生物質電廠秸稈燃料收集范圍優化分析

水振江

摘 要：生物質能源中的碳和硫含量是很少的，因此燃燒產生的有害氣體也是很少的，并且由于生物質在生長中也會吸收很多二氧化碳，因此不會影響溫室效應的加劇。生物質能源的另一個重大好處便是方便運輸和儲存，由于一般的可再生能源例如風能和太陽能等都是不可運輸不便存儲的。生物質能中所占比例最大的要數農作物的秸稈了，我國農作物秸稈資源是非常豐富的。不過雖然豐富，但農作物秸稈卻也有著儲運不方便、資源分散、和能源密度低等缺點。由于這些缺點導致到目前為止利用率依舊不高。基于此，本文主要對生物質電廠秸稈燃料收集范圍優化進行分析探討。

關鍵詞：生物質電廠;秸稈燃料;收集范圍;優化分析

0 前言

生物質發電是一種高效利用生物質能的方式，但目前存在發電成本高的問題。秸稈資源是生物質的重要組成部分，也是生物質發電廠的主要燃料，我國秸稈資源豐富，但分布廣泛且季節性強，這與生物質電廠所要求的能源供應穩定、持續、經濟等原則相矛盾。如何高效、經濟地收集運輸秸稈，對于降低生物質電廠的發電成本以及原料供應有重要意義。

1 生物質發電原料收集和運輸流程

由于我國生物質資源分布廣泛、覆蓋范圍大、生物質電廠的燃料需求量大，所以目前大部分秸稈收集均采用經紀人分包制，經紀人建立秸稈收儲點，分散收集附近地區的秸稈，達到一定數量后集中運輸至生物質電廠，少部分秸稈不經壓縮及打包送至生物質電廠，操作流程如圖1所示。

大多數生物質電廠是根據生物質需求量估算其收集范圍，忽略對秸稈收儲點收集范圍的考慮，導致各收儲點收集秸稈半徑不合理，導致運費增加。本文根據現有收集模式，優化生物質電廠燃料收集范圍，提出最小運費的最佳秸稈收集半徑計算模型。

2 生物質資源收集運輸模型

在整個生物質發電過程中秸稈原料的購買、收集、運輸具有較強的市場性，所以具體運作方式各不相同，其經濟成本也有差別。

2.1 模型假設

因秸稈燃料的生產及運輸過程復雜，為便于分析，作如下假設：

1）不考慮農作物種類，農作物在收集區域內分布均勻，品種單一且單位面積的產量相等;

2）秸稈種植面積廣泛，在模型所示范圍內生物質電廠的供應資源均為秸稈且滿足生物質電廠的用量;

3）忽略農作物的區域性、季節性;

4）收集、運輸能力充足，忽略其他因素（交通、天氣等）對秸稈收集的影響;

5）按最不利情況，未覆蓋區域由生物質電廠直接收購。

2.2 模型建立

以一個年消耗秸稈量為20萬t小麥秸稈的生物質電廠為例，根據上述計算方法進行求解。2012年我國小麥單位面積產量4986.23kg/hm2，小麥秸稈的谷草比為1.1，折算ρ=5.5×105kg/km2，2012年我國耕地面積占土地面積的比例約為12%，小麥秸稈收集系數為0.76，可利用系數為0.82。根據述式（1）可得：

經計算可得R=39.34km，即秸稈收集半徑為39.34km。壓縮倍數 a的取值為3～8，本案例取3，t1取0.001進行計算。當n=1時，收儲點收集半徑為9.83km，可節省費用172.99萬元;當n=2時，收儲點收集半徑為6.29km，可節省費用212.31萬元。

4 結語

本文在微元分析法的基礎上建立生物質電廠原料收集運輸模型，利用該模型建立秸稈收集運輸費用函數關系式，通過求解得到秸稈收儲點的最佳收集半徑。

參考文獻

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[2]張衛杰.關海濱.姜建國.李曉霞.閆桂煥.孫榮峰.許敏.孫立.我國秸稈發電技術的應用及前景[J];農機化研究;2009年05期