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许多城市和地区都宣布，他们的最终目标是实现能源自给自足，但还有许多技术和经济挑战需要研究。本研究的目的是为能源自给自足率高的地区找到成本最优的技术解决方案，以满足其电力需求。采用两种方法，一种是基于规则的方法，一种是优化方法，以找到一个地区中具有最低生命周期成本的本地集中风电、太阳能光伏、电池、热存储和热泵的可再生能源系统容量。以芬兰赫尔辛基的卡拉萨塔玛区为例。结果表明，完全能源自给自足的目标需要在可再生能源系统上进行非常高的投资。对于所研究的案例，将自给自足率降低到 76% 可以将生命周期成本降低 66%，并实现净零年度能源平衡。从经济和技术上讲，实现正能源区或净零能源区比实现完全能源自给自足更为可行。根据所得结果，主要投资应放在风电上，因为与太阳能光伏相比，风电全年利用率更高。当自给率从 100% 降低时，对昂贵的集中式电池存储的投资将急剧下降。结果表明，由于人口密度高和可再生能源供应有限，如果以高自给率为目标，一个地区的物理边界可能不适合所需的可再生能源设施。这通常会导致将地区边界扩大到虚拟平衡边界。
最优自给自足区技术经济分析
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