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期刊信息/Journal information
交通运输工程学报
交通运输工程学报

陈荫三

双月刊

1671-1637

jygc@chd.edu.cn

029-82334388

710064

西安市南二环路中段

交通运输工程学报/Journal Journal of Traffic and Transportation EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
正式出版
收录年代

    中国高速公路路域内的光伏发电潜力评估

    胡力群黄虹鑫沙爱民
    1-13页
    查看更多>>摘要：为推进高速公路路域内光伏的应用,以Python程序语言中OpenCV库为工具,提取高速路线图中的路线图像并投影至光辐射量分布图,分析在各辐射区域内的高速公路路线长度及其比例;计算了高速公路各类基础设施的占地面积,并采用JNMM60光伏组件参数计算了高速公路路域内的光伏发电潜力;将高速公路运营期及智慧高速路侧设备的电力需求与光伏发电潜力进行对比,并对光伏建设投资成本进行测算.分析结果表明:高速公路路域内的年平均辐射为1 523.865 kW·h·m-2,每平米光伏用地年发电量为63.27 kW·h,全国高速公路总体占地面积在2020年底和2025年底分别可达到约4.9×105、6.4×105 hm2,光伏发电潜力巨大;分别仅需在75％的高速服务管理区域及10％的路侧区域内安装光伏设备即可满足高速公路运营期内及智慧高速路侧设备的全部电力需求,且仅需4～6年即可回收建设成本;在高速公路路域内大规模铺设光伏设备仍面临初始建设投资成本巨大、光伏产能技术不足、配套设施需求巨大、光伏设施与道路交通环境相互影响不明、供需空间匹配性较差及大规模光伏规划设计管理系统方法欠缺等困难.

    道路工程高速公路电力需求光伏发电Python图像分析

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    考虑光伏不确定性影响的高速公路光储换一体化能源管理策略

    王飚路捷沙爱民蒋玮...
    14-30页
    查看更多>>摘要：针对光伏出力不确定因素影响下的高速公路能源管理,分别从确定性光伏出力和不确定性光伏出力2个维度,研究了夏季晴朗日、黄金周和冬季雨雪日3种不同条件的出行场景在并网单一电价和并网分时电价下的光储换一体化的服务区电动汽车换电问题;以光伏自洽率最大和经济效益最高为目标函数,以微电网功率平衡以及供需两端用能特性为约束,建立了考虑光伏不确定因素的高速公路光储换一体化能源管理优化问题模型;考虑到传统遗传算法收敛速率慢、局部搜素能力差与易陷入"早熟"的缺点,提出了 一种基于精英保留策略和快速非支配排序策略的改进多目标量子遗传算法.研究结果表明:夏季晴朗日、黄金周和冬季雨雪日的出行场景在考虑不确定性和确定性影响的光伏出力2种情形下皆可保证电动车换电需求,在场景气象条件限制下可再生能源利用率达到10.31％～78.27％,并取得较好的日经济效益,同时在夏季晴朗日、黄金周和冬季雨雪日光储换一体化服务区的CO2排放量分别下降了 62.5％、41.3％和10.3％;从并网用电模式角度考量,分时电价与单一电价相比,其光伏自洽率和碳减排量无显著差异,但日经济效益提升10％,因而分时电价方案比单一单价方案具有更高的性价比.

    交通能源融合能源管理高速公路光储换一体化多目标量子遗传算法光伏不确定性可再生能源自洽

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    面向多用能需求场景的公路交通自洽微网系统规划方法

    师瑞峰唐可意高毓钦贾利民...
    31-42页
    查看更多>>摘要：面向交通用能绿色化、清洁化转型需求,提出了基于交通基础设施蕴含的风、光可再生资源禀赋构建绿色、弹性、自洽和可持续发展的公路交通自洽微网系统规划方法;基于公路交通基础设施空间范围内的可再生能源发电装置、储能装置、用能负荷设备及微网系统,构建了"源-网-荷-储"协同联动的公路交通自洽微网系统架构;针对中国不同地域特点、不同自然资源禀赋以及不同电网支撑条件确定的应用场景,提出了西藏、吉林、浙江3种典型场景下的公路交通自洽微网基础模型,在此基础上,考虑微网建设经济性与微网内可再生能源消纳率等因素,以最小化微网年均综合成本为目标,在各能源设备、储能装置的出力约束及微网内的功率平衡约束下构建系统规划模型,采用粒子群优化算法对微网内各能源设备的配置容量进行优化求解;为验证粒子群算法的全局搜索能力与收敛特性,减小算法求解过程中的随机因素,对3种典型场景的规划方案分别进行了 50次独立求解的仿真试验.研究结果表明:利用构建的模型和求解方法,在无大电网支撑场景下公路交通自洽微网系统依靠蓄电池和氢储能协同工作,可实现可再生能源自洽率99.95％的配置效果,弃风弃光率仅为1.34％,表明合理的储能配置可以有效减少风光出力间歇性和波动性带来的问题,实现良好的可调节性,保证微网系统的供电可靠性,可为中国公路交通自洽微网系统规划设计提供决策支持.

