Renewable Energies in the Agricultural Sector: A Perspective Analysis of the Last Three Years
Escuela Nacional de Estudios Superiores Unidad Juriquilla, Universidad Nacional Autonoma de Mexico（墨西哥国立自治大学高等研究国家学院希基拉亚校区）；Departamento de Física Aplicada, Radiología y Medicina Física, Campus Universitario de Rabanales, Universidad de Córdoba（科尔多瓦大学拉巴纳莱斯校园应用物理、放射学和医学物理系）；Engineering Institute Campus Juriquilla, Universidad Nacional Autónoma de Mexico（墨西哥国立自治大学希基拉亚校园工程学院）；Departamento de Enfermería, Farmacología y Fisioterapia, Campus de Menéndez Pidal, Universidad de Córdoba（科尔多瓦大学梅嫩德斯·皮达尔校园护理学、药理学和理疗学系）
本文通过文献计量分析，揭示了过去三年农业部门可再生能源研究的趋势、主要贡献者及新兴领域，强调了农业与可再生能源结合的可持续发展路径。
2025-12-07 physics.soc-ph
Wind energy potential of Germany - Limits and consequences of large-scale wind energy use
该研究围绕德国能源转型中风能的重要地位，探讨可利用风能的规模上限及其大规模利用可能对大气造成的影响。
2023-04-27 physics.ao-ph physics.pop-ph physics.soc-ph
Power sector effects of green hydrogen production in Germany
研究使用开源电力部门模型分析2030年德国三种绿色氢气供应链的电力部门效应，发现大规模氢气储存可提供灵活性，且存在以牺牲其他消费者为代价的分配效应。
2023-07-25 cs.SY eess.SY physics.soc-ph
Accounting for spatiality of renewables and storage in transmission planning
目前规划德国能源系统的治理过程忽略了两个替代电网扩张的选择：第一，将可再生能源置于更接近需求的地方，而不是最佳的地点。第二，利用存储而不是额外的传输基础设施来防止电网拥塞。在本文中，我们应用基于AnyMOD建模框架的综合容量扩展模型，将现状与完全可再生能源系统的替代规划方法进行比较。为了代表可再生能源的空间性和波动性，德国电力部门的建模具有很大的时空细节的32个NUTS 2区域和每小时的时间步长。除了德国的电力部门，分析还考虑了与欧洲其他地区的能源交换以及工业、运输和热力部门对电力和电力燃料（如氢气或合成气）的需求。结果表明，第一个最好的解决方案可以很好地近似，如果目前的规划方法也考虑存储的拥塞管理。在我们的案例中，将可再生能源放在不同的位置没有显著的影响，因为必须几乎完全利用现有的潜力，几乎没有优化的空间。此外，对完全禁止增加输电线路的第一最佳方案的敏感性表明，电网扩张可以以可承受的成本替代。
2021-08-10 physics.soc-ph
Actors in Multi-Sector Transitions -- Discourse Analysis on Hydrogen in Germany
本研究通过分析2016-2020年德国报纸文章，揭示了氢能话语中的多元参与者立场及围绕其使用、生产和进口的三大冲突，并提出概念框架解释部门背景、技术与利益间的复杂互动。
2023-11-19 cs.SY eess.SY physics.soc-ph
Balancing Cost Savings and Import Dependence in Germany's Industry Transformation
本研究针对德国工业绿氢前驱体生产的高成本问题，通过耦合模型评估多类进口情景，量化了不同进口策略的成本节约效果与进口依赖风险，为德国工业转型的成本与供应安全权衡提供了量化依据。
2025-10-01 physics.soc-ph
Impact of demand growth on decarbonizing India's electricity sector and the role for energy storage
全球能源部门脱碳的努力取决于新兴市场能源生产和终端使用的技术选择，例如印度，空调预计将成为电力需求增长的主要推动力。在这里，我们使用一个综合的需求-供应框架来量化需求增长和时间模式对长期电力系统演变的影响。在预计的可再生能源和锂离子储能成本下降的情况下，我们的供需模型指出，到2030年，可再生能源将为满足印度的年度电力需求做出巨大贡献（46-67%）。然而，如果没有适当的政策措施来逐步淘汰现有的煤炭发电，即使如此迅速地采用可再生能源，加上一个或多个技术杠杆，如低成本储能和需求方措施，如制定积极的交流效率标准和部署配电级储能，与2020年相比，2050年的二氧化碳年排放量不足以减少，因为这一时期预计电力需求的增长率相对较高。
2022-02-23 physics.soc-ph
