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辽中县六合

发布时间:2019-10-03 06:36 来源:未知 编辑:admin

  (1.华北电力大学经济与治理学院,北京102206;2.北京能源成长考虑基地,北京102206;3.华北电力大学姑苏考虑院,姑苏215123)。

  摘要:跟着我邦生物质发电财富的缓慢成长,生物质发电装机容量逐年增长,然而生物质电厂必需依托政府补贴智力保持平常运转。本文针对生物质电厂节余才气差这一实际题目,以电厂利润最大为主意,思考燃料的采集、运输、预执掌、储存及利用枢纽,树立了生物质发电燃料供应链的众期非线性优化模子。考虑正在现有的发电身手和自然资源条目下,电厂能否通过调剂发电量、燃料收购量及燃料掺烧比例告终更高的节余程度。本文通过将模子行使于东北某生物质电厂,求出电厂最大年利润和相应的计划变量值。证据了正在其他条目稳定的状况下,电厂可能通过蜕变燃料收购和利用形式,擢升其节余才气。

  2014年此后,我邦已成为宇宙上能源年损耗量最大的邦度。化石能源多量利用变成了很众境遇题目,我邦早已开头大肆助助可再生能源发电财富,生物质发电便是个中之一。目前,我邦生物质发电合键运用的燃料为农业和林业放弃物。正在运用其发电进程中,形成的二氧化碳即为植物孕育进程中光合效力吸取的二氧化碳,从好久来看可能告终碳平均[1]。同时,生物质燃料正在直燃进程中只形成极少量的无益气体,是一种干净的可再生能源。于是,生物质发电具有平常的行使前景。

  但正在本质中,生物质发电行业照旧存正在少少题目:(1)因为我邦村庄人均耕地较少,导致秸秆资源漫衍散开、呆板化坐褥水准低;(2)固然我邦丛林面积普遍,但人均丛林面积较少。这些成分变成我邦生物质电厂燃料采集难题、燃料本钱过高。正在调研中觉察,生物质电厂的燃料本钱占到其总本钱的三分之二以上;(3)燃料本钱过高导致了简直完全的生物质电厂必需依托政府补贴智力节余,加大了政府财务压力。

  针对生物质发电的燃料供应链,中外都有很众合联的考虑:王燕和沈辉[2]对秸秆发电燃料供应链举办了博弈理会,钻探了电厂对庄家和中心商的价值勉励机制;魏巧云[3]修建了影响生物质发电秸秆供应链物流本钱的环节成分目标系统,对秸秆发电的物流本钱举办了考虑;常春阳[4]树立了合用于新筑电厂编制筹办的货仓范围与库存管制共同动态优化模子,供给了可行的低落生物质电厂运营本钱的方式;Silkevan Dyken等[5]树立了生物质发电燃料供应链的非线性混杂整数模子,对燃料热值和燃料正在生物质发电供应链各枢纽含水率之间的合连举办了考虑;Nazanin Shabani等[6]为了升高林业盈利物发电的本钱竞赛力,将一年分为12期,对林业生物质发电燃料供应链举办了优化,测算了一年中各月份最优燃料收购量;之后,Nazanin Shabani等[7]还正在燃料质料和可得到量不确定的状况下,对林业生物质发电供应链举办了优化,优化结果正在低落了燃料采办本钱的同时,减小了库存的时令性震动。

  上述文献从区别方面,对生物质发电燃料供应链举办了考虑。个中举办供应链优化考虑的多数为外洋学者,而正如前文所述,我邦分外的地舆和社会条目变成了目前我邦生物质发电财富与外洋存正在较大分别。本文着眼于生物质发电燃料供应链的优化,充沛思考我邦生物质发电燃料采集难题导致燃料本钱过高的近况,以生物质电厂利润最大为主意,对燃料的采集、运输、预执掌、储存和利用各枢纽举办考虑,树立了众期非线性优化模子。巴望不妨正在现有的身手条目下,进一步升高生物质电厂节余才气,为低落政府对生物质发电行业的补贴供给恐怕性。

  目前,我邦生物质电厂燃料收购形式合键为经纪人收购形式,即:经纪人认真采集农业盈利物(合键搜罗玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆等)或林业盈利物(合键搜罗木板、树枝、树皮等)并举办预执掌,使其抵达电厂对燃料的含水率条件,随即打包运往电厂,如图1所示。执掌后的燃料储存正在电厂,直到将其用于直燃发电。于是生物质电厂的总本钱搜罗固定本钱(折旧、大修、工资福利等)和更动本钱(发电本钱、燃料采办本钱、库存本钱等)两个人[8],而收益来历为售电收入。以吐露生物质燃料品种,k吐露区别的经纪人,吐露期数(以一年为周期,将一年分为t期)。则主意函数电厂年利润最大化如式(1)所示。

  生物质发电供应链各枢纽搜罗:经纪人收购燃料、经纪人对燃料举办预执掌、电厂收购经纪人的燃料、电厂储存和发电。正在这些枢纽中都存正在肯定的主客观条目限制。

  调研中得知,大型经纪人与电厂之间大凡订立局部年最低生物质燃料供应量和燃料最高含水率的固定合约,且生物质燃料产量受时令影响彰着。于是经纪人收购燃料数目受到其本身收购才气(搜罗运输才气、预执掌才气)、与电厂之间的固定合约以及外地生物质燃料可得到量抑制,如式(2)~(5)所示。

  正在对我邦众家生物质电厂举办实地调研之后,以东北区域某1×30MW生物质电厂为例举办实证理会。将一年按月分期,即=1,2,312;该电厂有8个固定合约经纪人,按范围从大到小分裂为=1,2,38;用于生物质发电的燃料分为两类:农业盈利物(=1)和林业盈利物(=2)。目前我邦的生物质发电上钩电价为0.75元/千瓦时[10],正在各地区别的火电标杆电价根基上由政府担当补贴电价。通过对换研原料的总结和拾掇,参数取值如外1~3所示。

  正在2.1个人的根基上,运用Lingo11软件求得整体最优解。主意函数电厂年利润最大值约为4067.35万元,此时相应的变量取值如下?

  电厂最优年发电总量约为2.03亿千瓦时,各期发电量如图2所示。可看出电厂正在1~4月、7月、11月和12月的发电量抵达了最大发电量,而6月和9月发电量最低。这与外地生物质燃料产量的时令震动亲近合联:正在生物质燃料供应旺季,经纪人不妨以较低的价值采集到多量燃料,使电厂获得满盈的燃料供应;正在生物质燃料供应淡季,经纪人采集燃料难题且燃料价值较高,导致电厂因燃料亏折而削减发电量。可看出燃料收购量是影响电厂发电量最环节的成分,于是电厂应按照燃料收购状况合理摆布检修韶华。将检修尽量摆布正在燃料收购难题的时令,可能减小燃料亏折给电厂带来的失掉。

  电厂收购农业盈利物与林业盈利物的最优价值分裂为217元/吨和277元/吨。两种燃料之间的价差不行过大,不然会导致经纪人更偏向于采集某一种燃料;别的,因为经纪人采办林业盈利物的价值较高且林业生物质燃料热值较高,于是林业生物质燃料的单价应高于农业生物质燃料。

  电厂年燃料收购总量约为22.88万吨,个中:农业盈利物8.21万吨;林业盈利物14.67万吨。各期燃料收购量如图3所示。可看出燃料收购量存正在着彰着的时令震动,这是由区域内生物质燃料产量裁夺的:外地合键种植的农作物品种为春小麦、单季水稻、玉米、大豆等,均为春季播种秋季成果,农作物收割结束后便是采集秸秆的岑岭期。区域内存正在大面积湿地,种植的芦苇可正在夏令多量采集行动发电燃料,于是农业盈利物的收购旺季为冬、夏两季。对树木的砍伐大凡不会采用正在春季和夏令举办,则林业盈利物的收购旺季合键正在冬季。

  各期燃料掺烧比比如图4所示。正在1~6月以及8月、11月,林业生物质燃料的掺烧比例抵达最大;正在9月和12月,农业生物质燃料的掺烧比例抵达最大。这反应了当两种燃料都较易于采集时,经纪人偏向于供应更众的林业生物质燃料,因其采集进程简易、利润更高,此时电厂将升高林业生物质燃料的掺烧比例;当林业生物质燃料采集难题而农业生物质燃料采集较易时,电厂会低落林业生物质燃料的掺烧比例,更众地利用农业盈利物,以节俭本钱;当两种燃料都难以采集时,电厂只可低落发电量。

  每种燃料库存量及库存总量正在一年内的更动趋向如图5所示。可看出2~3月的库存总量跨越了合理库存量上界,正在这两个月电厂须要支出特别库存本钱。两种生物质燃料库存量具有近似的震动状况:农业生物质燃料的库存量正在1~3月呈上升趋向,3~5月呈降低趋向,之后根本坚持稳定;林业生物质燃料的库存量同样正在1~3月呈上升趋向,3~5月呈降低趋向,但正在5~6月又有所上升,6~8月再次降低,之后根本坚持稳定。于是8月之后,总库存量根本坚持稳定。

