为支撑“碳中和”愿景实现，迫切需要实现轨道交通系统用能的绿色低碳化。电气化铁路地理空间分布广，光伏发电就近接入牵引变电站可促进新能源消纳，降低轨道交通系统的用能成本。然而分布式光伏出力波动性与轨道交通系统牵引负荷间歇性叠加，轨道交通系统的源荷功率平衡难度大。因此联合优化配置光伏储能容量以实时平衡光伏发电-牵引负荷的供需差异，可显著提高轨道交通系统的用能效率。

针对传统光伏-储能容量规划均基于储能的出厂标定额定寿命、未考虑电池储能实际充放电过程对储能寿命影响的问题，夏世威副教授课题组提出了考虑电池循环寿命的轨道交通自洽能源系统的光储容量联合规划模型。在轨道交通系统“网-源-储-车”协同供能架构下，基于普克特生命周期能量吞吐量理论量化分析了电池的寿命衰减过程，建立了储能电池使用寿命的定量计算模型；并以轨道交通自洽能源系统的经济运行为目标，以系统安全运行为边界，提出了考虑“网-源-储-车”协同运行效果的光伏发电-储能容量联合规划模型，采用混合内外层优化方法迭代求解了光储最优配置参数。本研究成果提出的循环寿命量化模型考虑了电池放电深度对电池寿命的影响，更加精确地计算了电池实际使用寿命，修正了电池理论额定寿命与实际情况的偏差，实现了系统总成本优化的储能容量最佳配置，提高了轨道交通自洽能源系统运行的经济性。研究成果提出的光储联合规划模型相较于传统固定寿命模型，系统总成本减少1.3%，为轨道交通低碳经济供能提供了基础理论和关键技术支撑。

该研究工作的成果“Photovoltaic Power Generation and Energy Storage Capacity Cooperative Planning Method for Rail Transit Self-consistent Energy Systems Considering the Impact of DoD”近期已在线发表于国际顶级SCI一区期刊IEEE Transactions on Smart Grid上，论文的第一作者是新能源电力系统全国重点实验室夏世威副教授，新能源电力系统全国重点实验室是论文第一完成单位。

▲图一 光储协同规划系统架构    

         ▲图二 模型参数以及规划结果

该研究工作得到了国家重点研发计划课题“轨道交通‘网-源-储-车’协同供能技术”以及国家自然科学基金面上项目“ ‘车路网’耦合下的城市交通网-城区配电网协同优化运行理论研究”的资助，论文数据分析及结果论证得到了贝尔格莱德大学Jelena Stojkovic Terzic教授以及美国伊利诺伊理工大学Mohammad Shahidehpour教授的支持。

Reference：Shiwei Xia, Haiyi Wu, Yibo Mao, Ting Wu, Guanghui Song, Jelena Stojkovic Terzic, and Mohammad Shahidehpour. "Photovoltaic Power Generation and Energy Storage Capacity Cooperative Planning Method for Rail Transit Self-consistent Energy Systems Considering the Impact of DoD," in IEEE Transactions on Smart Grid, 2024, Early Access.

网络链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10547185

初审：夏世威

审核：王鹏

编辑：李美琪