Integration of Renewable Energy Sources in Future Power Systems: The Role of Storage
在电力供应系统中整合来自不可调度的可再生能源的高份额电力是一项具有挑战性的任务。在许多关于未来电力系统的研究中考虑的一个选择是安装存储设备以平衡电力生产的波动。然而，目前尚不清楚何时需要存储设备，以及集成过程如何取决于不同的存储参数。使用长期的太阳能和风能发电数据系列，我们提出了一种建模方法来研究存储大小和效率对100% RES情景的影响。将我们的方法应用于德国的数据，我们发现，如果剩余的能源由足够灵活的发电厂提供，那么高达50%的总电力需求可以通过风能和太阳能资源的最佳组合来满足，而无需削减和存储设备。我们的研究结果进一步表明，安装小型但高效的存储设备已经非常有利于RES集成，而季节性存储设备仅在80%以上的电力需求可以通过风能和太阳能满足时才需要。我们的研究结果意味着，安装额外的发电能力和存储容量之间的妥协是必要的。
2014-09-23 physics.soc-ph
Exploring Initial CO2 Transport Topologies for Germany's Carbon Management
Technische Universität Berlin（柏林工业大学）；Fraunhofer Institute for Systems and Innovation Research (ISI)（弗劳恩霍夫系统与创新研究所）
本研究结合图论拓扑生成与多部门耦合能源系统模型，评估德国2035年CO₂输运网络，发现接入关键工业源区与汇点时，输运基础设施可用性比拓扑结构更重要，500公里管道可获大部分经济收益
2026-08-18 physics.soc-ph
Optimal combination of energy storages for prospective power supply systems based on Renewable Energy Sources
基于可再生能源的未来供电系统需要始终采取措施来平衡发电和负载。存储设备和备用发电厂的利用被广泛建议用于此目的，而最佳的组合仍有待发现。在这项工作中，我们提出了一种建模方法，系统地研究未来的供电系统的情况下，高份额的电力来自风能和太阳能资源。通过将备用电源视为仅含能源成本的次要电源，该方法独立于备用发电厂的实际满负荷小时数。将该方法应用于德国的多年气象数据，确定了存储设备和备用电源的成本优化组合。我们发现，即使在发电容量显著过剩的情况下，也需要具有与平均负载相同数量级的放电功率的存储设备或备用发电厂，以始终平衡系统。此外，这些能力似乎只在多年期的某些年份才需要。我们的研究结果意味着，在任何时候都有电力供应的社会需求可能只通过安装过剩容量来满足，而必须在安装额外的备用或存储或发电容量之间找到平衡。
2016-09-21 physics.soc-ph
Three stages in the co-transformation of the energy and mobility sector
风能和太阳能等可再生能源在效率、成本和可用性方面取得了显著发展，但系统集成仍然是一个挑战。实现完全可再生电力供应将需要大规模的储能技术和灵活的用户，以克服长期的低发电量。与此同时，交通和工业等其他部门必须电气化，以取代化石燃料。电力甲烷是一项很有前途的技术，因为它可以利用现有的基础设施实现大规模的能源储存和部门耦合。在这项工作中，我们分析了德国电力，交通和工业部门的共同转型，并考虑到最近关于在2038年之前逐步淘汰煤炭的决定。我们评估了可再生能源和存储规模以及系统成本和相关的排放量的必要能力，使用技术经济优化模型，具有高技术和时间分辨率的开源框架OSeMOtek。我们发现三个相当不同的阶段的转型驱动的排放差距和煤炭逐步淘汰。到2030年，太阳能发电将大幅扩张，然后到2040年，煤炭将主要被化石天然气取代。之后，排放上限变得非常具有挑战性，因此所有灵活性选项都大大扩展：存储，削减和灵活的电力甲烷。
2020-05-15 physics.soc-ph
E-biofuels reduce the cost of achieving emissions targets in hard-to-electrify sectors
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；RISE Research Institutes of Sweden（瑞典RISE研究院）；Technische Universität Berlin（柏林工业大学）
本文研究了e-生物燃料在硬要 electrify 领域实现减排目标的成本效益，发现其在生物质供应受限且化石燃料不可用时具有成本优势，可降低系统成本和液体燃料成本。
2026-04-13 physics.soc-ph
Distributed photovoltaics provides key benefits for a highly renewable European energy system
本研究通过高分辨率欧洲电力网络模型，分析分布式太阳能光伏在不同能源情景下的作用，发现其可降低系统总成本、提升国家能源自给率，在部门耦合情景中效益更显著。
2023-07-19 physics.soc-ph
Energy and GHG saving potentials of sufficiency measures -- a synthesis for Germany