    交通与能源融合公路交通自洽微网系统粒子群优化用能需求多场景分析氢储能

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    轨道交通能源自洽系统方案设计与配置优化

    徐春梅张逸飞刘苏瑶马欣宁...
    43-55页
    查看更多>>摘要：为了提高轨道交通能源自洽系统建设的合理性,以京张铁路动车组列车作为研究对象,结合运行场景和线路条件,确定了以铁路功率调节器为基础的风-光-储微网能源自洽系统的拓扑方案;通过对动车组列车纵向运行的牵引计算,分析了列车运行时的能量流动关系,设计了实时能量管理策略;在满足功率合理分配的前提下,以风-光-储能源自洽系统的经济性和轻量化作为优化目标,研究了能源自洽系统配置方案的多目标优化技术;在既定线路与电源约束等条件下,采用粒子群优化算法对能源自洽系统的光伏电池串并联数量、储能电池串并联数量以及风力发电机规模等控制变量进行寻优计算,实现在既定线路条件与目标下的风-光-储能源自洽系统最佳配置方案;以京张铁路下行线路中16组CR400BF型列车的实际线路条件为例,通过MATLAB/Simulink软件对风-光-储能源自洽系统配置优化方案进行验证,综合系统全生命周期总成本(包括初始购置成本、更换成本和购电成本)和占地总体积这2个优化目标,采用3组不同的权重系数进行方案配置优化.分析结果表明:随着经济性目标权重的提高,对应优化配置方案的全生命周期总成本分别降低19 164.9万元(约49.1％)、18 825.8万元(约48.2％)、17 991.1万元(约46.0％);随着轻量化权重的提高,优化后的能源自洽系统沿线总体积分别减少3 377.2(约50.4％)、3 393.7(约50.6％)、3 446.9 m3(约 51.4％).

    轨道交通能源自洽系统风-光-储微网拓扑配置方案粒子群优化

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    高速公路自洽能源系统规划中的经济性特点

    黄仙叶笑容纪文童冯璋洁...
    56-70页
    查看更多>>摘要：为促进交通与能源融合发展,构建了以风-光-储为供电侧,高速公路用电设备为需求侧,且具有合理运行规则的高速公路自洽能源系统架构;以风-光-储设备数量为规划变量,系统等年值成本为优化目标,缺电概率和弃风弃光量等为约束条件,建立了自洽能源系统的规划模型;将设定的系统运行规则转化成具体的运行策略,以西部某地区风、光历史数据及负荷需求数据为输入,进行了算例仿真.研究结果表明:微电网联通功率上限的提升可使自洽能源系统的经济成本明显下降,当微电网联通功率上限由0增加到1000 kW时,系统等年值成本减少了 8.53％;新能源消纳率的提高将造成经济成本抬升,过高的新能源消纳率追求甚至将导致经济成本的急速攀升,弃风弃光量约束力度的加强使新能源消纳率上涨了 9.05％,等年值成本随之上涨了 73.86％;负荷分级管理的应用可大幅降低系统经济成本,一级负荷的缺电概率上限不变,将二级和三级负荷的缺电概率上限从0分别改设为0.05和0.20时,自洽能源系统的等年值成本甚至减少了 90.97％.可见,微电网联通、负荷分级管理的应用以及合理的新能源消纳率要求可使高速公路自洽能源系统规划的成本更具合理性.

