论文标题：Integrated Renewable Energy Systems for Buildings: An Assessment of the Environmental and Socio-Economic Sustainability

论文链接：https://www.mdpi.com/2071-1050/17/2/656

期刊名：Sustainability

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/sustainability

加拿大安大略理工大学的Hossam A. Gabbar教授及其团队在本文中深入研究了建筑集成可再生能源系统（HRES）的环境和社会经济可持续性。研究的核心目标是通过整合太阳能、风能和绿色氢能源，显著降低建筑对传统能源的依赖，推动可持续发展。研究采用了TRNSYS 16软件，对加拿大多伦多地区一整年的小时级数据进行了详细的模拟分析，涵盖了多种不同的运行情景。结果显示，在电力需求方面，通过结合风能和太阳能，系统能够满足建筑63%的照明电力需求，年节省成本高达87,026.33加元。这一成果不仅展示了可再生能源在满足建筑电力需求方面的巨大潜力，还突显了其在成本效益上的显著优势。本研究不仅强调了混合可再生能源系统在实现建筑能源需求可持续性方面的巨大潜力，还为未来能源系统的设计和优化提供了宝贵的见解和数据支持。这项研究为建筑领域向更环保、更经济的能源解决方案转型提供了有力的科学依据，推动了全球可持续发展目标的实现。

氢气（H₂）及其在燃料、热能和原料方面的用途。

研究过程与结果

建筑行业约占全球能源消耗的40%，并贡献了30%的二氧化碳排放。因此，降低建筑能耗对于减少温室气体排放和环境影响极为重要。可再生能源和能源效率的提升为减少温室气体排放、满足能源需求提供了有效解决方案，推动了世界经济和社会的可持续发展。

本文研究了建筑集成可再生能源系统（HRES）的环境和社会经济可持续性，旨在通过整合太阳能、风能和绿色氢能源，降低建筑对传统能源的依赖。研究使用TRNSYS 16软件，对加拿大多伦多地区一整年的小时级数据进行模拟分析，评估了不同可再生能源在建筑中的应用效果。研究模拟了太阳能板、风力涡轮机、电力控制器和电解槽的系统性能，分析了不同情景下的系统表现，评估了可再生能源和绿色氢能源在满足建筑电力和热能需求方面的潜力。研究考虑了多种情景，包括仅使用传统能源、部分使用太阳能和风能，以及使用氢-丙烷混合燃料等。在实验与结果方面，研究发现，在电力需求情景中，最佳情景（SC 4-1）通过整合风能和太阳能，成功满足了建筑63%的照明电力需求，并实现了每年87,026.33加元的成本节省。在热能需求情景里，采用40%氢气与丙烷混合燃料的SC 6-1情景，显著降低了温室气体排放量，从540吨降至324吨二氧化碳/年，并且每年节省了251,406加元的成本。此外，通过故障树分析对绿色氢生产单元进行风险评估，确定了整体风险概率为18.6%。

研究结果表明，混合可再生能源系统在实现建筑能源需求的可持续性方面展现出巨大潜力。通过整合太阳能板、风力涡轮机以及绿色氢生产，该研究不仅为减少温室气体排放、降低运营成本以及增强能源供应的可靠性提供了切实可行的解决方案，还凸显了在建筑领域应用可再生能源与绿色氢能源所带来的显著经济与环境效益，为未来能源系统的规划与优化提供了极具价值的参考。

未来的研究工作应聚焦于扩大这些系统的应用规模、进一步优化其成本效益，并积极整合新兴技术，以应对能源可持续性领域不断涌现的新挑战。通过广泛采纳这些创新的解决方案，市镇、工业界以及各级政府将能够有力地加速向更加清洁、更具可持续性的能源未来迈进的进程。

建筑中电力和热能的算法。

研究总结

本文深入探讨了建筑领域集成可再生能源系统的环境与经济社会可持续性。研究突出了混合可再生能源系统（HRES）在满足建筑能源需求方面的巨大潜力，以及其在推动环境和社会经济可持续发展中的关键作用。通过整合太阳能板、风力涡轮机和绿色氢气生产，研究为减少温室气体（GHG）排放、降低运营成本和增强能源可靠性提供了一条切实可行的路径。借助TRNSYS软件进行的动态模拟，有力地证明了混合系统在不同气候条件下优化能源生成与消费的有效性。

研究结果表明，混合可再生能源系统不仅具有高度的实用性，而且在可持续地满足能源需求方面展现出显著优势。它们为在建筑领域用可再生能源替代化石燃料提供了有力依据，有力地推动了全球向净零目标迈进。将绿色氢气整合到这些系统中，进一步增强了它们的环境效益，为各种应用提供了一种清洁、多功能的能源载体。