Oeko-Institut（生态研究所）；Technische Universität Berlin（柏林工业大学）；INATECH, University of Freiburg（弗赖堡大学 INATECH 研究所）；Wuppertal Institute for Climate, Environment and Energy（伍珀塔尔气候、环境与能源研究所）；City of Bonn, Climate Neutral Bonn 2035 Program Office（波恩市气候中立波恩 2035 项目办公室）；Europa-Universität Flensburg（弗伦斯堡欧洲大学）
本文通过综合德国的节能和减排数据，揭示了减少人均居住空间措施的最大节约潜力，并为政策制定和模型分析提供参考。
2025-12-17 physics.soc-ph
Who will import hydrogen in 2050? Global assessment with China and US case studies
Fraunhofer Research Institution for Energy Infrastructures and Geotechnologies IEG（弗劳恩霍夫能源基础设施与岩土技术研究院）；Technical University Dresden（德累斯顿工业大学）；Fraunhofer Institute for Systems and Innovation Research ISI（弗劳恩霍夫系统与创新研究所）
本研究通过分析中国和美国案例，评估2050年全球氢气进口潜力，发现氢气贸易将区域集中，受资源分布、能源需求等因素影响。
2025-11-28 physics.soc-ph
Analysis of renewable energy sources and electric vehicle penetration into energy systems predominantly based on lignite
我们考虑通过车辆到电网（V2G）技术将可再生能源整合到交通和电力部门，用于主要基于褐煤的能源系统。马其顿的国家能源系统是使用EnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergyEnergy我们表明，电动汽车可以提供必要的存储，为马其顿提供完全可再生的能源，以满足该国不断增长的能源需求。此外，…
2016-02-09 physics.soc-ph
Optimal heterogeneity in a simplified highly renewable European electricity system
资源质量和可变可再生能源的时间生成模式在欧洲各地差异很大。在本文中，可再生能源资产的空间分布进行了探讨，利用这种异质性，以降低总系统成本的高水平的可再生能源电力在欧洲。几个直观的启发式算法，最优投资组合理论和局部搜索算法被用来找到最佳的可再生能源发电容量的分布，同时最大限度地减少备份，传输和可再生能源容量的总成本。使用当前的成本预测，最佳的异质分布有利于陆上风电，特别是在北海沿岸的国家，这导致平均电力成本比与每个国家的平均负荷成比例的可再生能源均匀参考分布低11%。在均匀参考分布中，一旦传输容量被置为零，则减少变得更大，即18%。启发式算法分配可再生能源容量的基础上，每个国家的风能和太阳能容量的因素，提供了一个令人满意的近似完全优化的可再生能源分配，同时保持透明度和可理解性的好处。结果的敏感性变化的太阳能发电和天然气供应的成本，以及不可避免的削减能源的可能跨部门的使用也进行了检查。
2017-06-01 physics.soc-ph
A graph-based formulation for modeling macro-energy systems
要避免气候变化即将带来的危害，就需要用可再生能源取代化石燃料，将其作为主要能源。由于非电力可再生能源的潜力有限，这意味着将风能和太阳能发电的使用范围扩大到电力部门以外，无论是直接电气化还是合成燃料。建模向这样一个能源系统的转变是具有挑战性的，因为它需要考虑风能和太阳能的波动以及需求方可以调整这些波动的多种方式。本文介绍了一种基于图形的方法来制定能源系统模型，以应对这些挑战。通过在有根树中组织集合，可以实现两个功能，以便于对可再生能源的高份额和部门集成进行建模。首先，该方法允许的时间和空间的细节的水平是不同的能量载体。这使得建模具有高级别的细节和大范围，同时保持模型在计算上易于处理。其次，能源载体在转换、储存、运输或消耗时的可替代程度可以建模，以实现详细但灵活的部门整合表示。该公式的应用表明，时间细节的变化实现了70%的计算时间的平均减少。
2021-08-10 physics.soc-ph
Exploring the impacts of demand scenarios, weather variability and mitigation of emissions on Morocco's hydrogen market and renewable transition pathways
Fraunhofer IEE, Fraunhofer Institute for Energy Economics and Energy System Technology（弗劳恩霍夫能源经济与能源系统技术研究所）
本研究通过分析不同场景，评估摩洛哥氢能市场发展及可再生能源转型路径，发现融资成本对系统成本和竞争力影响显著，两种路径在技术上均可行。
2026-01-21 physics.soc-ph
Renewable energy communities: do they have a business case in Flanders?