  将优化结果与调研中得到的电厂2015年各项本质数据比拟较,可能觉察:(1)最优年发电量与电厂2015年本质发电量(约2亿千瓦时)简直相当,而最大利润却远高于电厂2015年得到的本质利润(约两万万元)。证据正在身手条目、境遇资源、政府补贴稳定的条目下,可能通过优化燃料供应链告终生物质电厂利润的大幅增长;(2)最优燃料收购价值大大低于本质的燃料收购价值(农业盈利物260元/吨、林业盈利物300元/吨),评释经纪人的本质利润率大大跨越预期。正在调研中觉察,个人经纪人仅需2~3年就可能收回所有投资。而相应的,电厂担当了过高的燃料本钱;(3)农业盈利物年最优收购总量大于电厂2015年本质农业盈利物收购量,而林业盈利物年最优收购量小于电厂2015年本质林业盈利物收购量。评释优化结果增大了发电进程中农业盈利物的运用比率,而实际中探索利润最大化的经纪人往往更承诺向电厂供应可得到更高利润的林业盈利物;(4)最优解中燃料的掺烧比例不固定,而是随燃料供应量的时令震动而转折。但正在调研中觉察,固然混杂燃料热值正在肯定畛域内即可平常发电,生物质电厂却都将两种燃料的掺烧比例保持正在1/3:2/3。固定的掺烧比例倒霉于电厂按照燃料供应景遇活泼调剂直燃发电的燃料用量,增大了燃料采集难度。于是,电厂不得不升高生物质燃料的收购价值智力得到足够的燃料。同时,电厂必需正在燃料供应旺季加大收购量,担当更众的燃料储存本钱。

  本文针对我邦生物质电厂燃料收购本钱过高导致节余才气差的题目,以生物质电厂利润最大为主意树立了生物质发电供应链的众期非线性优化模子。模子中思考了燃料从采集、运输、预执掌、蓄积直到用于直燃发电这一完善进程中各个阶段形成的收益和用度以及受到的抑制,考虑了电厂何如采用发电量、燃料收购价和收购量、燃料掺烧比例智力使电厂利润抵达最大。将模子行使于我邦东北某1×30MW生物质电厂后,通过对优化结果和与本质状况比拟较,可能觉察我邦生物质电厂的燃料收购和利用形式存正在题目,合键涌现正在电厂没有充沛外现其正在燃料供应链中的主导职位。这导致了经纪人太过挤占电厂收益,倒霉于全豹生物质发电财富的成长[11]。针对此题目,完全提议有以下几点:(1)电厂可得当低落生物质燃料收购价值,将经纪人利润率管制正在合理畛域内:既能担保电厂燃料需求,又不会过众挤占电厂利润;(2)电厂可与大型经纪人订立加倍细化的燃料供应合同,正在对外地生物质产量和经纪人供应才气举办理会后按月法则其最低燃料供应量;(3)正在知足发电机组对燃料热值条件的条件下,电厂应按照燃料供应量的时令震动,对两种燃料掺烧比例举办得当的动态调剂。

  目前我邦的生物质电厂必需依托政府补贴智力节余,兴奋的电价补贴给政府带来了远大压力。充沛外现生物质电厂正在生物质发电燃料供应链中的主导效力、升高生物质电厂节余才气,对告终电价补贴的低落以至取缔、减轻政府财务压力、推动生物质发电财富的强壮一连成长具有厉重意思。

  [2]王燕,沈辉.生物质发电供应链的齐备音信动态博弈理会[J].价钱工程,2010,(19):41~42?

  [3]魏巧云.生物质发电秸秆供应链物流本钱考虑[M].中邦农业大学,2014:111。

  [4]常春阳.生物质直燃发电燃料供应链库存编制优化[M].南京航空航天大学,2014:111!

  [8]赵浩亮,张旭,翟明岭.秸秆直燃生物质电厂动态发电本钱理会[J].动力工程学报,2015,(5):412~417!

  [9]曹溢,沈辉.秸秆发电进程中邦料采集的本钱理会[J].电力与能源,2012,(5):463~466!

  [10]闫庆友,陶杰.中邦生物质发电财富效力评议[J].运筹与治理,2015,(1):173~178。

  [11]檀勤良,魏咏梅,李旭彦.et al.生物质燃料供应链协同优化考虑[J].中邦科技论坛,2016,(10):127~133!

  (1.华北电力大学经济与治理学院,北京102206;2.北京能源成长考虑基地,北京102206;3.华北电力大学姑苏考虑院,姑苏215123)。

  摘要:跟着我邦生物质发电财富的缓慢成长,生物质发电装机容量逐年增长,然而生物质电厂必需依托政府补贴智力保持平常运转。本文针对生物质电厂节余才气差这一实际题目,以电厂利润最大为主意,思考燃料的采集、运输、预执掌、储存及利用枢纽,树立了生物质发电燃料供应链的众期非线性优化模子。考虑正在现有的发电身手和自然资源条目下,电厂能否通过调剂发电量、燃料收购量及燃料掺烧比例告终更高的节余程度。本文通过将模子行使于东北某生物质电厂,求出电厂最大年利润和相应的计划变量值。证据了正在其他条目稳定的状况下,电厂可能通过蜕变燃料收购和利用形式,擢升其节余才气。

  2014年此后,我邦已成为宇宙上能源年损耗量最大的邦度。化石能源多量利用变成了很众境遇题目,我邦早已开头大肆助助可再生能源发电财富,生物质发电便是个中之一。目前,我邦生物质发电合键运用的燃料为农业和林业放弃物。正在运用其发电进程中,形成的二氧化碳即为植物孕育进程中光合效力吸取的二氧化碳,从好久来看可能告终碳平均[1]。同时,生物质燃料正在直燃进程中只形成极少量的无益气体,是一种干净的可再生能源。于是,生物质发电具有平常的行使前景。

  但正在本质中,生物质发电行业照旧存正在少少题目:(1)因为我邦村庄人均耕地较少,导致秸秆资源漫衍散开、呆板化坐褥水准低;(2)固然我邦丛林面积普遍,但人均丛林面积较少。这些成分变成我邦生物质电厂燃料采集难题、燃料本钱过高。正在调研中觉察,生物质电厂的燃料本钱占到其总本钱的三分之二以上;(3)燃料本钱过高导致了简直完全的生物质电厂必需依托政府补贴智力节余,加大了政府财务压力。

  针对生物质发电的燃料供应链,中外都有很众合联的考虑:王燕和沈辉[2]对秸秆发电燃料供应链举办了博弈理会,钻探了电厂对庄家和中心商的价值勉励机制;魏巧云[3]修建了影响生物质发电秸秆供应链物流本钱的环节成分目标系统,对秸秆发电的物流本钱举办了考虑;常春阳[4]树立了合用于新筑电厂编制筹办的货仓范围与库存管制共同动态优化模子,供给了可行的低落生物质电厂运营本钱的方式;Silkevan Dyken等[5]树立了生物质发电燃料供应链的非线性混杂整数模子,对燃料热值和燃料正在生物质发电供应链各枢纽含水率之间的合连举办了考虑;Nazanin Shabani等[6]为了升高林业盈利物发电的本钱竞赛力,将一年分为12期,对林业生物质发电燃料供应链举办了优化,测算了一年中各月份最优燃料收购量;之后,Nazanin Shabani等[7]还正在燃料质料和可得到量不确定的状况下,对林业生物质发电供应链举办了优化,优化结果正在低落了燃料采办本钱的同时,减小了库存的时令性震动。

  上述文献从区别方面,对生物质发电燃料供应链举办了考虑。个中举办供应链优化考虑的多数为外洋学者,而正如前文所述,我邦分外的地舆和社会条目变成了目前我邦生物质发电财富与外洋存正在较大分别。本文着眼于生物质发电燃料供应链的优化,充沛思考我邦生物质发电燃料采集难题导致燃料本钱过高的近况,以生物质电厂利润最大为主意,对燃料的采集、运输、预执掌、储存和利用各枢纽举办考虑,树立了众期非线性优化模子。巴望不妨正在现有的身手条目下,进一步升高生物质电厂节余才气,为低落政府对生物质发电行业的补贴供给恐怕性。

