近年来，为实现电气化铁路“双碳”目标，多项铁路用能优化举措投入实施，但收效甚微。为进一步降低电气化铁路碳排放，改变其供能结构，将光伏和储能装置接入牵引供电系统。首先，构建复合牵引供电系统，并根据系统供能组成将其工况分类；其次，基于系统运行约束的轻重缓急设定优先级，并通过分层分级优化，实现不同运行工况下的系统最优状态；最后，通过合理优化变流器容量，实现系统运行性能和经济效益双赢下的最小碳排放。仿真结果表明，复合牵引供电系统保障系统稳定运行的同时，也大幅降低系统碳排放并实现性能最优。
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