可再生能源社区是一项突出的举措，旨在使终端消费者在能源部门发挥积极作用，提高对可再生能源技术重要性的认识，并增加其在能源系统中的份额，从而减少温室气体排放。然而，区域经济共同体的经济可行性取决于多个相互依存的因素，这些因素需要根据每个具体情况进行仔细研究。本研究的目的是调查电价的影响，比例的电气化的供暖和运输部门，可再生能源技术和存储系统的价格，和内部电力交换价格上的年度成本为电力供应的REC。一个混合整数线性模型的开发，以尽量减少能源供应成本为代表的REC在法兰德斯，比利时。结果表明，与一切照旧相比，可再生能源有可能将这些成本降低10%至26%。这种成本降低取决于电价的类型以及热泵和电动汽车等灵活资产的使用水平。电费中向更高功率部分的转变使电力存储系统更具吸引力，这导致更高的电力自耗。灵活资产的引入增加了在电价较低时转移需求的可能性，并由于总电力需求的增加而使更大规模的光伏系统在经济上可行。然而，在最好的情况下，与单个智能家居相比，REC的成本降低仅为4% - 6%。由于条例的不确定性和设立区域环境委员会的费用，可能会减少估计的效益。
2022-02-10 physics.soc-ph
Optimal supply chains and power sector benefits of green hydrogen
绿色氢可以帮助部分交通部门脱碳，但其与电力部门的相互作用还不清楚。如果生产在时间上足够灵活，这可能有助于整合各种可再生能源。使用电力部门的开源协同优化模型和在德国加油站供应氢气的四种选择，我们发现能源效率和时间灵活性之间的权衡：对于可再生能源和氢气的份额较低，更节能和灵活性较低的小规模现场电解是最佳的。对于可再生能源和/或氢气的更高份额，更灵活但能效较低的大型氢气供应链变得重要，因为它们允许通过储存将氢气生产与需求分开。液态氢特别有利，其次是液态有机氢载体和气态氢。大规模的氢供应链可以为电力部门带来巨大的好处，主要是通过减少可再生剩余发电量。能源建模者和系统规划者在评估绿色氢在未来能源转型情景中的作用时，应更详细地考虑氢供应链的独特灵活性特征。
2021-07-09 econ.GN physics.soc-ph q-fin.EC
DIETERpy: a Python framework for The Dispatch and Investment Evaluation Tool with Endogenous Renewables
DIETER是一个开源的电力部门模型，旨在分析未来可变可再生能源的比例非常高的情况。它最大限度地降低了系统的总成本，包括各种发电、灵活性和部门耦合选项的固定和可变成本。在这里，我们介绍了DIETERpy，它建立在现有的模型版本上，在通用代数建模系统（GAMS）中编写，并使用Python框架对其进行了增强。这将Python在数据预处理和后处理方面的灵活性与GAMS中简单的代数公式和高效求解器的使用相结合。DIETERpy还提供了一个基于浏览器的图形用户界面。新框架的设计易于访问，因为它使用户能够运行模型，更改其配置，并定义许多场景，而无需深入了解GAMS。代码、数据和手册可以在公共存储库中获得，并在许可证下获得透明度和可重复性。
2021-04-07 cs.CY physics.soc-ph
Impact of CO2 prices on the design of a highly decarbonised coupled electricity and heating system in Europe
雄心勃勃的可再生能源和二氧化碳税目标都是能源系统脱碳的政治工具。我们模拟了大量的耦合电力和供暖系统，其中CO2中性能源的主要来源来自可变可再生能源（VRES），即，风能和太阳能发电机。该模型包括在欧洲每个国家每小时发送一整年的所有技术。在每个模型运行中，可再生能源的数量和CO2税的水平是外生固定的，而能源的生产，转换，传输和存储技术的成本最优的组成和相应的CO2排放量的计算。我们表明，即使是高渗透率的VRES，一个显着的CO2税超过100欧元/吨CO2是必要的，以限制合并的CO2排放量从该部门到1990年水平的5%以下，因为削减VRES，燃烧化石燃料和效率低下的转换技术在经济上是有利的，尽管存在丰富的VRES。足够高的CO2税导致特别是通过热泵和热水储存更有效地使用VRES。我们的结论是，可再生能源目标本身是不够的;此外，还需要征收二氧化碳税，以使电力和供暖部门脱碳，并激励灵活高效的能源转换和储存的最低成本组合。
2018-11-09 physics.soc-ph
Renewable build-up pathways for the US: Generation costs are not system costs
