Neighborhood-Level Energy Hubs for Sustainable Cities: A Systematic Integrative Framework for Multi-Carrier Energy Systems and Energy Justice

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Provides a thorough literature synthesis and a novel optimization framework that embeds social sustainability metrics, guiding future research in integrated energy system design.

🏢実務担当者:Offers actionable insights for planning neighborhood-scale energy hubs that balance technical performance with community engagement and lifecycle sustainability.

🏛政策担当者:Emphasizes the need for flexible regulatory frameworks that support inclusive energy transition, with recommendations for scaling from Global North to Global South contexts.

本研究は、持続可能かつレジリエントな都市エネルギーシステムの重要かつ中核的な実現要因としての近隣地区レベルエネルギーハブ（NLEH）に関する、包括的かつ系統的な統合レビューを提示する。加速する気候圧力、急速な都市化、そしてエネルギー生産の分散化に対応して、NLEHは、近隣地区スケールでの協調的なエネルギーの生成、貯蔵、変換、および交換を可能にするマルチキャリアプラットフォームとして概念化される。PRISMAに基づく方法論を用いて125件の中核的研究を統合し、本レビューは、概念的基盤、システム類型論、エネルギーフローアーキテクチャ、都市統合、および最適化パラダイムという5つの相互に関連する側面にわたる最近の進展を系統的に評価する。従来のレビューとは異なり、本研究は、技術経済的最適化と社会環境的優先事項との間の重要なギャップを明示的に橋渡しする。主要な新規性は、エネルギー正義と社会的ライフサイクルアセスメント（S-LCA）を、動的制約およびペナルティ項として最適化アルゴリズム（例：MILPおよびMPC）に直接、数学的に統合することを提案することである。参加型ガバナンスモデル、ライフサイクル持続可能性指標、およびAI駆動型エネルギー管理システムや都市デジタルツインなどのデジタル化ツールに特に重点が置かれる。分析はさらに、重要な研究ギャップを明らかにし、グローバル・ノースにおけるハイテクで市場主導型のNLEHと、グローバル・サウスにおけるレジリエンス指向のハイブリッドマイクログリッドとの間の顕著な地理的二項対立と、適応的規制枠組みの欠如を浮き彫りにする。統一されたサイバー・フィジカル・ソーシャル視点を提案することにより、本研究は、スケーラブルで、包摂的で、文脈に敏感なNLEH実装の開発を支援するための実践的な洞察を、計画者、政策立案者、および研究者に提供する。最終的に、本論文は、近隣地区スケールのエネルギーシステムを、効率的で低炭素なインフラとしてだけでなく、将来のスマートシティの社会的に公平で、グローバルにスケーラブルで、制度的に適応可能な構成要素として再定義することに貢献する。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

This study presents a comprehensive and systematic integrative review of Neighborhood-Level Energy Hubs (NLEHs) as pivotal enablers of sustainable and resilient urban energy systems. In response to accelerating climate pressures, rapid urbanization, and the decentralization of energy production, NLEHs are conceptualized as multi-carrier platforms that enable coordinated energy generation, storage, conversion, and exchange at the neighborhood scale. Utilizing a PRISMA-informed methodology to synthesize 125 core studies, the review systematically evaluates recent advances across five interconnected dimensions: conceptual foundations, system typologies, energy flow architectures, urban integration, and optimization paradigms. Unlike conventional reviews, this study explicitly bridges the critical gap between techno-economic optimization and socio-environmental priorities. A key novelty is the proposed mathematical integration of energy justice and Social Life Cycle Assessment (S-LCA) directly into optimization algorithms (e.g., MILP and MPC) as dynamic constraints and penalty terms. Particular emphasis is placed on participatory governance models, lifecycle sustainability metrics, and digitalization tools such as AI-driven energy management systems and urban digital twins. The analysis further reveals critical research gaps, highlighting a stark geographic dichotomy between high-tech, market-driven NLEHs in the Global North and resilience-oriented hybrid microgrids in the Global South, alongside the lack of adaptive regulatory frameworks. By proposing a unified Cyber–Physical–Social perspective, this study provides actionable insights for planners, policymakers, and researchers to support the development of scalable, inclusive, and context-sensitive NLEH implementations. Ultimately, the paper contributes to redefining neighborhood-scale energy systems as not only efficient and low-carbon infrastructures, but also as socially equitable, globally scalable, and institutionally adaptive components of future smart cities.

• openalex https://doi.org/10.3390/su18094209first seen 2026-05-15 17:25:29 · last seen 2026-05-23 04:52:21