铁道脱碳方案评估：框架与应用
系统与控制
2025-01-06 v1 系统与控制
最优化与控制
摘要
Northwestern University Freight Rail Infrastructure and Energy Network Decarbonization (NUFRIEND)框架是一个行业导向的综合性工具，用于模拟新能源技术的部署，包括生物燃料、电燃料、电动和氢燃料 locomotives。通过将燃料类型分为基于部署要求的两个类别，求解与之相关的最优充电/加油设施选址和规模问题。采用生命周期分析(LCA)和技术经济分析(TEA)来估计碳减排、资本投资、碳减排成本和运行影响，从而实现对运行和技术参数的灵敏度分析。该框架以美国东部和西部I级铁路网络中的低碳替代燃料以及电动技术部署为例进行说明。替代燃料部署被建模为与柴油混合的现有locomotive，而电动部署则针对不同技术渗透水平和locomotive续航里程进行展示。当以50%的比例与柴油混合时，结果显示生物柴油在减排36%、每公斤CO2减排成本为0.13美元方面具有能力，而电燃料实现50%减排潜力，成本为每公斤CO2减排0.22美元。电动技术在所有货运里程50%部署的情况下，突显了未来电池能量密度创新的价值，假设采用800英里续航的locomotive，预计减排46%，成本为每公斤CO2减排0.06美元；而400英里续航locomotive则实现16%减排，成本为每公斤CO2减排0.11美元。
引用
@article{arxiv.2501.01614,
title = {Evaluation of Rail Decarbonization Alternatives: Framework and Application},
author = {Adrian Hernandez and Max TM Ng and Nazib Siddique and Pablo L. Durango-Cohen and Amgad Elgowainy and Hani S. Mahmassani and Michael Wang and Yan Zhou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.01614},
year = {2025}
}
备注
29 pages, 17 figures. This is the accepted version of a work that was published in Transportation Research Record