过渡到未来的电力系统，主要是基于风能和太阳能光伏在美国相邻的所有地区进行检查。我们提出了建立风能和太阳能发电的优化途径，以满足最少的备用能源需求，并通过基于长期高分辨率天气确定的发电数据的简化，轻量级模型获得最低的成本。在没有存储的情况下，实现发电和负荷最佳匹配的途径，从而导致最少的备用能源需求，通常有利于两种技术的组合，在完全可再生的情况下，风能/太阳能光伏能源组合约为80/20。最低成本的开发被认为是从100%的技术开始，首先是平均发电成本最低的技术，但随着可再生能源装置的增加，经济上不利的过剩发电将其推向最小的备用途径。通过风能和太阳能的结合，和/或吸收多余的发电量，例如通过储存或传输，或通过将电力系统与其他能源部门相结合，可以大大减少多余的发电量和所需的成本。
2014-12-16 physics.soc-ph
Power-to-X in Energy Hubs: Operations and Policies Supporting the Scale-Up of Renewable Fuel Production
本文提出混合整数线性规划模型 EnerHub2X，研究含氢、甲醇、氨合成的丹麦能源枢纽最优运营，发现需约50%价格溢价才能促进可再生氨和甲醇生产，并验证可再生电力购买协议可在合规前提下提供灵活性。
2022-09-05 physics.soc-ph
Dodging the electricity price hike: Can demand-side flexibility compensate for spot price increases for households in Germany?
研究分析了德国家庭通过HEMS和智能电表利用需求侧灵活性应对动态电价上涨的成本效益，发现动态电价对拥有电动汽车的家庭更具财务优势，并确定了实现节约的额外年度成本上限。
2024-02-09 physics.soc-ph
Reviewing local and integrated energy system models: insights into flexibility and robustness challenges
实现供暖、制冷和运输的电气化以实现脱碳目标，需要快速扩展可再生能源技术。由于这些技术的分散性和间歇性，它们需要强有力的规划，考虑到非技术限制和灵活性选项，以有效地整合。能源系统模型（ESM）经常被用来支持决策者在这个规划过程中。在这项研究中，116个案例研究的地方，综合紧急保障措施进行了系统的审查，以确定最佳做法的方法，以模型的灵活性和解决非技术性的限制。在样本中，存储系统和扇区耦合是最常见的灵活性类型。与交通部门的部门耦合，特别是与可用于智能充电或车辆到电网操作的电动汽车的耦合，很少被考虑。社会方面通常要么被完全忽视，要么被外部建模。缺少参与者异质性会导致优化模型中的结果不稳定，可以通过构建级信息来解决。人们发现，对成本的重视程度很高，虽然排放量也经常报告，但几乎没有其他指标，如进口或可再生能源发电的份额。为了指导未来的建模，本文最后给出了一个路线图，强调了灵活性和鲁棒性选项，这些选项要么代表低挂水果，要么对结果有很大影响。
2022-02-28 physics.soc-ph
Are biofuel mandates cost-effective? -- an analysis of transport fuels and biomass usage to achieve emissions targets in the European energy system
为实现雄心勃勃的排放目标，需要为运输部门难以减排的部分制定减排方案。基于生物质的生物燃料、基于可再生氢和碳源的电燃料以及通过二氧化碳去除补偿的化石燃料是主要的选择。目前，生物燃料是唯一大规模可用的可再生燃料，并受到混合任务的刺激。在这里，我们估计的系统成本，执行这些任务，除了对所有能源部门的总体排放上限。我们使用具有高时间分辨率的部门耦合欧洲能源系统模型PyPSA-Eur-Sec对2040年和2060年的夜间情景进行建模。确定了以下成本驱动因素：（一）由于稀缺而导致的高生物质成本，（二）生物质用于工业供热和热电联产（CHP）与碳捕获的竞争性使用的机会成本，以及（三）与电燃料和化石燃料结合CDR相比，生物燃料的可扩展性较低，成本通常较高。随着2040年减排目标的实现，可变可再生能源，供热，工业和运输的部分电气化以及用于热电联产和工业供热的生物质使用对于以最低成本实现目标至关重要。减少剩余的液体化石燃料使用会增加系统成本，50%的生物燃料要求会增加1280 - 2290亿欧元的成本，占液体燃料成本的39-82%。由于2060年的排放目标为负105%，因此燃料减排方案是必要的，而电燃料或使用CDR来抵消化石燃料排放比生物燃料更具竞争力。生物质在热电联产和工业加热中是优选的，与碳捕获相结合，用于负排放或电燃料生产，从而多次利用生物碳。敏感性分析揭示了重大的不确定性，但一贯支持更高的生物燃料…
