当前的城市轨道交通系统面临提升能效的巨大压力，而利用能储设备回收再生制动能量是城轨系统列车节能的有效方法之一。本项目针对车载能储设备容量较小的问题，提出构建基于车载能储系统的列车能效整体优化模型，应用混合整数规划算法寻优，揭示基于车载能储设备的列车运行节能机理，提升列车运行能效。该优化模型重点考虑两个问题：第一，在列车运行约束下，车载能储设备的充放电策略的优化问题；第二，在车载能储设备的充放电约束下，列车节能运行的优化问题。该课题旨在建立列车能效优化的新模型，充分考虑列车运行和车载能储设备的工程约束条件，是对城轨系统节能增效技术的积极探索。

随着交通系统的电气化，电动汽车（EV）近年来发展迅速。与此同时，随着大规模电动汽车接入电网，电动汽车的充电行为给电网运行带来机遇与挑战。本项目主要研究智能电网中电动汽车能量管理问题，并从电动汽车用户、运营商和电网这三个利益相关者角度展开研究。

第一，本项目研究了电动车用户与运营商之间的经济关系（电动汽车用户和运营商利益）。本项目应用了两种多目标优化方法，用来分析两个利益相关者之间的经济关系，并提出了电动汽车用户与运营商之间存在利益不一致问题。为解决该问题，本项目在模型中引入了回馈因子。结果表明，与电动汽车用户自主决策情况相比，本项目提出的方法可显著降低电动汽车用户充电费用，同时可实现运营商利润最大化。

第二，本项目研究了运营商在电力市场中的竞标策略（运营商利益）。通过同时考虑日前市场和实时市场中备用调用的不确定性，本项目使用随机规划方法用于实现期望利润最大化。本项目在模型中加入了惩罚因子，以此考虑运营商因备用容量不足而无法提供足够备用的风险。此外，本项目提出了用户-运营商结算协议，旨在缓解电动汽车用户与运营商之间的利益不一致问题。结果表明，本项目提出的方法可最大化备用调用带来的收益，减少因备用容量不足导致的惩罚，从而实现运营商期望利润最大化。因此，备用市场的不确定性对运营商竞标策略带来的消极影响得到了很好的控制。 

第三，本项目研究了电动汽车接入输电网问题（电网利益），以实现发电设备与电动汽车之间的协同。针对大规模电动汽车入网引起的问题，本项目提出了一个双层调度策略。该双层策略明确定义了输电网运营商和电动汽车运营商的责任。本项目提出了一种电动汽车信息分组方法，该方法可有效地降低优化问题的复杂度。此外，本项目构建了更精准的电动汽车电池充电模型，充分考虑了电池最大充电功率与电池荷电状态之间的动态关系。结果表明，本项目提出的方法可实现系统总成本的最小化，并且使电动汽车发挥了削峰填谷的作用。 

本项目分别从三个利益相关者角度研究了电动汽车能量管理问题。本项目提出的策略评估了电动汽车用户，运营商和电网三者之间的利益关系，并定义了三者在电动汽车充放电管理中所承担的责任。三个案例研究结果表明，电动汽车能量管理可使利益相关者受益，具体表现在：（1）在满足电动汽车用户出行需求前提下，电动汽车用户充电费用实现最小化；（2）通过参与电力市场，运营商利润实现最大化; （3）通过电动汽车和发电设备的协调，整体系统成本实现最小化。