  目前,我邦生物质电厂燃料收购形式合键为经纪人收购形式,即:经纪人认真采集农业盈利物(合键搜罗玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆等)或林业盈利物(合键搜罗木板、树枝、树皮等)并举办预执掌,使其抵达电厂对燃料的含水率条件,随即打包运往电厂,如图1所示。执掌后的燃料储存正在电厂,直到将其用于直燃发电。于是生物质电厂的总本钱搜罗固定本钱(折旧、大修、工资福利等)和更动本钱(发电本钱、燃料采办本钱、库存本钱等)两个人[8],而收益来历为售电收入。以吐露生物质燃料品种,k吐露区别的经纪人,吐露期数(以一年为周期,将一年分为t期)。则主意函数电厂年利润最大化如式(1)所示。

  生物质发电供应链各枢纽搜罗:经纪人收购燃料、经纪人对燃料举办预执掌、电厂收购经纪人的燃料、电厂储存和发电。正在这些枢纽中都存正在肯定的主客观条目限制。

  调研中得知,大型经纪人与电厂之间大凡订立局部年最低生物质燃料供应量和燃料最高含水率的固定合约,且生物质燃料产量受时令影响彰着。于是经纪人收购燃料数目受到其本身收购才气(搜罗运输才气、预执掌才气)、与电厂之间的固定合约以及外地生物质燃料可得到量抑制,如式(2)~(5)所示。

  正在对我邦众家生物质电厂举办实地调研之后,以东北区域某1×30MW生物质电厂为例举办实证理会。将一年按月分期,即=1,2,312;该电厂有8个固定合约经纪人,按范围从大到小分裂为=1,2,38;用于生物质发电的燃料分为两类:农业盈利物(=1)和林业盈利物(=2)。目前我邦的生物质发电上钩电价为0.75元/千瓦时[10],正在各地区别的火电标杆电价根基上由政府担当补贴电价。通过对换研原料的总结和拾掇,参数取值如外1~3所示。

  正在2.1个人的根基上,运用Lingo11软件求得整体最优解。主意函数电厂年利润最大值约为4067.35万元,此时相应的变量取值如下。

  电厂最优年发电总量约为2.03亿千瓦时,各期发电量如图2所示。可看出电厂正在1~4月、7月、11月和12月的发电量抵达了最大发电量,而6月和9月发电量最低。这与外地生物质燃料产量的时令震动亲近合联:正在生物质燃料供应旺季,经纪人不妨以较低的价值采集到多量燃料,使电厂获得满盈的燃料供应;正在生物质燃料供应淡季,经纪人采集燃料难题且燃料价值较高,导致电厂因燃料亏折而削减发电量。可看出燃料收购量是影响电厂发电量最环节的成分,于是电厂应按照燃料收购状况合理摆布检修韶华。将检修尽量摆布正在燃料收购难题的时令,可能减小燃料亏折给电厂带来的失掉。

  电厂收购农业盈利物与林业盈利物的最优价值分裂为217元/吨和277元/吨。两种燃料之间的价差不行过大,不然会导致经纪人更偏向于采集某一种燃料;别的,因为经纪人采办林业盈利物的价值较高且林业生物质燃料热值较高,于是林业生物质燃料的单价应高于农业生物质燃料。

  电厂年燃料收购总量约为22.88万吨,个中:农业盈利物8.21万吨;林业盈利物14.67万吨。各期燃料收购量如图3所示。可看出燃料收购量存正在着彰着的时令震动,这是由区域内生物质燃料产量裁夺的:外地合键种植的农作物品种为春小麦、单季水稻、玉米、大豆等,均为春季播种秋季成果,农作物收割结束后便是采集秸秆的岑岭期。区域内存正在大面积湿地,种植的芦苇可正在夏令多量采集行动发电燃料,于是农业盈利物的收购旺季为冬、夏两季。对树木的砍伐大凡不会采用正在春季和夏令举办,则林业盈利物的收购旺季合键正在冬季。

  各期燃料掺烧比比如图4所示。正在1~6月以及8月、11月,林业生物质燃料的掺烧比例抵达最大;正在9月和12月,农业生物质燃料的掺烧比例抵达最大。这反应了当两种燃料都较易于采集时,经纪人偏向于供应更众的林业生物质燃料,因其采集进程简易、利润更高,此时电厂将升高林业生物质燃料的掺烧比例;当林业生物质燃料采集难题而农业生物质燃料采集较易时,电厂会低落林业生物质燃料的掺烧比例,更众地利用农业盈利物,以节俭本钱;当两种燃料都难以采集时,电厂只可低落发电量。

  每种燃料库存量及库存总量正在一年内的更动趋向如图5所示。可看出2~3月的库存总量跨越了合理库存量上界,正在这两个月电厂须要支出特别库存本钱。两种生物质燃料库存量具有近似的震动状况:农业生物质燃料的库存量正在1~3月呈上升趋向,3~5月呈降低趋向,之后根本坚持稳定;林业生物质燃料的库存量同样正在1~3月呈上升趋向,3~5月呈降低趋向,但正在5~6月又有所上升,6~8月再次降低,之后根本坚持稳定。于是8月之后,总库存量根本坚持稳定。

  将优化结果与调研中得到的电厂2015年各项本质数据比拟较,可能觉察:(1)最优年发电量与电厂2015年本质发电量(约2亿千瓦时)简直相当,而最大利润却远高于电厂2015年得到的本质利润(约两万万元)。证据正在身手条目、境遇资源、政府补贴稳定的条目下,可能通过优化燃料供应链告终生物质电厂利润的大幅增长;(2)最优燃料收购价值大大低于本质的燃料收购价值(农业盈利物260元/吨、林业盈利物300元/吨),评释经纪人的本质利润率大大跨越预期。正在调研中觉察,个人经纪人仅需2~3年就可能收回所有投资。而相应的,电厂担当了过高的燃料本钱;(3)农业盈利物年最优收购总量大于电厂2015年本质农业盈利物收购量,而林业盈利物年最优收购量小于电厂2015年本质林业盈利物收购量。评释优化结果增大了发电进程中农业盈利物的运用比率,而实际中探索利润最大化的经纪人往往更承诺向电厂供应可得到更高利润的林业盈利物;(4)最优解中燃料的掺烧比例不固定,而是随燃料供应量的时令震动而转折。但正在调研中觉察,固然混杂燃料热值正在肯定畛域内即可平常发电,生物质电厂却都将两种燃料的掺烧比例保持正在1/3:2/3。固定的掺烧比例倒霉于电厂按照燃料供应景遇活泼调剂直燃发电的燃料用量,增大了燃料采集难度。于是,电厂不得不升高生物质燃料的收购价值智力得到足够的燃料。同时,电厂必需正在燃料供应旺季加大收购量,担当更众的燃料储存本钱。

  本文针对我邦生物质电厂燃料收购本钱过高导致节余才气差的题目,以生物质电厂利润最大为主意树立了生物质发电供应链的众期非线性优化模子。模子中思考了燃料从采集、运输、预执掌、蓄积直到用于直燃发电这一完善进程中各个阶段形成的收益和用度以及受到的抑制,考虑了电厂何如采用发电量、燃料收购价和收购量、燃料掺烧比例智力使电厂利润抵达最大。将模子行使于我邦东北某1×30MW生物质电厂后,通过对优化结果和与本质状况比拟较,可能觉察我邦生物质电厂的燃料收购和利用形式存正在题目,合键涌现正在电厂没有充沛外现其正在燃料供应链中的主导职位。这导致了经纪人太过挤占电厂收益,倒霉于全豹生物质发电财富的成长[11]。针对此题目,完全提议有以下几点:(1)电厂可得当低落生物质燃料收购价值,将经纪人利润率管制正在合理畛域内:既能担保电厂燃料需求,又不会过众挤占电厂利润;(2)电厂可与大型经纪人订立加倍细化的燃料供应合同,正在对外地生物质产量和经纪人供应才气举办理会后按月法则其最低燃料供应量;(3)正在知足发电机组对燃料热值条件的条件下,电厂应按照燃料供应量的时令震动,对两种燃料掺烧比例举办得当的动态调剂。

  目前我邦的生物质电厂必需依托政府补贴智力节余,兴奋的电价补贴给政府带来了远大压力。充沛外现生物质电厂正在生物质发电燃料供应链中的主导效力、升高生物质电厂节余才气,对告终电价补贴的低落以至取缔、减轻政府财务压力、推动生物质发电财富的强壮一连成长具有厉重意思。

  [2]王燕,沈辉.生物质发电供应链的齐备音信动态博弈理会[J].价钱工程,2010,(19):41~42。

  [3]魏巧云.生物质发电秸秆供应链物流本钱考虑[M].中邦农业大学,2014:111。

  [4]常春阳.生物质直燃发电燃料供应链库存编制优化[M].南京航空航天大学,2014:111。

  [8]赵浩亮,张旭,翟明岭.秸秆直燃生物质电厂动态发电本钱理会[J].动力工程学报,2015,(5):412~417。

  [9]曹溢,沈辉.秸秆发电进程中邦料采集的本钱理会[J].电力与能源,2012,(5):463~466!