2022-07-06 physics.soc-ph
Mitigating heat demand peaks in buildings in a highly renewable European energy system
空间和水加热约占欧盟最终能源消耗的40%，因此在降低整体成本和温室气体排放方面发挥着关键作用。许多建筑物实现净零排放的方案依赖于电气化，但满足冬季的热量需求高峰可能具有挑战性，特别是在风能和太阳能资源较低的情况下。本文探讨了如何缓解空间供暖需求峰值最具成本效益的自上而下，部门耦合模型与二氧化碳排放约束为净零。它引入了第一个同时优化供应和效率的模型，包括所有欧洲国家，每小时解决方案。技术之间的竞争，以解决这些供暖高峰，即建筑改造，热能存储和个人混合热泵与备份燃气锅炉进行检查。一个新颖的思想实验表明，建筑物翻新的水平是由强烈的季节性热峰驱动的，而不是整体能源消耗。如果这三种工具都被应用，总成本将降低17%。建筑物翻新可以节省高达14%的成本，并允许将单个燃气锅炉从能源系统中移除，而不会显着增加成本。
2021-06-06 physics.soc-ph
The Potential Role of a Hydrogen Network in Europe
本文通过高分辨率部门耦合能源模型评估欧洲氢能网络，发现复用天然气管网可年降系统成本至多3.4%，但仅能部分替代电网扩建。
2023-03-13 physics.soc-ph
The role of hydro power, storage and transmission in the decarbonization of the Chinese power system
电力部门的深度脱碳可以通过风能、太阳能光伏和水力发电等可再生能源的高度渗透来实现。水电和储能的灵活性补充了风能和太阳能的高时间变化性，输电基础设施通过在空间维度上移动电力来帮助电力平衡。我们研究了在雄心勃勃的CO $ _2 $减排目标下成本最优的高度可再生中国电力系统，通过部署一个31节点的小时分辨率技术经济优化模型，该模型由经过验证的天气转换的38年可再生发电和电力需求数据集支持。通过一个新的实际水库水力模型，我们发现，如果CO $_2$减排超过70%，那么在适度的系统成本下，需要使用水力、电池和氢气等储存设施。数值结果表明，这些灵活性组件可以将可再生能源削减三分之二，使太阳能光伏发电份额提高两倍，并有助于满足夏季制冷需求。我们表明，扩大单向高压直流线路上的区域互联在技术上是足够的，比超高压交流连接的“一网”电网更经济。最后，将传输量从最佳值限制到25%不会使总成本高得多，而即使有大量的互连性，对电池存储的显著需求仍然存在。
2019-02-15 physics.soc-ph
Decarbonizing Mongolia's Energy Sector: A Techno-Economic Analysis of Hybrid Energy Solutions
本研究对蒙古并网混合能源系统（含煤炭、光伏、风电、电池储能和SMR）进行技术经济分析，旨在减少排放并提升能源可靠性。
2025-06-18 hep-ex physics.soc-ph
Revenue and risk of variable renewable electricity investment: the cannibalization effect under high market penetration
可变可再生电力（VRE）资产的市场收入在过去几年中一直受到严格审查。风能和太阳能在产量最高的时候压低市场价格，这一现象被称为“蚕食效应”。这可能对这些技术的收入产生重大影响，其影响程度已经在关于当前和未来市场的经济文献中得到确定。然而，在评估电力部门绿色投资的资本预算文献（例如，包括投资组合和实物期权理论等方法）中忽略了这种影响。在本文中，我们提出了一个分析框架，明确建模VRE生产和电价之间的相关性，以及对收入的影响，周围的能力组合和成本排放CO $_2$。特别是，我们推导出短期和长期预期收入、收入方差和投资时机的封闭式表达式。包括这些系统特性的效果与数值例子说明，在波兰电力系统作为测试案例的风力投资。我们发现，蚕食效应对收入有重大影响，使项目的预计利润从33%下降到13%至-40%（即亏损），这取决于对未来VRE产能扩张速度的假设。使用实物期权框架，投资门槛增加了13%至67%之间，由于包括蚕食。我们的研究结果同样表明，对未来电力容量组合的主观信念和不确定性，例如，VRE产能的增长，显著影响评估的收益和投资时机。
2021-06-11 physics.soc-ph
Open Source Energy System Modeling Using Break-Even Costs to Inform State-Level Policy: A North Carolina Case Study