    道路工程自洽能源系统微电网群高速公路可再生能源新能源消纳率负荷分级管理

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    基于改进Pareto算法的风/光/氢蓄储公路微电网调度决策优化

    郝雪丽赵美瑄裴莉莉李伟...
    71-82页
    查看更多>>摘要：针对公路能源微电网在高峰时段负荷大、突发性负荷波动频繁等问题,提出了一种基于改进Pareto算法的风/光/氢蓄储公路微电网日内调度决策优化模型,以实现微电网在日内运行周期中的电力削峰填谷,完成电力系统最大化消纳风/光机组出力,并达到不同类型能源间的互补和最优化利用;以微电网系统日内运行总成本最低、碳排放量最小、风/光消纳率最大为主要准则构建了目标函数,考虑电功率平衡、风/光能源出力、氢蓄储能以及与外电网交互等多种约束条件,按照优先消纳可再生能源政策制定了出力策略,并输出了区域内微电网最佳调度决策结果;为验证提出模型的有效性、精确度和实用性,以新疆S21公路吉力湖路段的气象数据和电力负荷数据为实例进行了分析.研究结果表明:基于提出的优化模型构建的风/光/氢蓄储公路微电网系统能有效提升风光能源的消纳,与传统Pareto算法和多目标粒子群优化等算法相比,改进后的Pareto算法可使系统在相同微电网结构下的日内运行总成本分别降低8.5％和3.7％,可再生能源消纳率分别提高3.6％和10.1％,碳排放量分别减少14.4％和23.9％.由此可见,基于改进Pareto算法的风/光/氢蓄储日内调度决策优化模型能够在确保公路微电网系统平稳运行的同时,提升风/光/氢蓄储系统的可靠性.

    公路工程公路微电网复合储能可再生能源消纳多目标优化改进Pareto低碳调度

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    港口多能源融合系统综述

    袁裕鹏许朝远李娜唐道贵...
    83-103页
    查看更多>>摘要：调研了当前国内外港口风能、太阳能、氢能及其他清洁能源应用现状,评估了多种自然资源禀赋特征,结合港口用能类型与负荷特性,分析了直流并网、交流并网、交直流混联并网3种微电网系统架构和不同储能方式特性;针对风光储氢多能源融合系统整体架构及其"源-网-荷-储"网络架构的特点,提出了多能源融合系统融合模式、匹配方法、能源捕获、安全保障、运行控制等关键技术.研究结果表明:当前清洁能源在港口中存在应用形式单一、利用率较低的特点,港口负荷的能源需求形式多样,采用风光储氢多能源融合系统能够较好地满足港口负荷需求,并克服单一能源的缺点;港口多能源融合模式与架构需要综合考虑港口的实际情况进行个性化设计,一般采用多准则决策的方法来确定最优的能源融合形式,并采用基于多目标优化的方法,综合考虑安全、环境与经济等多种因素确定各个能源的容量;在具体的能源种类选择上,风、光发电结合电解水制氢比较适用于港口的实际应用场景,但需要对氢气的制、注、储、供等关键设备与安保技术进行适配研究;港口负荷和风、光发电都具有随机性,因此,需要研究新的多层次能源管理策略,以优化多能源融合系统的能源调度与负荷匹配,确保多能源融合系统能够安全、稳定、经济地运行.

    水路运输绿色港口多能源融合系统节能减排氢能风光发电

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    "双碳"目标下交通运输业碳排放脱钩效应与峰值预测

    陈涛李晓阳陈斌
    104-116页
    查看更多>>摘要：为助力交通运输业实现碳达峰、碳中和的战略发展目标,从历史验证和未来预测2个角度分析了中国交通运输业的碳排放变动趋势和影响因素,利用对数平均迪氏分解(LMDI)模型分解了 2000至2020年中国交通运输业CO2排放量变化的影响因素,结合Tapio脱钩模型分析了行业碳排放与经济发展的脱钩状态及脱钩的驱动因素;以影响因素分解结果作为情景分析法指标选择的依据,设定不同情景下的预测指标变动量,利用岭回归构建了 STIRPAT预测模型.分析结果表明:研究期内CO2排放总量呈现逐年增长的趋势,2000至2020年间累计增加了约6.94亿吨,运输强度的降低是碳排放增加的主要抑制因素,累计效应约为-6.26亿吨;人均GDP的增长是碳排放增加的最主要促进因素,累计效应约为12.94亿吨;能源消耗仍然以化石燃料为主,能源结构并未得到显著优化;行业碳排放的脱钩指数处于稳定的下降阶段,脱钩状态有所改善,主要表现为扩张负脱钩、增长连接和弱脱钩3种状态,能源结构的优化是助力脱钩最有潜力的因素;未来中国交通运输业碳排放变化趋势呈现先快速增长,在峰值附近增速减缓,达到峰值后有短期的平台,最后转入下降阶段;基准情景、悲观情景和乐观情景下中国交通运输业CO2排放量峰值分别出现在2040、2045和2035年,峰值分别约为12.10亿吨、12.63亿吨和11.30亿吨.

