生物质电厂秸秆燃料收集范围优化分析

水振江

摘 要：生物质能源中的碳和硫含量是很少的，因此燃烧产生的有害气体也是很少的，并且由于生物质在生长中也会吸收很多二氧化碳，因此不会影响温室效应的加剧。生物质能源的另一个重大好处便是方便运输和储存，由于一般的可再生能源例如风能和太阳能等都是不可运输不便存储的。生物质能中所占比例最大的要数农作物的秸秆了，我国农作物秸秆资源是非常丰富的。不过虽然丰富，但农作物秸秆却也有着储运不方便、资源分散、和能源密度低等缺点。由于这些缺点导致到目前為止利用率依旧不高。基于此，本文主要对生物质电厂秸秆燃料收集范围优化进行分析探讨。

关键词：生物质电厂;秸秆燃料;收集范围;优化分析

0 前言

生物质发电是一种高效利用生物质能的方式，但目前存在发电成本高的问题。秸秆资源是生物质的重要组成部分，也是生物质发电厂的主要燃料，我国秸秆资源丰富，但分布广泛且季节性强，这与生物质电厂所要求的能源供应稳定、持续、经济等原则相矛盾。如何高效、经济地收集运输秸秆，对于降低生物质电厂的发电成本以及原料供应有重要意义。

1 生物质发电原料收集和运输流程

由于我国生物质资源分布广泛、覆盖范围大、生物质电厂的燃料需求量大，所以目前大部分秸秆收集均采用经纪人分包制，经纪人建立秸秆收储点，分散收集附近地区的秸秆，达到一定数量后集中运输至生物质电厂，少部分秸秆不经压缩及打包送至生物质电厂，操作流程如图1所示。

大多数生物质电厂是根据生物质需求量估算其收集范围，忽略对秸秆收储点收集范围的考虑，导致各收储点收集秸秆半径不合理，导致运费增加。本文根据现有收集模式，优化生物质电厂燃料收集范围，提出最小运费的最佳秸秆收集半径计算模型。

2 生物质资源收集运输模型

在整个生物质发电过程中秸秆原料的购买、收集、运输具有较强的市场性，所以具体运作方式各不相同，其经济成本也有差别。

2.1 模型假设

因秸秆燃料的生产及运输过程复杂，为便于分析，作如下假设：

1）不考虑农作物种类，农作物在收集区域内分布均匀，品种单一且单位面积的产量相等;

2）秸秆种植面积广泛，在模型所示范围内生物质电厂的供应资源均为秸秆且满足生物质电厂的用量;

3）忽略农作物的区域性、季节性;

4）收集、运输能力充足，忽略其他因素（交通、天气等）对秸秆收集的影响;

5）按最不利情况，未覆盖区域由生物质电厂直接收购。

2.2 模型建立

以一个年消耗秸秆量为20万t小麦秸秆的生物质电厂为例，根据上述计算方法进行求解。2012年我国小麦单位面积产量4986.23kg/hm2，小麦秸秆的谷草比为1.1，折算ρ=5.5×105kg/km2，2012年我国耕地面积占土地面积的比例约为12%，小麦秸秆收集系数为0.76，可利用系数为0.82。根据述式（1）可得：

经计算可得R=39.34km，即秸秆收集半径为39.34km。压缩倍数 a的取值为3～8，本案例取3，t1取0.001进行计算。当n=1时，收储点收集半径为9.83km，可节省费用172.99万元;当n=2时，收储点收集半径为6.29km，可节省费用212.31万元。

4 结语

本文在微元分析法的基础上建立生物质电厂原料收集运输模型，利用该模型建立秸秆收集运输费用函数关系式，通过求解得到秸秆收储点的最佳收集半径。

参考文献

[1]王志刚.基于12MW秸秆发电工程控制方案的研究[J].科技创新导报.2010年07期.

[2]张卫杰.关海滨.姜建国.李晓霞.闫桂焕.孙荣峰.许敏.孙立.我国秸秆发电技术的应用及前景[J];农机化研究;2009年05期