严格的基于模型的分析可以帮助为国家级能源和气候政策提供信息。在这项研究中，我们利用一个开源的能源系统优化模型和公开的数据集来研究未来的发电量，二氧化碳排放量和二氧化碳减排成本的北卡罗来纳州电功率部门到2050年。模型情景包括未来燃料价格的不确定性、假设的二氧化碳上限和扩展的可再生能源组合标准。在模拟的情景中，太阳能光伏发电是最具成本效益的低碳技术，而碳约束情景之间的权衡主要涉及天然气和可再生能源。我们还开发了一种新的方法来计算盈亏平衡成本，这表明在模型中，不同的技术变得具有成本效益的资本成本。在不同的技术和方案中，盈亏平衡成本有很大差异。我们说明了如何盈亏平衡成本可以用来通知扩展可再生能源组合标准在北卡罗来纳州的发展。利用盈亏平衡成本来校准陆上风电的税收抵免，我们发现由此产生的风电部署取代了其他可再生能源，因此对二氧化碳排放的影响可以忽略不计。这些见解可以为权衡不同政策选择的决策者提供重要指导。这项研究提供了一个分析框架，使用开源模型和免费提供的数据集在其他州进行类似的分析。
2020-01-20 physics.soc-ph
Renewable fuel regulation: Implications for e-fuel production infrastructure in energy hubs
本文以丹麦能源枢纽为案例，研究欧盟RFNBOs监管规则对可再生氢、电子甲醇和电子氨生产投资的影响，发现电子甲醇结合有限储氢具有最佳商业前景。
2023-09-22 cs.SY eess.SY physics.soc-ph
Decarbonisation of industry and the energy system: exploring mutual impacts and investment planning
本研究结合欧洲工业与能源系统模型，分析二者脱碳的相互影响，发现工业脱碳推高电氢需求、价格存在区域差异，电结构仍以可再生能源为主，本土制氢可通过协同维持价格竞争力。
2024-10-30 physics.soc-ph
Endogenous learning for green hydrogen in a sector-coupled energy model for Europe
针对以往能源建模的缺陷，研究纳入绿色氢能生产链干中学效应，通过欧洲部门耦合模型发现为实现1.5℃目标需更快扩张电解及可再生能源装机，忽略动态学习效应会高估成本并推迟扩张。
2023-02-03 physics.soc-ph
On the global economic potentials and marginal costs of non-renewable resources and the price of energy commodities
在这项工作中提出了一个模型，用于模拟内生的能源载体的生产，其消费，消耗途径和时间尺度的边际成本的演变。这种边际成本可以用来模拟能源商品的长期平均价格形成。借鉴以往的工作，其中一个全球数据库的能源经济潜力的建设，这项工作使用的成本分布的不可再生资源，以评估全球流动的能源商品。给出了一个在给定外生商品价格路径的情况下计算能源资源内生流动的数学框架，该框架可以反过来用于在给定外生载体需求的情况下计算能源载体的外生边际生产成本。这两种方法使用独立于经济的刚性价格非弹性假设，产生描述极端使用自然资源的限制情景。这有助于了解化石燃料和天然铀等剩余不可再生资源的现状和可能用途。然而，该理论是为允许技术替代的经济或技术模型而设计的。在这项工作中，它是在全球电力行业模型FTT：电源。政策含义。
2013-07-30 math.DS physics.soc-ph q-fin.GN
100% renewable electricity in Japan
日本承诺到2050年实现碳中和。电力部门的排放量占总量的42%。太阳能光伏发电（PV）和风能占全球净装机容量增加的四分之三，原因是价格低廉且不断下降。这为日本提供了一个大幅度减排的机会，同时也减少了对能源进口的依赖。这项研究表明，日本拥有的太阳能和海上风能资源是供应100%可再生电力所需的14倍。本文利用历史数据，提出了日本电力系统40年逐时能量平衡模型。包括抽水蓄能、高压互联和可调度容量（水力、生物质能和氢能），以平衡可变发电和需求。差分进化算法用于在各种约束条件下寻找最小代价解。电力的平准化成本被发现是86美元每兆瓦时的光伏为主的系统，和110美元每兆瓦时的风力为主的系统。这些成本可以与日本现货市场上每兆瓦时102美元的平均系统价格进行比较。总之，日本可以以具有竞争力的成本自给自足。
2021-09-17 cs.SY eess.SY physics.soc-ph
A predictive pan-European economic and production dispatch model for the energy transition in the electricity sector
