新能源与铁路融合发展模式及其潜力研究

作     者：沙宽 

作者单位：北京交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：贾利民

授予年度：2022年

学科分类：12[管理学] 0202[经济学-应用经济学] 02[经济学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 020205[经济学-产业经济学] 08[工学] 082303[工学-交通运输规划与管理] 0823[工学-交通运输工程] 

摘      要：交通运输是我国国民经济的命脉。随着我国人口的不断增加、经济的持续发展,交通的客运和货运运输需求量不断提升,交通运输对社会经济发展的支撑和保障作用更加凸显。然而,随着交通运输需求的快速增长,我国交通运输业的能源消耗总量和其占全社会总量的比重均呈现逐年递增的趋势,且增速也在逐年迅速上升。本论文对接铁路系统能源电力需求,充分利用铁路负荷潜力,推动以分布式光伏发电为主的清洁能源供给与铁路供能系统的集成与融合,破解能源系统清洁电力消纳能力不足的难题,突破铁路系统清洁能源供给少、利用难的困境。第一章梳理了新能源与铁路机车车辆融合的发展现状,从轨道交通机车,轨道交通基础设施,轨道交通服务设施三个方面搜集整理了各国太阳能与轨道系统相结合的案例,分析了新能源与交通系统结合的必要性与可行性,并总结整理了本文的主要工作。第二章分析了我国可再生能源的研究现状以及利用方式,经过比较得出太阳能更适合与铁路系统结合。以太阳能资源为代表的光热发电、光伏发电的利用模式与关键技术,并指出:太阳能光伏发电由于其结构简单、安装便捷、组合灵活等优势,成为在铁路供能系统中最便捷、最灵活的清洁能源利用方式。随后总结了当前铁路系统线路与服务设施的能源系统技术现状,以及各国的用能演化趋势。第三章梳理了新能源与铁路的融合发展模式。根据我国的太阳能资源网,我国铁路能源系统的演化趋势,以及我国铁路能源系统目前的模式和未来模式的演化趋势,得出我国铁路新能源融合的SWOT分析矩阵,为后续测算工作提供依据。第四章,提出了一种基于系统灵活性的储能优化调度方法,以系统的灵活性为指标,系统的售电量最大与购电成本最小为目标进行优化。并且对兰州地区进行测算,结果充分显示了该种优化调度方法的优越性。第五章,以现有铁路营业里程为基础,预测了我国铁路光伏发电年发电潜力为2541.2亿千瓦时,其中太阳能一、二、三、四类资源区光伏发电潜力分别为75.8亿千瓦时、883.0亿千瓦时、1386.2亿千瓦时和196.2亿千瓦时。随着我国铁路规模的持续增加,铁路能耗也将逐年增加:预计到2025年,铁路用能将达到1753.4亿千瓦时,在10%光伏潜力开发比例下,铁路用电自洽率将达到19.5%;预计到2030年,铁路用能将达到2035.3亿千瓦时,在20%光伏潜力开发比例下,铁路用电自洽率将达到34.5%;预计到2035年,铁路用能将达到2264.4亿千瓦时,在30%光伏潜力开发比例下,铁路用电自洽率将达到46.5%。