  [10]闫庆友,陶杰.中邦生物质发电财富效力评议[J].运筹与治理,2015,(1):173~178。

  [11]檀勤良,魏咏梅,李旭彦.et al.生物质燃料供应链协同优化考虑[J].中邦科技论坛,2016,(10):127~133?

  (1.华北电力大学经济与治理学院,北京102206;2.北京能源成长考虑基地,北京102206;3.华北电力大学姑苏考虑院,姑苏215123)。

  摘要:跟着我邦生物质发电财富的缓慢成长,生物质发电装机容量逐年增长,然而生物质电厂必需依托政府补贴智力保持平常运转。本文针对生物质电厂节余才气差这一实际题目,以电厂利润最大为主意,思考燃料的采集、运输、预执掌、储存及利用枢纽,树立了生物质发电燃料供应链的众期非线性优化模子。考虑正在现有的发电身手和自然资源条目下,电厂能否通过调剂发电量、燃料收购量及燃料掺烧比例告终更高的节余程度。本文通过将模子行使于东北某生物质电厂,求出电厂最大年利润和相应的计划变量值。证据了正在其他条目稳定的状况下,电厂可能通过蜕变燃料收购和利用形式,擢升其节余才气。

  2014年此后,我邦已成为宇宙上能源年损耗量最大的邦度。化石能源多量利用变成了很众境遇题目,我邦早已开头大肆助助可再生能源发电财富,生物质发电便是个中之一。目前,我邦生物质发电合键运用的燃料为农业和林业放弃物。正在运用其发电进程中,形成的二氧化碳即为植物孕育进程中光合效力吸取的二氧化碳,从好久来看可能告终碳平均[1]。同时,生物质燃料正在直燃进程中只形成极少量的无益气体,是一种干净的可再生能源。于是,生物质发电具有平常的行使前景。

  但正在本质中,生物质发电行业照旧存正在少少题目:(1)因为我邦村庄人均耕地较少,导致秸秆资源漫衍散开、呆板化坐褥水准低;(2)固然我邦丛林面积普遍,但人均丛林面积较少。这些成分变成我邦生物质电厂燃料采集难题、燃料本钱过高。正在调研中觉察,生物质电厂的燃料本钱占到其总本钱的三分之二以上;(3)燃料本钱过高导致了简直完全的生物质电厂必需依托政府补贴智力节余,加大了政府财务压力。

  针对生物质发电的燃料供应链,中外都有很众合联的考虑:王燕和沈辉[2]对秸秆发电燃料供应链举办了博弈理会,钻探了电厂对庄家和中心商的价值勉励机制;魏巧云[3]修建了影响生物质发电秸秆供应链物流本钱的环节成分目标系统,对秸秆发电的物流本钱举办了考虑;常春阳[4]树立了合用于新筑电厂编制筹办的货仓范围与库存管制共同动态优化模子,供给了可行的低落生物质电厂运营本钱的方式;Silkevan Dyken等[5]树立了生物质发电燃料供应链的非线性混杂整数模子,对燃料热值和燃料正在生物质发电供应链各枢纽含水率之间的合连举办了考虑;Nazanin Shabani等[6]为了升高林业盈利物发电的本钱竞赛力,将一年分为12期,对林业生物质发电燃料供应链举办了优化,测算了一年中各月份最优燃料收购量;之后,Nazanin Shabani等[7]还正在燃料质料和可得到量不确定的状况下,对林业生物质发电供应链举办了优化,优化结果正在低落了燃料采办本钱的同时,减小了库存的时令性震动。

  上述文献从区别方面,对生物质发电燃料供应链举办了考虑。个中举办供应链优化考虑的多数为外洋学者,而正如前文所述,我邦分外的地舆和社会条目变成了目前我邦生物质发电财富与外洋存正在较大分别。本文着眼于生物质发电燃料供应链的优化,充沛思考我邦生物质发电燃料采集难题导致燃料本钱过高的近况,以生物质电厂利润最大为主意,对燃料的采集、运输、预执掌、储存和利用各枢纽举办考虑,树立了众期非线性优化模子。巴望不妨正在现有的身手条目下,进一步升高生物质电厂节余才气,为低落政府对生物质发电行业的补贴供给恐怕性。

  目前,我邦生物质电厂燃料收购形式合键为经纪人收购形式,即:经纪人认真采集农业盈利物(合键搜罗玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆等)或林业盈利物(合键搜罗木板、树枝、树皮等)并举办预执掌,使其抵达电厂对燃料的含水率条件,随即打包运往电厂,如图1所示。执掌后的燃料储存正在电厂,直到将其用于直燃发电。于是生物质电厂的总本钱搜罗固定本钱(折旧、大修、工资福利等)和更动本钱(发电本钱、燃料采办本钱、库存本钱等)两个人[8],而收益来历为售电收入。以吐露生物质燃料品种,k吐露区别的经纪人,吐露期数(以一年为周期,将一年分为t期)。则主意函数电厂年利润最大化如式(1)所示。

  生物质发电供应链各枢纽搜罗:经纪人收购燃料、经纪人对燃料举办预执掌、电厂收购经纪人的燃料、电厂储存和发电。正在这些枢纽中都存正在肯定的主客观条目限制。

  调研中得知,大型经纪人与电厂之间大凡订立局部年最低生物质燃料供应量和燃料最高含水率的固定合约,且生物质燃料产量受时令影响彰着。于是经纪人收购燃料数目受到其本身收购才气(搜罗运输才气、预执掌才气)、与电厂之间的固定合约以及外地生物质燃料可得到量抑制,如式(2)~(5)所示。

  正在对我邦众家生物质电厂举办实地调研之后,以东北区域某1×30MW生物质电厂为例举办实证理会。将一年按月分期,即=1,2,312;该电厂有8个固定合约经纪人,按范围从大到小分裂为=1,2,38;用于生物质发电的燃料分为两类:农业盈利物(=1)和林业盈利物(=2)。目前我邦的生物质发电上钩电价为0.75元/千瓦时[10],正在各地区别的火电标杆电价根基上由政府担当补贴电价。通过对换研原料的总结和拾掇,参数取值如外1~3所示。

  正在2.1个人的根基上,运用Lingo11软件求得整体最优解。主意函数电厂年利润最大值约为4067.35万元,此时相应的变量取值如下?

  电厂最优年发电总量约为2.03亿千瓦时,各期发电量如图2所示。可看出电厂正在1~4月、7月、11月和12月的发电量抵达了最大发电量,而6月和9月发电量最低。这与外地生物质燃料产量的时令震动亲近合联:正在生物质燃料供应旺季,经纪人不妨以较低的价值采集到多量燃料,使电厂获得满盈的燃料供应;正在生物质燃料供应淡季,经纪人采集燃料难题且燃料价值较高,导致电厂因燃料亏折而削减发电量。可看出燃料收购量是影响电厂发电量最环节的成分,于是电厂应按照燃料收购状况合理摆布检修韶华。将检修尽量摆布正在燃料收购难题的时令,可能减小燃料亏折给电厂带来的失掉。

  电厂收购农业盈利物与林业盈利物的最优价值分裂为217元/吨和277元/吨。两种燃料之间的价差不行过大,不然会导致经纪人更偏向于采集某一种燃料;别的,因为经纪人采办林业盈利物的价值较高且林业生物质燃料热值较高,于是林业生物质燃料的单价应高于农业生物质燃料。

  电厂年燃料收购总量约为22.88万吨,个中:农业盈利物8.21万吨;林业盈利物14.67万吨。各期燃料收购量如图3所示。可看出燃料收购量存正在着彰着的时令震动,这是由区域内生物质燃料产量裁夺的:外地合键种植的农作物品种为春小麦、单季水稻、玉米、大豆等,均为春季播种秋季成果,农作物收割结束后便是采集秸秆的岑岭期。区域内存正在大面积湿地,种植的芦苇可正在夏令多量采集行动发电燃料,于是农业盈利物的收购旺季为冬、夏两季。对树木的砍伐大凡不会采用正在春季和夏令举办,则林业盈利物的收购旺季合键正在冬季。

  各期燃料掺烧比比如图4所示。正在1~6月以及8月、11月,林业生物质燃料的掺烧比例抵达最大;正在9月和12月,农业生物质燃料的掺烧比例抵达最大。这反应了当两种燃料都较易于采集时,经纪人偏向于供应更众的林业生物质燃料,因其采集进程简易、利润更高,此时电厂将升高林业生物质燃料的掺烧比例;当林业生物质燃料采集难题而农业生物质燃料采集较易时,电厂会低落林业生物质燃料的掺烧比例,更众地利用农业盈利物,以节俭本钱;当两种燃料都难以采集时,电厂只可低落发电量。

