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生物质直燃发电厂仓库规模动态规划

2017-08-22

生物质直燃电厂仓库以及收储站的规模大小与库存水平,对于降低电厂的固定成本和运营成本至关重要。为解决这些问题,建立了电厂仓库、收储站规模与其库存控制联合动态规划优化模型。以30MW生物质电厂为例,根据模型及其相关参数的敏感性分析,得到了一些结论,比如,在使用多种生物质燃料情形下,电厂仓库、收储站的最优规模分别为35887m2、24147m2;当收储站和电厂的安全库存分别在6000t以下和17000t以下时,总费用会有降低,否则会相反。使用单一生物质燃料有类似的结论。

  为了解决原料供应的间断性与生产的连续性问题,生物质发电厂(以下简称为“电厂”)需要持有大量库存才能不中断生产。一个25MW电厂,若想保持正常运转,每年需要约20万t的农林残留物作为原料。

  一般情况下,电厂占地面积为66666~133333m2,库容从5000t到30000t不等。某25Mw的电厂内存储量5000t,可维持10d的用量,每天需采购700—800t燃料。规模为2×50Mw的湛江生物质直燃发电项目,每天用料3000~4000t;规模为2×12MW的山东京能生物质发电项目,其料场总库存约2万t,每天用料500t。江苏国信如东电厂(25MW)存储15000t燃料,可维持22d的生产。国能射阳生物质发电厂(25MW)的仓库容量有8000t。

  由于原料供应的分散性,发电厂还需在周边数十公里范围内建立4~12个秸秆收储站,每个收储站占地10000~40000m2(15—60亩)。凯迪宿迁电厂(2×12Mw)有12个收储站,每个站点每月可提供1000~2000t原料给电厂,可满足总需求量的60%。山东单县发电厂在全县建立了8个秸秆收储站J。江苏国信电厂在县辖乡镇设有4个收储站,平均占地面积约为26667m2。国能射阳电厂有10个收储站,总贮存能力为5~6万t。

  从整体看,我国生物质发电项目的原料库容相差较大,即使有相同的装机规模也存在这个问题。电厂仓库投资成本主要是在土地征用费用上,占地面积越大费用越高。过大的库容会造成浪费,而过小的库容也会使得原料无处可放。昌图电厂的料场面积在项目投产后就扩增了33333m2,国信如东电厂也增加料场占地面积近20000m2

  尽管已有若干文献涉及了生物质能源供应链,但只有很少的学者研究了库存问题。由于供需双方的随机性、生物质网络的独特的特点,该类成果将有很好的理论和实际价值。Rentizelas等考虑了存储方法,即封闭的通过热空气喷射干燥生物质的仓库(WD方案)、有屋顶没有干燥能力的棚架仓库(CND方案),以及用塑料薄膜覆盖的野外存储(AS方案),指出储存和加工成本占物流总成本的50~60%,并认为多生物质方法可以降低储存空间。Zhu等分析了生物质能精炼厂配套的物流系统问题,建立一个混合整数规划模型,该模型包含了确定仓库和生物炼制厂的数量,位置和规模,规定的收获方式,以及确定运输方式、能力、车队。

  综上所述,结合现有研究成果和实际问题,考虑原料季节性供应和发电厂生产需求的特点,建立动态规划模型,对电厂和收储站的仓库规模、库存进行联合优化,实现季节性供应的秸秆在收储站与电厂之间的调度。