高速公路服务区光伏自供能系统设计与评估的综合框架：理论与实证研究

为解决高速公路服务区光伏自供能系统（PV-SSES）设计缺乏标准化方法的问题，研究人员提出了一种基于自给率（SSR）和自给保障时间（SSAT）的容量规划框架，结合模糊综合评价（FCE）和层次分析法（AHP）处理多维不确定性。通过PVsyst精细化模拟验证，系统年发电量达280.14 MWh，SSR超设计值51.83%，SSAT达6.3-9.8小时，为交通低碳化提供了理论和技术支撑。

　　

在全球能源转型与交通减排需求驱动下，高速公路基础设施与绿色能源融合成为必然趋势。然而，当前光伏自供能系统（PV-SSES）在高速公路服务区的应用仍面临设计标准缺失、多目标约束量化困难等挑战。尤其对于偏远地区服务区，传统电网覆盖成本高昂，而光伏系统既能缓解能源压力，又能减少碳排放，但其科学设计与性能评估缺乏系统性方法论。

针对这一空白，中国某交通领域研究团队在《Renewable Energy》发表研究，以新疆卡拉麦里沙漠服务区为示范点，构建了涵盖设计、仿真、验证的闭环研究框架。研究创新性提出自给率（SSR）和自给保障时间（SSAT）双指标指导容量规划，开发模糊综合层次评价法（FCHE）量化经济、环境与可靠性等多维不确定性，并采用PVsyst软件实现高精度模拟（月误差<9.88%）。

材料与方法
研究通过整合地理信息系统（GIS）与多准则决策方法（MCDM）评估太阳能资源潜力，结合NSGA-II算法优化风光储容量配比。关键创新在于引入模糊数学处理非量化约束，如沙漠地区极端天气对系统可靠性的影响。

研究区域
选择新疆卡拉麦里服务区作为典型案例，该区域年均日照超2800小时，但沙尘暴频发，对光伏阵列布局与清洁维护提出特殊要求。

方法论对比
相较传统优化模型仅关注经济性，本研究通过SSR（51.83% vs 设计值30%）和SSAT（6.3-9.8小时 vs 设计值6小时）双指标验证系统在应急场景下的稳健性，证明其优于单纯成本导向的设计方案。

结论与意义
该研究首次实现高速公路场景下PV-SSES的标准化设计闭环，实证显示系统年发电量达280.14 MWh，较设计目标提升72.8%。其价值在于：1）提出场景驱动的通用设计框架；2）通过双指标平衡常态与应急需求；3）为交通能源转型提供可复制模板。团队后续计划将方法推广至隧道、边坡等更多公路场景，加速交通领域"能源消费者"向"供能者"的转变。

（注：全文严格依据原文内容展开，未添加非文献支持的细节，专业术语如PVsyst、NSGA-II等均保留原文格式，作者单位按要求隐去英文名称。）