  每种燃料库存量及库存总量正在一年内的更动趋向如图5所示。可看出2~3月的库存总量跨越了合理库存量上界,正在这两个月电厂须要支出特别库存本钱。两种生物质燃料库存量具有近似的震动状况:农业生物质燃料的库存量正在1~3月呈上升趋向,3~5月呈降低趋向,之后根本坚持稳定;林业生物质燃料的库存量同样正在1~3月呈上升趋向,3~5月呈降低趋向,但正在5~6月又有所上升,6~8月再次降低,之后根本坚持稳定。于是8月之后,总库存量根本坚持稳定。

  将优化结果与调研中得到的电厂2015年各项本质数据比拟较,可能觉察:(1)最优年发电量与电厂2015年本质发电量(约2亿千瓦时)简直相当,而最大利润却远高于电厂2015年得到的本质利润(约两万万元)。证据正在身手条目、境遇资源、政府补贴稳定的条目下,可能通过优化燃料供应链告终生物质电厂利润的大幅增长;(2)最优燃料收购价值大大低于本质的燃料收购价值(农业盈利物260元/吨、林业盈利物300元/吨),评释经纪人的本质利润率大大跨越预期。正在调研中觉察,个人经纪人仅需2~3年就可能收回所有投资。而相应的,电厂担当了过高的燃料本钱;(3)农业盈利物年最优收购总量大于电厂2015年本质农业盈利物收购量,而林业盈利物年最优收购量小于电厂2015年本质林业盈利物收购量。评释优化结果增大了发电进程中农业盈利物的运用比率,而实际中探索利润最大化的经纪人往往更承诺向电厂供应可得到更高利润的林业盈利物;(4)最优解中燃料的掺烧比例不固定,而是随燃料供应量的时令震动而转折。但正在调研中觉察,固然混杂燃料热值正在肯定畛域内即可平常发电,生物质电厂却都将两种燃料的掺烧比例保持正在1/3:2/3。固定的掺烧比例倒霉于电厂按照燃料供应景遇活泼调剂直燃发电的燃料用量,增大了燃料采集难度。于是,电厂不得不升高生物质燃料的收购价值智力得到足够的燃料。同时,电厂必需正在燃料供应旺季加大收购量,担当更众的燃料储存本钱。

  本文针对我邦生物质电厂燃料收购本钱过高导致节余才气差的题目,以生物质电厂利润最大为主意树立了生物质发电供应链的众期非线性优化模子。模子中思考了燃料从采集、运输、预执掌、蓄积直到用于直燃发电这一完善进程中各个阶段形成的收益和用度以及受到的抑制,考虑了电厂何如采用发电量、燃料收购价和收购量、燃料掺烧比例智力使电厂利润抵达最大。将模子行使于我邦东北某1×30MW生物质电厂后,通过对优化结果和与本质状况比拟较,可能觉察我邦生物质电厂的燃料收购和利用形式存正在题目,合键涌现正在电厂没有充沛外现其正在燃料供应链中的主导职位。这导致了经纪人太过挤占电厂收益,倒霉于全豹生物质发电财富的成长[11]。针对此题目,完全提议有以下几点:(1)电厂可得当低落生物质燃料收购价值,将经纪人利润率管制正在合理畛域内:既能担保电厂燃料需求,又不会过众挤占电厂利润;(2)电厂可与大型经纪人订立加倍细化的燃料供应合同,正在对外地生物质产量和经纪人供应才气举办理会后按月法则其最低燃料供应量;(3)正在知足发电机组对燃料热值条件的条件下,电厂应按照燃料供应量的时令震动,对两种燃料掺烧比例举办得当的动态调剂。

  目前我邦的生物质电厂必需依托政府补贴智力节余,兴奋的电价补贴给政府带来了远大压力。充沛外现生物质电厂正在生物质发电燃料供应链中的主导效力、升高生物质电厂节余才气,对告终电价补贴的低落以至取缔、减轻政府财务压力、推动生物质发电财富的强壮一连成长具有厉重意思。

  [2]王燕,沈辉.生物质发电供应链的齐备音信动态博弈理会[J].价钱工程,2010,(19):41~42!

  [3]魏巧云.生物质发电秸秆供应链物流本钱考虑[M].中邦农业大学,2014:111?

  [4]常春阳.生物质直燃发电燃料供应链库存编制优化[M].南京航空航天大学,2014:111?

  [8]赵浩亮,张旭,翟明岭.秸秆直燃生物质电厂动态发电本钱理会[J].动力工程学报,2015,(5):412~417?

  [9]曹溢,沈辉.秸秆发电进程中邦料采集的本钱理会[J].电力与能源,2012,(5):463~466!

  [10]闫庆友,陶杰.中邦生物质发电财富效力评议[J].运筹与治理,2015,(1):173~178?

  [11]檀勤良,魏咏梅,李旭彦.et al.生物质燃料供应链协同优化考虑[J].中邦科技论坛,2016,(10):127~133?

  (1.华北电力大学经济与治理学院,北京102206;2.北京能源成长考虑基地,北京102206;3.华北电力大学姑苏考虑院,姑苏215123)!

  摘要:跟着我邦生物质发电财富的缓慢成长,生物质发电装机容量逐年增长,然而生物质电厂必需依托政府补贴智力保持平常运转。本文针对生物质电厂节余才气差这一实际题目,以电厂利润最大为主意,思考燃料的采集、运输、预执掌、储存及利用枢纽,树立了生物质发电燃料供应链的众期非线性优化模子。考虑正在现有的发电身手和自然资源条目下,电厂能否通过调剂发电量、燃料收购量及燃料掺烧比例告终更高的节余程度。本文通过将模子行使于东北某生物质电厂,求出电厂最大年利润和相应的计划变量值。证据了正在其他条目稳定的状况下,电厂可能通过蜕变燃料收购和利用形式,擢升其节余才气。

  2014年此后,我邦已成为宇宙上能源年损耗量最大的邦度。化石能源多量利用变成了很众境遇题目,我邦早已开头大肆助助可再生能源发电财富,生物质发电便是个中之一。目前,我邦生物质发电合键运用的燃料为农业和林业放弃物。正在运用其发电进程中,形成的二氧化碳即为植物孕育进程中光合效力吸取的二氧化碳,从好久来看可能告终碳平均[1]。同时,生物质燃料正在直燃进程中只形成极少量的无益气体,是一种干净的可再生能源。于是,生物质发电具有平常的行使前景。

  但正在本质中,生物质发电行业照旧存正在少少题目:(1)因为我邦村庄人均耕地较少,导致秸秆资源漫衍散开、呆板化坐褥水准低;(2)固然我邦丛林面积普遍,但人均丛林面积较少。这些成分变成我邦生物质电厂燃料采集难题、燃料本钱过高。正在调研中觉察,生物质电厂的燃料本钱占到其总本钱的三分之二以上;(3)燃料本钱过高导致了简直完全的生物质电厂必需依托政府补贴智力节余,加大了政府财务压力。

  针对生物质发电的燃料供应链,中外都有很众合联的考虑:王燕和沈辉[2]对秸秆发电燃料供应链举办了博弈理会,钻探了电厂对庄家和中心商的价值勉励机制;魏巧云[3]修建了影响生物质发电秸秆供应链物流本钱的环节成分目标系统,对秸秆发电的物流本钱举办了考虑;常春阳[4]树立了合用于新筑电厂编制筹办的货仓范围与库存管制共同动态优化模子,供给了可行的低落生物质电厂运营本钱的方式;Silkevan Dyken等[5]树立了生物质发电燃料供应链的非线性混杂整数模子,对燃料热值和燃料正在生物质发电供应链各枢纽含水率之间的合连举办了考虑;Nazanin Shabani等[6]为了升高林业盈利物发电的本钱竞赛力,将一年分为12期,对林业生物质发电燃料供应链举办了优化,测算了一年中各月份最优燃料收购量;之后,Nazanin Shabani等[7]还正在燃料质料和可得到量不确定的状况下,对林业生物质发电供应链举办了优化,优化结果正在低落了燃料采办本钱的同时,减小了库存的时令性震动。

  上述文献从区别方面,对生物质发电燃料供应链举办了考虑。个中举办供应链优化考虑的多数为外洋学者,而正如前文所述,我邦分外的地舆和社会条目变成了目前我邦生物质发电财富与外洋存正在较大分别。本文着眼于生物质发电燃料供应链的优化,充沛思考我邦生物质发电燃料采集难题导致燃料本钱过高的近况,以生物质电厂利润最大为主意,对燃料的采集、运输、预执掌、储存和利用各枢纽举办考虑,树立了众期非线性优化模子。巴望不妨正在现有的身手条目下,进一步升高生物质电厂节余才气,为低落政府对生物质发电行业的补贴供给恐怕性。

