. 通过Homer仿真模型，研究确定了在沙特阿拉伯胡拜尔地区，满足特定电动汽车充电站需求的最佳系统配置。

📝 摘要（中文）

本研究旨在复制并改进一种可持续的混合能源结构，该结构结合了太阳能光伏、风力涡轮机和电池储能。该研究采用Homer仿真模型来评估这种混合动力系统的规模、成本和控制策略。这项工作主要集中于确定一个高效的可再生能源发电系统架构，用于大型电动汽车充电站。该混合动力系统旨在满足2424.25千瓦时/天的交流基本负荷，峰值消耗为444千瓦。仿真结果表明，优化后的组件和能源成本处于最佳水平，并且在可再生能源渗透率方面实现了最佳设计。

🔬 方法详解

问题定义：论文旨在解决电动汽车充电站对传统能源的高度依赖问题，寻找一种经济上可行且环境友好的可再生能源解决方案。现有方法可能成本过高，效率不足，或者对特定地理位置的适用性有限。

核心思路：论文的核心思路是构建一个混合能源系统，结合太阳能光伏、风力涡轮机和电池储能，以满足电动汽车充电站的能源需求。通过优化系统配置，降低能源成本，提高可再生能源的利用率。

技术框架：该研究采用Homer仿真模型，该模型能够模拟和优化各种混合能源系统的性能。研究流程包括：1) 确定电动汽车充电站的能源需求；2) 选择合适的太阳能光伏、风力涡轮机和电池储能组件；3) 使用Homer模型进行仿真，评估不同配置的性能和成本；4) 优化系统配置，以实现最低的能源成本和最高的能源渗透率。

关键创新：该研究的关键创新在于针对沙特阿拉伯胡拜尔地区的特定气候条件和能源需求，优化了混合能源系统的配置。通过仿真分析，确定了最佳的组件规模和控制策略，从而实现了经济性和可持续性的平衡。

关键设计：研究的关键设计包括：1) 详细的能源需求分析，包括基本负荷和峰值负荷；2) 太阳能光伏、风力涡轮机和电池储能组件的选择，考虑了成本、效率和可靠性等因素；3) Homer仿真模型的参数设置，包括组件的性能参数、能源价格和环境条件；4) 优化算法的选择，以寻找最佳的系统配置。

📊 实验亮点

研究结果表明，优化后的混合能源系统能够以最优的能源成本满足电动汽车充电站的能源需求，并实现较高的可再生能源渗透率。具体数据未知，但研究强调了在特定地理位置和能源需求下，优化系统配置的重要性。

🎯 应用场景

该研究成果可应用于电动汽车充电站、偏远地区供电、微电网等领域，为实现能源转型和可持续发展提供技术支持。通过优化可再生能源系统的配置，降低对传统能源的依赖，减少碳排放，促进环境保护。

📄 摘要（原文）

The main aim of this investigation is to replicate and enhance a sustainable hybrid energy structure that combines solar photovoltaic, wind turbines, battery storage. The study employs the Homer simulation model to evaluate the scaling, cost, and control strategy of this hybrid power system. This work primarily focuses on determining the most efficient design for a renewable energy generation system architecture for a significant electric vehicle charging station. The hybrid power system is designed to meet an AC base load of 2424.25 kWh/day with peak consumption of 444 kW. The simulation results indicate that the optimized components and the cost of energy are at an optimal level and the optimal design in terms of renewable energy penetration.