Abstract Renewable energy systems (RES) in buildings are designed to operate over their lifetime. Considering only present-day data in the pre-project planning phase, which is common in optimization studies, without taking into account the potential future changes in influential parameters such as climate and energy price data may lead to inappropriate solutions for long-term operation. Therefore, this study aims to present a future-oriented optimization methodology for RES design able to adapt to the impacts of climate change and variations in energy prices. Future climate and energy price data are used to obtain the optimal design of a RES proposed to cover the energy demand of a nearly zero energy building (nZEB), and the results are compared with those obtained from present-day data. Results show a decrease in heating and electricity demand by 14.6% and 2.29%, and an increase in cooling demand by 19.9% after 20 years. It is found that the RES design based on present-day data is vulnerable to the impacts of climate change and energy price variations. It leads to an oversized system for meeting electrical and heating demand while lacking sufficient capacity to cover the cooling needs in the future. A comprehensive energy analysis is also conducted concerning climate change impacts on the RES performance, and an upward trend in on-site generation and load matching index is concluded. Sensitivity analyses were performed for some economic parameters. The findings prove that the proposed methodology guarantees the reliability of RESs to fulfill nZEB requirements from a long-term perspective.

中文翻译：

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近零能耗建筑的可再生能源系统优化：一种面向未来的方法

摘要 建筑物中的可再生能源系统 (RES) 旨在在其整个生命周期内运行。在优化研究中很常见的项目前规划阶段只考虑当前数据，而没有考虑气候和能源价格数据等影响参数的潜在未来变化，可能会导致不适合长期运营的解决方案。因此，本研究旨在提出一种面向未来的可再生能源设计优化方法，能够适应气候变化和能源价格变化的影响。未来的气候和能源价格数据用于获得提议的 RES 的优化设计，以涵盖几乎零能耗建筑 (nZEB) 的能源需求，并将结果与​​从当前数据中获得的结果进行比较。结果显示，20 年后，供暖和电力需求分别下降了 14.6% 和 2.29%，而制冷需求增加了 19.9%。发现基于当前数据的 RES 设计容易受到气候变化和能源价格变化的影响。这会导致用于满足电力和供暖需求的超大系统，同时缺乏足够的能力来满足未来的冷却需求。还对气候变化对可再生能源性能的影响进行了综合能源分析，并得出现场发电和负荷匹配指数的上升趋势。对一些经济参数进行了敏感性分析。研究结果证明，从长远来看，所提出的方法保证了 RES 的可靠性，以满足 nZEB 的要求。20 年后制冷需求增长 19.9%。发现基于当前数据的 RES 设计容易受到气候变化和能源价格变化的影响。这会导致用于满足电力和供暖需求的超大系统，同时缺乏足够的能力来满足未来的冷却需求。还对气候变化对可再生能源性能的影响进行了综合能源分析，并得出现场发电和负荷匹配指数的上升趋势。对一些经济参数进行了敏感性分析。研究结果证明，从长远来看，所提出的方法保证了 RES 的可靠性，以满足 nZEB 的要求。20 年后制冷需求增长 19.9%。发现基于当前数据的 RES 设计容易受到气候变化和能源价格变化的影响。这会导致用于满足电力和供暖需求的超大系统，同时缺乏足够的能力来满足未来的冷却需求。还对气候变化对可再生能源性能的影响进行了综合能源分析，并得出现场发电和负荷匹配指数的上升趋势。对一些经济参数进行了敏感性分析。研究结果证明，从长远来看，所提出的方法保证了 RES 的可靠性，以满足 nZEB 的要求。发现基于当前数据的 RES 设计容易受到气候变化和能源价格变化的影响。这会导致用于满足电力和供暖需求的超大系统，同时缺乏足够的能力来满足未来的冷却需求。还对气候变化对可再生能源性能的影响进行了综合能源分析，并得出现场发电和负荷匹配指数的上升趋势。对一些经济参数进行了敏感性分析。研究结果证明，从长远来看，所提出的方法保证了 RES 的可靠性，以满足 nZEB 的要求。发现基于当前数据的 RES 设计容易受到气候变化和能源价格变化的影响。这会导致用于满足电力和供暖需求的超大系统，同时缺乏足够的能力来满足未来的冷却需求。还对气候变化对可再生能源性能的影响进行了综合能源分析，并得出现场发电和负荷匹配指数的上升趋势。对一些经济参数进行了敏感性分析。研究结果证明，从长远来看，所提出的方法保证了 RES 的可靠性，以满足 nZEB 的要求。这会导致用于满足电力和供暖需求的超大系统，同时缺乏足够的能力来满足未来的冷却需求。还对气候变化对可再生能源性能的影响进行了综合能源分析，并得出现场发电和负荷匹配指数的上升趋势。对一些经济参数进行了敏感性分析。研究结果证明，从长远来看，所提出的方法保证了 RES 的可靠性，以满足 nZEB 的要求。这会导致用于满足电力和供暖需求的超大系统，同时缺乏足够的能力来满足未来的冷却需求。还对气候变化对可再生能源性能的影响进行了综合能源分析，并得出现场发电和负荷匹配指数的上升趋势。对一些经济参数进行了敏感性分析。研究结果证明，从长远来看，所提出的方法保证了 RES 的可靠性，以满足 nZEB 的要求。