  目前,我邦生物质电厂燃料收购形式合键为经纪人收购形式,即:经纪人认真采集农业盈利物(合键搜罗玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆等)或林业盈利物(合键搜罗木板、树枝、树皮等)并举办预执掌,使其抵达电厂对燃料的含水率条件,随即打包运往电厂,如图1所示。执掌后的燃料储存正在电厂,直到将其用于直燃发电。于是生物质电厂的总本钱搜罗固定本钱(折旧、大修、工资福利等)和更动本钱(发电本钱、燃料采办本钱、库存本钱等)两个人[8],而收益来历为售电收入。以吐露生物质燃料品种,k吐露区别的经纪人,吐露期数(以一年为周期,将一年分为t期)。则主意函数电厂年利润最大化如式(1)所示。

  生物质发电供应链各枢纽搜罗:经纪人收购燃料、经纪人对燃料举办预执掌、电厂收购经纪人的燃料、电厂储存和发电。正在这些枢纽中都存正在肯定的主客观条目限制。

  调研中得知,大型经纪人与电厂之间大凡订立局部年最低生物质燃料供应量和燃料最高含水率的固定合约,且生物质燃料产量受时令影响彰着。于是经纪人收购燃料数目受到其本身收购才气(搜罗运输才气、预执掌才气)、与电厂之间的固定合约以及外地生物质燃料可得到量抑制,如式(2)~(5)所示。

  正在对我邦众家生物质电厂举办实地调研之后,以东北区域某1×30MW生物质电厂为例举办实证理会。将一年按月分期,即=1,2,312;该电厂有8个固定合约经纪人,按范围从大到小分裂为=1,2,38;用于生物质发电的燃料分为两类:农业盈利物(=1)和林业盈利物(=2)。目前我邦的生物质发电上钩电价为0.75元/千瓦时[10],正在各地区别的火电标杆电价根基上由政府担当补贴电价。通过对换研原料的总结和拾掇,参数取值如外1~3所示。

  正在2.1个人的根基上,运用Lingo11软件求得整体最优解。主意函数电厂年利润最大值约为4067.35万元,此时相应的变量取值如下!

  电厂最优年发电总量约为2.03亿千瓦时,各期发电量如图2所示。可看出电厂正在1~4月、7月、11月和12月的发电量抵达了最大发电量,而6月和9月发电量最低。这与外地生物质燃料产量的时令震动亲近合联:正在生物质燃料供应旺季,经纪人不妨以较低的价值采集到多量燃料,使电厂获得满盈的燃料供应;正在生物质燃料供应淡季,经纪人采集燃料难题且燃料价值较高,导致电厂因燃料亏折而削减发电量。可看出燃料收购量是影响电厂发电量最环节的成分,于是电厂应按照燃料收购状况合理摆布检修韶华。将检修尽量摆布正在燃料收购难题的时令,可能减小燃料亏折给电厂带来的失掉。

  电厂收购农业盈利物与林业盈利物的最优价值分裂为217元/吨和277元/吨。两种燃料之间的价差不行过大,不然会导致经纪人更偏向于采集某一种燃料;别的,因为经纪人采办林业盈利物的价值较高且林业生物质燃料热值较高,于是林业生物质燃料的单价应高于农业生物质燃料。

  电厂年燃料收购总量约为22.88万吨,个中:农业盈利物8.21万吨;林业盈利物14.67万吨。各期燃料收购量如图3所示。可看出燃料收购量存正在着彰着的时令震动,这是由区域内生物质燃料产量裁夺的:外地合键种植的农作物品种为春小麦、单季水稻、玉米、大豆等,均为春季播种秋季成果,农作物收割结束后便是采集秸秆的岑岭期。区域内存正在大面积湿地,种植的芦苇可正在夏令多量采集行动发电燃料,于是农业盈利物的收购旺季为冬、夏两季。对树木的砍伐大凡不会采用正在春季和夏令举办,则林业盈利物的收购旺季合键正在冬季。

  各期燃料掺烧比比如图4所示。正在1~6月以及8月、11月,林业生物质燃料的掺烧比例抵达最大;正在9月和12月,农业生物质燃料的掺烧比例抵达最大。这反应了当两种燃料都较易于采集时,经纪人偏向于供应更众的林业生物质燃料,因其采集进程简易、利润更高,此时电厂将升高林业生物质燃料的掺烧比例;当林业生物质燃料采集难题而农业生物质燃料采集较易时,电厂会低落林业生物质燃料的掺烧比例,更众地利用农业盈利物,以节俭本钱;当两种燃料都难以采集时,电厂只可低落发电量。

  每种燃料库存量及库存总量正在一年内的更动趋向如图5所示。可看出2~3月的库存总量跨越了合理库存量上界,正在这两个月电厂须要支出特别库存本钱。两种生物质燃料库存量具有近似的震动状况:农业生物质燃料的库存量正在1~3月呈上升趋向,3~5月呈降低趋向,之后根本坚持稳定;林业生物质燃料的库存量同样正在1~3月呈上升趋向,3~5月呈降低趋向,但正在5~6月又有所上升,6~8月再次降低,之后根本坚持稳定。于是8月之后,总库存量根本坚持稳定。

  将优化结果与调研中得到的电厂2015年各项本质数据比拟较,可能觉察:(1)最优年发电量与电厂2015年本质发电量(约2亿千瓦时)简直相当,而最大利润却远高于电厂2015年得到的本质利润(约两万万元)。证据正在身手条目、境遇资源、政府补贴稳定的条目下,可能通过优化燃料供应链告终生物质电厂利润的大幅增长;(2)最优燃料收购价值大大低于本质的燃料收购价值(农业盈利物260元/吨、林业盈利物300元/吨),评释经纪人的本质利润率大大跨越预期。正在调研中觉察,个人经纪人仅需2~3年就可能收回所有投资。而相应的,电厂担当了过高的燃料本钱;(3)农业盈利物年最优收购总量大于电厂2015年本质农业盈利物收购量,而林业盈利物年最优收购量小于电厂2015年本质林业盈利物收购量。评释优化结果增大了发电进程中农业盈利物的运用比率,而实际中探索利润最大化的经纪人往往更承诺向电厂供应可得到更高利润的林业盈利物;(4)最优解中燃料的掺烧比例不固定,而是随燃料供应量的时令震动而转折。但正在调研中觉察,固然混杂燃料热值正在肯定畛域内即可平常发电,生物质电厂却都将两种燃料的掺烧比例保持正在1/3:2/3。固定的掺烧比例倒霉于电厂按照燃料供应景遇活泼调剂直燃发电的燃料用量,增大了燃料采集难度。于是,电厂不得不升高生物质燃料的收购价值智力得到足够的燃料。同时,电厂必需正在燃料供应旺季加大收购量,担当更众的燃料储存本钱。

  本文针对我邦生物质电厂燃料收购本钱过高导致节余才气差的题目,以生物质电厂利润最大为主意树立了生物质发电供应链的众期非线性优化模子。模子中思考了燃料从采集、运输、预执掌、蓄积直到用于直燃发电这一完善进程中各个阶段形成的收益和用度以及受到的抑制,考虑了电厂何如采用发电量、燃料收购价和收购量、燃料掺烧比例智力使电厂利润抵达最大。将模子行使于我邦东北某1×30MW生物质电厂后,通过对优化结果和与本质状况比拟较,可能觉察我邦生物质电厂的燃料收购和利用形式存正在题目,合键涌现正在电厂没有充沛外现其正在燃料供应链中的主导职位。这导致了经纪人太过挤占电厂收益,倒霉于全豹生物质发电财富的成长[11]。针对此题目,完全提议有以下几点:(1)电厂可得当低落生物质燃料收购价值,将经纪人利润率管制正在合理畛域内:既能担保电厂燃料需求,又不会过众挤占电厂利润;(2)电厂可与大型经纪人订立加倍细化的燃料供应合同,正在对外地生物质产量和经纪人供应才气举办理会后按月法则其最低燃料供应量;(3)正在知足发电机组对燃料热值条件的条件下,电厂应按照燃料供应量的时令震动,对两种燃料掺烧比例举办得当的动态调剂。

  目前我邦的生物质电厂必需依托政府补贴智力节余,兴奋的电价补贴给政府带来了远大压力。充沛外现生物质电厂正在生物质发电燃料供应链中的主导效力、升高生物质电厂节余才气,对告终电价补贴的低落以至取缔、减轻政府财务压力、推动生物质发电财富的强壮一连成长具有厉重意思。

  [2]王燕,沈辉.生物质发电供应链的齐备音信动态博弈理会[J].价钱工程,2010,(19):41~42?

  [3]魏巧云.生物质发电秸秆供应链物流本钱考虑[M].中邦农业大学,2014:111!

  [4]常春阳.生物质直燃发电燃料供应链库存编制优化[M].南京航空航天大学,2014:111!

  [8]赵浩亮,张旭,翟明岭.秸秆直燃生物质电厂动态发电本钱理会[J].动力工程学报,2015,(5):412~417。

  [9]曹溢,沈辉.秸秆发电进程中邦料采集的本钱理会[J].电力与能源,2012,(5):463~466?