    交通运输碳排放LMDI分解Tapio脱钩模型情景分析岭回归

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    基于IMPSO-BPNN的天然气掺氢发动机性能预测

    段浩张猛王金华张风奇...
    117-128页
    查看更多>>摘要：为进一步提高传统粒子群算法优化反向传播神经网络(PSO-BPNN)模型的性能,基于惯性权重和加速因子对粒子群优化的影响机制,提出一种采用非线性递减惯性权重和非线性加速因子调整策略的改进粒子群算法优化反向传播神经网络(IMPSO-BPNN)方法;将IMPSO-BPNN方法应用于天然气掺氢(HCNG)发动机扭矩、等效燃料比消耗和NOx比排放等性能参数的回归分析与预测,并从预测精度、泛化能力和收敛速度3个方面与其他神经网络方法进行了比较,包括PSO-BPNN、遗传算法优化反向传播神经网络(GA-BPNN)和反向传播神 经网络(BPNN)方法.研究结果表明:燃空比和点火提前角均可显著影响HCNG发动机的扭矩、等效燃料比消耗和NO,比排放;以扭矩为预测变量,最优IMPSO-BPNN模型的平均绝对百分比误差分别比PSO-BPNN、GA-BPNN和BPNN方法所建立的最优模型小5.85％、12.62％和17.96％,且最优IMPSO-BPNN模型的相关系数也最大,达到了 0.999 86,说明IMPSO-BPNN方法所建立模型的预测性能和泛化能力总体上优于其他方法;以NO,比排放为预测变量,最优PSO-BPNN和最优IMPSO-BPNN模型的CPU运行时间比最优GA-BPNN模型均减少约95％,说明与GA-BPNN方法相比,PSO-BPNN和IMPSO-BPNN方法在时间维度上优越性明显.可见,本文提出的IMPSO-BPNN方法相比PSO-BPNN和GA-BPNN方法在预测性能和泛化能力方面均有显著的优势,同时能够保证较高的计算效率.

    汽车工程天然气掺氢粒子群优化人工神经网络性能预测标定方法

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    路面发电技术综述

    周育名邓瑶刘玉琴彭竹仪...
    129-147页
    查看更多>>摘要：为系统地了解路面发电技术的研究进展,促进节能减排的绿色智慧道路快速发展,使用CiteSpace软件对2012至2022年路面发电技术研究相关文献进行了计量学分析,对比了光伏发电、温差发电和压电发电3种主要技术的研究进展及其优缺点和适用性;介绍了收集太阳能、热能和机械能转化成电能的基本理论,总结了光伏发电和温差发电技术的路面设计方法,探讨了压电发电技术的发电材料选择、压电换能器装置设计和一体化发电路面系统结构设计,并展望了路面发电技术未来的研究趋势;基于现有路面发电技术研究基础,从材料、结构、施工和运营管养的角度出发,对绿色智慧道路和交通与能源融合发展的需求提出了建议.研究结果表明:针对光伏发电的研究大多基于宏观层面分析光伏路面的可行性,其可为交通基础设施提供电力供应,且能缓解热岛效应,但光伏路面力学性能和电力转化效率研究还存在较大优化空间;温差发电主要依赖路面结构的温度差,可以全天候发电,且能量收集稳定,但目前存在效率较低的劣势,同时需重点考虑温差热电导热装置与沥青路面的力学性能不匹配的问题;压电发电收集能量密度大,可持续性好,具有较好前景,但一些关键问题尚未得到较好的解决,如压电材料的耐久性、压电换能器元件与路面的相容性及刚度匹配性、压电发电系统一体化路面结构稳定性和耐久性等方面仍需进行大量研究.

    路面工程路面发电技术光伏发电温差发电压电效应

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