【Applied Energy最新原创论文】农业光伏与电动汽车充电的协同发展促进能源资源利用与可持续发展

(1) 提出了基于公私合营（PPP）的农业光伏与充电设施（APCF）的运营策略。

(2) 利用三方演化博弈探究了能源运营商，电动汽车用户，农民在不同政策下的关系与利益。

(3) 虽然农民收获更多利润，但相对其他两个主体，具有更低的投资回报率。

(4) 从能源、环境、经济、社会发展等方面总结了农村可持续转型面临的机遇与挑战。

光伏与电动汽车可以极大推动农村地区的电气化转型与可持续发展。然而，光伏、农业用地、充电设施三者协同发展模式需要深入研究。1）需要明确以能源运营商，农民，电动汽车用户为代表的三方之间的关系。2）与此同时，政府部门缺乏制定相关策略与政策的建议与指导。3）农村在可持续发展与转型当中面临的能源、环境、经济以及社会发展等方面的机遇和挑战有待总结。

Photovoltaics (PV) and electric vehicles (EVs) provide viable alternatives for powering rural areas and promoting sustainable development. However, solar energy and agricultural land compete with each other, requiring a balance between energy demands and land conservation. Despite the potential of agricultural photovoltaic charging stations, there is a lack of research on their operational models, policies, stakeholder interactions, and feasibility of development. This study integrates renewable energy and charging infrastructure subsidy policies, utilizes a public-private partnership model, and employs evolutionary game theory to establish a theoretical framework exploring strategic interactions among energy operators, EV users, and farmers. The model considers the impacts of generation, charging, and agricultural elements, conducting techno-economic research. A case study conducted in Sioux Falls, South Dakota, USA, revealed subsequent findings: (1) The players' evolutionary stable approach ultimately converges to (1,1,1). When renewable energy subsidies are reduced by 50%, the probability of active participation for energy operators declines to 0, and for farmers, it decreases to 0.8. (2) As the usage duration of charging facilities increases by 50%, energy operators and EV users achieve steady progress before reaching 0.2 cycles, whereas farmers encounter a delay after 0.4 cycles. (3) It is feasible to fulfil the yearly charging requirements for EVs in Sioux Falls and South Dakota using only 7.4 ha and less than 22 ha of agricultural land area, respectively. Investors in Sioux Falls can earn an annual income of $1.1085 million, generate 7906.07 MWh of electricity, and reduce greenhouse gas emissions by 6525.91 tons of CO2-equivalent. Despite farmers producing greater annual revenue, they generally require more than ten years to achieve break-even, and their return on investment is comparatively lower than that of energy operators.

Keywords

Sustainable development

Agricultural photovoltaic charging facility

Public-private partnership

Evolutionary game

Energy policy incentive

Technical - economic feasibility

团队介绍：

本研究由广西大学电气工程学院、厦门大学、马来西亚Xiamen University Malaysia，Universiti Tun Hussein Onn Malaysia和Taylor’s University Lakeside Campus的研究人员共同完成。

第一作者简介：

吴晖锽博士，广西大学教授，博士生导师，东盟工程院院士、IET Fellow、中国电机工程学会外籍会士。担任IET Fellow评审委员会常务委员、英国工程理事会注册皇家特许工程师评审委员会委员、IET国际注册工程师面试官、CSEE Fellow评审专家等。主要研究方向有：智慧能源管理、电力电子、电机系统等，发表相关研究论文200余篇，并主持了20余项相关课题，先后荣获了广西教学成果一等奖3项、入围“国际能源奖”、世界工程组织联合会“卓越工程教育奖章”等。此外，吴教授的工作不仅局限于学术研究，他也积极推动工程教育的国际化进程。他成功推动了IET国际注册工程师项目在中国的实施，为中国工程教育的国际互认做出了重要贡献。，并成功推选了多名中国学者获得IET Fellow等国际顶尖学会与机构的会士资格，进一步推动了中国工程学界的国际交流与合作。

黄昶贺，硕士研究生，目前从事新型光伏集成系统的前瞻性能源、环境、经济和社会分析等方面的研究。

通信作者简介：

解浩男，广西大学电气工程学院博士研究生，目前从事能源与电力系统工程建模与优化，循环经济等方面的研究工作。博士期间，主持省级研究生创新项目1项，作为骨干成员参与国家自然科学基金项目、广西科技重大专项、企业产学研课题等项目数十项。累计发表SCI/EI论文10余篇，其中以第一作者/通讯作者发表IF大于10的中科院一区论文4篇、ESI高被引论文 1 篇（Top 1％）。

本期小编：何意；审核人：解浩男

《Applied Energy》是世界能源领域著名学术期刊，在全球出版巨头爱思唯尔 (Elsevier) 旗下，1975年创刊，影响因子10.1，CiteScore 21.2，本刊旨在为清洁能源转换技术、能源过程和系统优化、能源效率、智慧能源、环境污染物及温室气体减排、能源与其他学科交叉融合、以及能源可持续发展等领域提供交流分享和合作的平台。开源（Open Access）姊妹新刊《Advances in Applied Energy》影响因子13.0，CiteScore 23.9。全部论文可以免费下载。在《Applied Energy》的成功经验基础上，致力于发表应用能源领域顶尖科研成果，并为广大科研人员提供一个快速权威的学术交流和发表平台，欢迎关注！

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