  [10]闫庆友,陶杰.中邦生物质发电财富效力评议[J].运筹与治理,2015,(1):173~178?

  [11]檀勤良,魏咏梅,李旭彦.et al.生物质燃料供应链协同优化考虑[J].中邦科技论坛,2016,(10):127~133!

  (1.华北电力大学经济与治理学院,北京102206;2.北京能源成长考虑基地,北京102206;3.华北电力大学姑苏考虑院,姑苏215123)?

  摘要:跟着我邦生物质发电财富的缓慢成长,生物质发电装机容量逐年增长,然而生物质电厂必需依托政府补贴智力保持平常运转。本文针对生物质电厂节余才气差这一实际题目,以电厂利润最大为主意,思考燃料的采集、运输、预执掌、储存及利用枢纽,树立了生物质发电燃料供应链的众期非线性优化模子。考虑正在现有的发电身手和自然资源条目下,电厂能否通过调剂发电量、燃料收购量及燃料掺烧比例告终更高的节余程度。本文通过将模子行使于东北某生物质电厂,求出电厂最大年利润和相应的计划变量值。证据了正在其他条目稳定的状况下,电厂可能通过蜕变燃料收购和利用形式,擢升其节余才气。

  2014年此后,我邦已成为宇宙上能源年损耗量最大的邦度。化石能源多量利用变成了很众境遇题目,我邦早已开头大肆助助可再生能源发电财富,生物质发电便是个中之一。目前,我邦生物质发电合键运用的燃料为农业和林业放弃物。正在运用其发电进程中,形成的二氧化碳即为植物孕育进程中光合效力吸取的二氧化碳,从好久来看可能告终碳平均[1]。同时,生物质燃料正在直燃进程中只形成极少量的无益气体,是一种干净的可再生能源。于是,生物质发电具有平常的行使前景。

  但正在本质中,生物质发电行业照旧存正在少少题目:(1)因为我邦村庄人均耕地较少,导致秸秆资源漫衍散开、呆板化坐褥水准低;(2)固然我邦丛林面积普遍,但人均丛林面积较少。这些成分变成我邦生物质电厂燃料采集难题、燃料本钱过高。正在调研中觉察,生物质电厂的燃料本钱占到其总本钱的三分之二以上;(3)燃料本钱过高导致了简直完全的生物质电厂必需依托政府补贴智力节余,加大了政府财务压力。

  针对生物质发电的燃料供应链,中外都有很众合联的考虑:王燕和沈辉[2]对秸秆发电燃料供应链举办了博弈理会,钻探了电厂对庄家和中心商的价值勉励机制;魏巧云[3]修建了影响生物质发电秸秆供应链物流本钱的环节成分目标系统,对秸秆发电的物流本钱举办了考虑;常春阳[4]树立了合用于新筑电厂编制筹办的货仓范围与库存管制共同动态优化模子,供给了可行的低落生物质电厂运营本钱的方式;Silkevan Dyken等[5]树立了生物质发电燃料供应链的非线性混杂整数模子,对燃料热值和燃料正在生物质发电供应链各枢纽含水率之间的合连举办了考虑;Nazanin Shabani等[6]为了升高林业盈利物发电的本钱竞赛力,将一年分为12期,对林业生物质发电燃料供应链举办了优化,测算了一年中各月份最优燃料收购量;之后,Nazanin Shabani等[7]还正在燃料质料和可得到量不确定的状况下,对林业生物质发电供应链举办了优化,优化结果正在低落了燃料采办本钱的同时,减小了库存的时令性震动。

  上述文献从区别方面,对生物质发电燃料供应链举办了考虑。个中举办供应链优化考虑的多数为外洋学者,而正如前文所述,我邦分外的地舆和社会条目变成了目前我邦生物质发电财富与外洋存正在较大分别。本文着眼于生物质发电燃料供应链的优化,充沛思考我邦生物质发电燃料采集难题导致燃料本钱过高的近况,以生物质电厂利润最大为主意,对燃料的采集、运输、预执掌、储存和利用各枢纽举办考虑,树立了众期非线性优化模子。巴望不妨正在现有的身手条目下,进一步升高生物质电厂节余才气,为低落政府对生物质发电行业的补贴供给恐怕性。

  目前,我邦生物质电厂燃料收购形式合键为经纪人收购形式,即:经纪人认真采集农业盈利物(合键搜罗玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆等)或林业盈利物(合键搜罗木板、树枝、树皮等)并举办预执掌,使其抵达电厂对燃料的含水率条件,随即打包运往电厂,如图1所示。执掌后的燃料储存正在电厂,直到将其用于直燃发电。于是生物质电厂的总本钱搜罗固定本钱(折旧、大修、工资福利等)和更动本钱(发电本钱、燃料采办本钱、库存本钱等)两个人[8],而收益来历为售电收入。以吐露生物质燃料品种,k吐露区别的经纪人,吐露期数(以一年为周期,将一年分为t期)。则主意函数电厂年利润最大化如式(1)所示。

  生物质发电供应链各枢纽搜罗:经纪人收购燃料、经纪人对燃料举办预执掌、电厂收购经纪人的燃料、电厂储存和发电。正在这些枢纽中都存正在肯定的主客观条目限制。

  调研中得知,大型经纪人与电厂之间大凡订立局部年最低生物质燃料供应量和燃料最高含水率的固定合约,且生物质燃料产量受时令影响彰着。于是经纪人收购燃料数目受到其本身收购才气(搜罗运输才气、预执掌才气)、与电厂之间的固定合约以及外地生物质燃料可得到量抑制,如式(2)~(5)所示。

  正在对我邦众家生物质电厂举办实地调研之后,以东北区域某1×30MW生物质电厂为例举办实证理会。将一年按月分期,即=1,2,312;该电厂有8个固定合约经纪人,按范围从大到小分裂为=1,2,38;用于生物质发电的燃料分为两类:农业盈利物(=1)和林业盈利物(=2)。目前我邦的生物质发电上钩电价为0.75元/千瓦时[10],正在各地区别的火电标杆电价根基上由政府担当补贴电价。通过对换研原料的总结和拾掇,参数取值如外1~3所示。

  正在2.1个人的根基上,运用Lingo11软件求得整体最优解。主意函数电厂年利润最大值约为4067.35万元,此时相应的变量取值如下。

  电厂最优年发电总量约为2.03亿千瓦时,各期发电量如图2所示。可看出电厂正在1~4月、7月、11月和12月的发电量抵达了最大发电量,而6月和9月发电量最低。这与外地生物质燃料产量的时令震动亲近合联:正在生物质燃料供应旺季,经纪人不妨以较低的价值采集到多量燃料,使电厂获得满盈的燃料供应;正在生物质燃料供应淡季,经纪人采集燃料难题且燃料价值较高,导致电厂因燃料亏折而削减发电量。可看出燃料收购量是影响电厂发电量最环节的成分,于是电厂应按照燃料收购状况合理摆布检修韶华。将检修尽量摆布正在燃料收购难题的时令,可能减小燃料亏折给电厂带来的失掉。

  电厂收购农业盈利物与林业盈利物的最优价值分裂为217元/吨和277元/吨。两种燃料之间的价差不行过大,不然会导致经纪人更偏向于采集某一种燃料;别的,因为经纪人采办林业盈利物的价值较高且林业生物质燃料热值较高,于是林业生物质燃料的单价应高于农业生物质燃料。

  电厂年燃料收购总量约为22.88万吨,个中:农业盈利物8.21万吨;林业盈利物14.67万吨。各期燃料收购量如图3所示。可看出燃料收购量存正在着彰着的时令震动,这是由区域内生物质燃料产量裁夺的:外地合键种植的农作物品种为春小麦、单季水稻、玉米、大豆等,均为春季播种秋季成果,农作物收割结束后便是采集秸秆的岑岭期。区域内存正在大面积湿地,种植的芦苇可正在夏令多量采集行动发电燃料,于是农业盈利物的收购旺季为冬、夏两季。对树木的砍伐大凡不会采用正在春季和夏令举办,则林业盈利物的收购旺季合键正在冬季。

  各期燃料掺烧比比如图4所示。正在1~6月以及8月、11月,林业生物质燃料的掺烧比例抵达最大;正在9月和12月,农业生物质燃料的掺烧比例抵达最大。这反应了当两种燃料都较易于采集时,经纪人偏向于供应更众的林业生物质燃料,因其采集进程简易、利润更高,此时电厂将升高林业生物质燃料的掺烧比例;当林业生物质燃料采集难题而农业生物质燃料采集较易时,电厂会低落林业生物质燃料的掺烧比例,更众地利用农业盈利物,以节俭本钱;当两种燃料都难以采集时,电厂只可低落发电量。