能源转型在大多数欧洲国家正在进行。它对电功率系统的影响越来越大，因为它极大地改变了电力的生产方式。为了确保向以可再生能源为主的泛欧电力生产的安全和平稳过渡，预测生产调度将如何演变，了解如何在泛欧一级吸收发电量的波动，并评估由此产生的电力流量变化将需要重大电网升级。为了解决这些问题，我们构建了一个聚合模型的泛欧输电网络，我们耦合到一个优化的，少参数调度算法，以获得时间和地理上分辨的生产配置文件。我们证明了我们的调度算法的有效性，再现历史生产时间序列的所有电力生产在15个不同的欧洲国家。以这种方式校准我们的模型后，我们研究了能源转型后期的未来生产概况-由计划的未来生产能力决定-以及由此产生的区域间电力流。我们发现，通过显著增加不同国家之间的电力交换，可再生能源渗透率的增加可以在泛欧水平上吸收大的电力波动。我们确定了这些增加的交流将需要额外的电力传输能力。最后，我们介绍了一个物理为基础的经济指标，可以预测未来的金融状况在电力市场。我们预计大坝水电和抽水蓄能电站将带来新的经济机遇。
2017-06-06 physics.soc-ph q-fin.GN
PyPSA-DE: Open-source German energy system model reveals savings from integrated planning
该研究提出开源模型PyPSA-DE，通过综合跨部门规划模拟德国能源系统，相比国家计划可降低总扩建规模三分之一，节约成本920亿至1910亿欧元，并降低平均电网关税。
2025-10-10 econ.GN physics.soc-ph q-fin.EC
Long-duration electricity storage needs for coping with Dunkelflaute events in Europe
DIW Berlin（德国经济研究所）；Technical University Berlin（柏林工业大学）；Bruegel（布鲁盖尔研究所）
研究通过分析欧洲35年天气数据，发现极端干旱事件决定了长周期储能需求，需351太瓦时储能容量，占欧洲年用电量7%，核能部分缓解需求，但化石燃料备用与碳移除效果有限。
2026-04-30 econ.GN physics.soc-ph q-fin.EC
Feasibility trade-offs in decarbonisation of power sector with high coal dependence: A case of Korea
电力部门的脱碳需要采取可行的战略，迅速淘汰化石燃料，扩大低碳能源。本研究开发并使用了一个明确说明发电厂库存的模型，以探讨大韩民国电力部门到2050年和2060年的合理脱碳情景。结果表明，到本世纪中叶实现电力部门的零排放，要么需要雄心勃勃地扩大可再生能源，要么需要配备碳捕获和储存的燃气发电，要么需要大幅扩大核电。第一个战略意味着复制并保持领先国家在几十年内实现的太阳能发电最大增长率，并成为CCS技术的早期和雄心勃勃的采用者。核能的替代性扩张在韩国和其他国家有历史先例，但在当前的政治和监管环境下可能无法接受。
2021-10-25 econ.GN physics.soc-ph q-fin.EC
Cost and efficiency requirements for a successful electricity storage in a highly renewable European energy system
该研究以欧洲为案例，推导了通用储能技术storage-X在成本最优高比例可再生能源系统中部署所需的成本和效率门槛，发现其大规模部署需高放电效率或极低能量容量成本，且现有新兴技术均不满足，但热能储存接近达标，最优部署可使系统成本降低9%。
2023-04-11 cs.SY eess.SY physics.soc-ph
Prosumage of solar electricity: tariff design, capacity investments, and power system effects
我们分析了电价设计如何激励家庭投资住宅光伏和电池系统，并探讨了选定的电力部门的影响。为此，我们应用一个开源的电力系统模型，具有prosumage代理德国2030年的情况。结果表明，较低的上网电价大大减少了对光伏发电的投资，但最佳的电池尺寸和自我发电相对稳健。随着零售电价中固定部分的增加，最佳电池容量和自我发电量减少，家庭对非能源电力部门成本的贡献增加。在选择电价设计时，政策制定者的目标不应是（不）激励生产性消费，而是平衡对可再生能源产能扩张和系统成本贡献的影响。
2019-07-23 econ.GN physics.soc-ph q-fin.EC
