PDF《生物质发电厂优化选址建模及决策研究》

第27 卷第1期农业工程学报Vol.

27 No.1

2011 年1月Transactions of the CSAE Jan.

2011 255 生物质发电厂优化选址建模及决策研究 陈聪1,2 ,李薇1,2 ,李延峰

2 ,祝颖2(1. 生物质发电成套设备国家工程实验室,北京 102206;

2. 区域能源系统优化教育部重点实验室,北京 102206) 摘要:生物质发电厂运行过程中,生物质的运输费用占有较大比例.优化生物质发电厂厂址,具有重要的意义.针对 生物质发电厂选址问题,提出了一种区间线性规划模型, 模型充分考虑了选址过程中生物质量、 运输价格等信息不确定性, 并在生物质建设运行成本最小、能源消耗最低和运输过程中对环境排放的废气最少的目标下,确定优化厂址、生物质电 厂个数及秸秆燃料供给方案.并以装机容量为

45 000 kW 的生物质发电厂为假设案例.计算得出建厂的数量为 1;

生物质 电厂建设运行最小成本为(1.84, 2.77)亿元,最佳厂址坐标区间为[(258.70, 232.99),(254.54, 225.89)]km,以及区 域生物质能源系统中各个收储站的运输方案.通过文中模型得到的结果客观可行,实现了经济与环境的双赢,对于决策 者可以提供科学客观的依据. 关键词:生物质,发电厂,选址,线性规划 doi:10.3969/j.issn.1002-6819.2011.01.041 中图分类号:X321 文献标志码:A 文章编号:1002-6819(2011)-01-0255-06 陈聪,李薇,李延峰,等. 生物质发电厂优化选址建模及决策研究[J]. 农业工程学报,2011,27(1):255-260. Chen Cong, Li Wei, Li Yanfeng, et al. Biomass power plant site selection modeling and decision optimization [J]. Transactions of the CSAE, 2011, 27(1): 255-260. (in Chinese with English abstract)

0 引言? 为缓解能源危机以及化石燃料的使用所带来的环境 污染问题,生物质发电技术已应用于国内外.截至

2007 年底, 我国已建成投产的生物质直燃发电项目超过

15 个, 在建项目

30 多个;

国家发改委和各省发改委已核准生物 质发电项目

87 个,总装机规模

220 万kW[1] . 生物质能是一种清洁的可再生能源,其具有数量庞 大、空间密度小、分布较为分散等特点.由于生物质发 电的特殊性,生物质燃料密度低且分散,所需要的燃料量 巨大. 一个装机容量为

25 MW 的电厂,年灰色秸秆消耗量 大约为

19 万t.在整个生物质发电系统中,秸秆等燃料 的收购及运输费用占据很大的比例.生物质发电厂的选 址在很大程度上决定了秸秆等运输费用的大小,同时良 好的选址决策可以减少运输过程所消耗的能源以及降低 运输过程所排放的交通尾气,大大降低了由于交通运输而 给环境带来的压力.优化生物质发电厂的地址,使其运 行的总费用达到最优值,具有非常重要的意义.陈双等 利用中心求解及非线性规划对生物质发电厂燃料收储站 进行优化选址,并求解得到了收储站的最优个数及地理 位置[2] .Jagtar Singh 利用数学模型得到了单位运输费用 随不同运输方式及系统的距离的增加而减少的结论[3] . 邢 收稿日期:2010-05-29 修订日期:2010-12-22 基金项目:生物质发电成套设备国家工程实验室项目基金 作者简介:陈聪(1987-) ,女,内蒙古自治区赤峰市人,主要研究方向 为能源环境工程.北京 生物质发电成套设备国家工程实验室,102206. Email: [email protected] 通信作者:李薇(1974-) ,女,内蒙古赤峰市人,博士,主要研究方向 为能源环境工程.北京 生物质发电成套设备国家工程实验室,102206. Email: [email protected] 爱华等对生物质资源收集过程的成本、能耗及环境影响 作出了分析,并建立了相应的数学模型,最后通过实例 计算得出具体的成本、能耗及污染物排放量[4] .而较少有 人关注生物质发电厂选址过程中的信息不确定性,以及如 何根据可以掌握的信息确定最优化的电厂的具体位置. 区域电力―生物质能源系统中通常包括各种相互作 用、关联密切的不确定性因素,通常用未知概率分布密 度的离散区间表示,例如秸秆量、运输费用、运输量、 生物质发电厂发电量、 运行费用等因素. Huang 等在灰色 不确定性概念的基础上提出了区间线性规划,区间线性 规划方法直接在普通线性规划模型中引入代表不确定信 息的区间数,可以有效处理系统中表征为离散区间的信 息的不确定性. 本文针对这些问题,在考虑环境影响最小、成本最 小以及能耗最小的基础上建立了区间线性规划―生物质 发电厂选址模型.利用这种区间线性规划方法建立生物 质发电厂优化厂址的模型,可以有效处理区域电力―生 物质能源系统中不确定性问题,并且确定生物质电厂的 优化厂址、个数及区域内每个提供秸秆单位的具体运输 量,为决策者提供科学客观的依据.