  每种燃料库存量及库存总量正在一年内的更动趋向如图5所示。可看出2~3月的库存总量跨越了合理库存量上界,正在这两个月电厂须要支出特别库存本钱。两种生物质燃料库存量具有近似的震动状况:农业生物质燃料的库存量正在1~3月呈上升趋向,3~5月呈降低趋向,之后根本坚持稳定;林业生物质燃料的库存量同样正在1~3月呈上升趋向,3~5月呈降低趋向,但正在5~6月又有所上升,6~8月再次降低,之后根本坚持稳定。于是8月之后,总库存量根本坚持稳定。

  将优化结果与调研中得到的电厂2015年各项本质数据比拟较,可能觉察:(1)最优年发电量与电厂2015年本质发电量(约2亿千瓦时)简直相当,而最大利润却远高于电厂2015年得到的本质利润(约两万万元)。证据正在身手条目、境遇资源、政府补贴稳定的条目下,可能通过优化燃料供应链告终生物质电厂利润的大幅增长;(2)最优燃料收购价值大大低于本质的燃料收购价值(农业盈利物260元/吨、林业盈利物300元/吨),评释经纪人的本质利润率大大跨越预期。正在调研中觉察,个人经纪人仅需2~3年就可能收回所有投资。而相应的,电厂担当了过高的燃料本钱;(3)农业盈利物年最优收购总量大于电厂2015年本质农业盈利物收购量,而林业盈利物年最优收购量小于电厂2015年本质林业盈利物收购量。评释优化结果增大了发电进程中农业盈利物的运用比率,而实际中探索利润最大化的经纪人往往更承诺向电厂供应可得到更高利润的林业盈利物;(4)最优解中燃料的掺烧比例不固定,而是随燃料供应量的时令震动而转折。但正在调研中觉察,固然混杂燃料热值正在肯定畛域内即可平常发电,生物质电厂却都将两种燃料的掺烧比例保持正在1/3:2/3。固定的掺烧比例倒霉于电厂按照燃料供应景遇活泼调剂直燃发电的燃料用量,增大了燃料采集难度。于是,电厂不得不升高生物质燃料的收购价值智力得到足够的燃料。同时,电厂必需正在燃料供应旺季加大收购量,担当更众的燃料储存本钱。

  本文针对我邦生物质电厂燃料收购本钱过高导致节余才气差的题目,以生物质电厂利润最大为主意树立了生物质发电供应链的众期非线性优化模子。模子中思考了燃料从采集、运输、预执掌、蓄积直到用于直燃发电这一完善进程中各个阶段形成的收益和用度以及受到的抑制,考虑了电厂何如采用发电量、燃料收购价和收购量、燃料掺烧比例智力使电厂利润抵达最大。将模子行使于我邦东北某1×30MW生物质电厂后,通过对优化结果和与本质状况比拟较,可能觉察我邦生物质电厂的燃料收购和利用形式存正在题目,合键涌现正在电厂没有充沛外现其正在燃料供应链中的主导职位。这导致了经纪人太过挤占电厂收益,倒霉于全豹生物质发电财富的成长[11]。针对此题目,完全提议有以下几点:(1)电厂可得当低落生物质燃料收购价值,将经纪人利润率管制正在合理畛域内:既能担保电厂燃料需求,又不会过众挤占电厂利润;(2)电厂可与大型经纪人订立加倍细化的燃料供应合同,正在对外地生物质产量和经纪人供应才气举办理会后按月法则其最低燃料供应量;(3)正在知足发电机组对燃料热值条件的条件下,电厂应按照燃料供应量的时令震动,对两种燃料掺烧比例举办得当的动态调剂。

  目前我邦的生物质电厂必需依托政府补贴智力节余,兴奋的电价补贴给政府带来了远大压力。充沛外现生物质电厂正在生物质发电燃料供应链中的主导效力、升高生物质电厂节余才气,对告终电价补贴的低落以至取缔、减轻政府财务压力、推动生物质发电财富的强壮一连成长具有厉重意思。

  [2]王燕,沈辉.生物质发电供应链的齐备音信动态博弈理会[J].价钱工程,2010,(19):41~42。

  [3]魏巧云.生物质发电秸秆供应链物流本钱考虑[M].中邦农业大学,2014:111?

  [4]常春阳.生物质直燃发电燃料供应链库存编制优化[M].南京航空航天大学,2014:111!

  [8]赵浩亮,张旭,翟明岭.秸秆直燃生物质电厂动态发电本钱理会[J].动力工程学报,2015,(5):412~417。

  [9]曹溢,沈辉.秸秆发电进程中邦料采集的本钱理会[J].电力与能源,2012,(5):463~466?

  [10]闫庆友,陶杰.中邦生物质发电财富效力评议[J].运筹与治理,2015,(1):173~178。

  [11]檀勤良,魏咏梅,李旭彦.et al.生物质燃料供应链协同优化考虑[J].中邦科技论坛,2016,(10):127~133。

  (1.华北电力大学经济与治理学院,北京102206;2.北京能源成长考虑基地,北京102206;3.华北电力大学姑苏考虑院,姑苏215123)!

  摘要:跟着我邦生物质发电财富的缓慢成长,生物质发电装机容量逐年增长,然而生物质电厂必需依托政府补贴智力保持平常运转。本文针对生物质电厂节余才气差这一实际题目,以电厂利润最大为主意,思考燃料的采集、运输、预执掌、储存及利用枢纽,树立了生物质发电燃料供应链的众期非线性优化模子。考虑正在现有的发电身手和自然资源条目下,电厂能否通过调剂发电量、燃料收购量及燃料掺烧比例告终更高的节余程度。本文通过将模子行使于东北某生物质电厂,求出电厂最大年利润和相应的计划变量值。证据了正在其他条目稳定的状况下,电厂可能通过蜕变燃料收购和利用形式,擢升其节余才气。

  2014年此后,我邦已成为宇宙上能源年损耗量最大的邦度。化石能源多量利用变成了很众境遇题目,我邦早已开头大肆助助可再生能源发电财富,生物质发电便是个中之一。目前,我邦生物质发电合键运用的燃料为农业和林业放弃物。正在运用其发电进程中,形成的二氧化碳即为植物孕育进程中光合效力吸取的二氧化碳,从好久来看可能告终碳平均[1]。同时,生物质燃料正在直燃进程中只形成极少量的无益气体,是一种干净的可再生能源。于是,生物质发电具有平常的行使前景。

  但正在本质中,生物质发电行业照旧存正在少少题目:(1)因为我邦村庄人均耕地较少,导致秸秆资源漫衍散开、呆板化坐褥水准低;(2)固然我邦丛林面积普遍,但人均丛林面积较少。这些成分变成我邦生物质电厂燃料采集难题、燃料本钱过高。正在调研中觉察,生物质电厂的燃料本钱占到其总本钱的三分之二以上;(3)燃料本钱过高导致了简直完全的生物质电厂必需依托政府补贴智力节余,加大了政府财务压力。

  针对生物质发电的燃料供应链,中外都有很众合联的考虑:王燕和沈辉[2]对秸秆发电燃料供应链举办了博弈理会,钻探了电厂对庄家和中心商的价值勉励机制;魏巧云[3]修建了影响生物质发电秸秆供应链物流本钱的环节成分目标系统,对秸秆发电的物流本钱举办了考虑;常春阳[4]树立了合用于新筑电厂编制筹办的货仓范围与库存管制共同动态优化模子,供给了可行的低落生物质电厂运营本钱的方式;Silkevan Dyken等[5]树立了生物质发电燃料供应链的非线性混杂整数模子,对燃料热值和燃料正在生物质发电供应链各枢纽含水率之间的合连举办了考虑;Nazanin Shabani等[6]为了升高林业盈利物发电的本钱竞赛力,将一年分为12期,对林业生物质发电燃料供应链举办了优化,测算了一年中各月份最优燃料收购量;之后,Nazanin Shabani等[7]还正在燃料质料和可得到量不确定的状况下,对林业生物质发电供应链举办了优化,优化结果正在低落了燃料采办本钱的同时,减小了库存的时令性震动。

  上述文献从区别方面,对生物质发电燃料供应链举办了考虑。个中举办供应链优化考虑的多数为外洋学者,而正如前文所述,我邦分外的地舆和社会条目变成了目前我邦生物质发电财富与外洋存正在较大分别。本文着眼于生物质发电燃料供应链的优化,充沛思考我邦生物质发电燃料采集难题导致燃料本钱过高的近况,以生物质电厂利润最大为主意,对燃料的采集、运输、预执掌、储存和利用各枢纽举办考虑,树立了众期非线性优化模子。巴望不妨正在现有的身手条目下,进一步升高生物质电厂节余才气,为低落政府对生物质发电行业的补贴供给恐怕性。

  目前,我邦生物质电厂燃料收购形式合键为经纪人收购模。

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