[發明專利]一種農村地區的燃煤和生物質發電容量規劃方法

有效

• 申請號: 202110147271.X
• 申請日: 2021-02-03
• 公開（公告）號: CN112994116B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 張鈞;王旭斌;張玥;田鑫;謝光龍;邊海峰;張巖;張晨;曹子健;代賢忠;神瑞寶;柴玉鳳;張琛;喬豐;朱瑞;韓新陽;靳曉凌;張全;馮慶東
• 申請（專利權）人: 國網能源研究院有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04
• 代理公司: 北京八月瓜知識產權代理有限公司 11543
• 代理人: 秦瑩

1.一種農村地區的燃煤和生物質發電容量規劃方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：建立生物質耦合設備的投資安裝成本C_inv與運行成本C_mat模型；

所述步驟1建立生物質耦合設備的投資安裝成本C_inv與運行成本C_mat模型具體包括：

C_mat＝(C_mat,1-C_mat,2)·S 公式2；

其中，B_inv為單位容量投資成本；D為規劃生物質氣化爐折現率；N為設備壽命；C_mat.1為耦合前燃煤機組的運行成本；C_mat.2為耦合燃煤機組的運行成本；

步驟2：根據耦合生物質前后燃煤機組發電所節約的標煤量f₁確定燃煤機組耦合生物質后的經濟收益模型；所述步驟2具體包括通過從機組的角度出發，設定燃煤機組平均利用小時不變與氣化爐總是滿額發電的情況下，由原燃煤機組汽輪機熱效率H₁、耦合之后的燃煤機組的鍋爐熱效率η₁得到燃煤機組耦合生物質氣化爐之后的標煤耗率B₂，通過由氣化爐發出電功率占原機組的比例并考慮燃煤機組發電前后變化的標煤耗量ΔB_t，從而計算得出燃煤機組耦合生物質氣化爐之后節約標煤耗量ΔB；其步驟如下：

步驟3.1：計算燃煤機組耦合之后的標煤耗量如下：

其中：η₁為耦合之后的燃煤機組的鍋爐熱效率；η₂為管道效率常數；H₁為原燃煤機組汽輪機熱效率；B₂為燃煤機組耦合生物質氣化爐之后的標煤耗率；

步驟3.2：根據農村地區分類、該農村地區的發展水平和生產特性確定該農村地區當地燃煤機組的容量S_C，求解ΔB；

Δb_q＝(P_i/S_C)·B₂ 公式4；

ΔB＝Δb_q·(P_i/1000)-ΔB_f 公式5；

其中：Δb_q為生物質氣化爐發電標煤耗；ΔB燃煤機組耦合生物質氣化爐之后節約標煤耗 量；ΔB_f為燃煤機組發電前后變化的標煤耗量；P_i為生物質氣化爐在i時刻的發電功率；

步驟3.3：建立燃煤機組耦合生物質所獲得的經濟收益模型具體包括：

f₁＝ΔB·(Y₁-Y₂)·T_A 公式6；

其中，Y₁為標煤價格；Y₂為生物質原材料的回收處理價格；T_A為生物質與燃煤機組耦合后的設備平均利用時間；

步驟3：根據耦合生物質前后的燃煤機組發電上網電價差f₂確定燃煤機組耦合生物質所獲得的政策補貼模型；所述步驟3建立燃煤機組耦合生物質所獲得的政策補貼模型具體包括：

其中：I_C為生物質能的上網電價；I_B為原燃煤機組上網電價；

步驟4：根據耦合生物質前后燃煤機組排放污染物質的處理成本f₃確定燃煤機組耦合生物質后的環境收益模型；所述步驟4建立燃煤機組耦合生物質后的環境收益模型具體包括：

其中：a_j表示燃煤機組污染物排放類型污染物處理價格；δ_j為表示燃煤機組污染物排放類型污染物排放因子；Z為污染物的種類數量；

步驟5：以生物質氣化爐容量S作為變量，以f₁、f₂、f₃、C_inv和C_mat為目標函數，建立綜合總費用為優化目標的單一目標函數F；

所述步驟5建立綜合總費用為優化目標的單一目標函數F具體包括：

F＝χf₁+δf₂+γf₃-βC_inv-αC_mat 公式9；

式中，χ、δ、α、β、γ為權重系數，且χ+δ+α+β+γ＝1；

步驟6：求解該農村的生物質氣化爐總容量S_i，根據所述生物質氣化爐總容量S_i和單臺生物質氣化爐容量P_d，計算該農村生物質氣化爐的臺數r_i；

所述步驟6求解農村的生物質氣化爐總容量S_i具體包括：通過在Matlab環境下的YALMIP平臺上，采用商業化的高效求解器CPLEX對生物質氣化爐容量S最大值進行求解，其通用表達式描述為：

max F(S) 公式10；

s.t.G(S)≤L_B 公式11；

其中，公式10表示F(S)最大值；公式11為規劃所得生物質氣化爐每年消耗的生物質原材料量約束，L_B該農村地區的發展水平和生產特性確定該農村地區每月可提供的生物質原材料量；

所述步驟6計算該農村生物質氣化爐的臺數r_i具體包括：

r_i＝[S_i/P_d],i∈A 公式12。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟6進一步包括，根據農村地區分類、該農村地區的發展水平和生產特性確定該農村地區每月可提供的生物質原材料量L_B；對農村生物質氣化爐的臺數r_i檢驗是否滿足約束條件，所述約束條件為：

L_i＝∑(P_d·r_i)·T_A 公式13；

L_i≤L_B 公式14；

其中：A為農村地區分類中的一種農村種類；L_i為該農村規劃后燃煤機組每月消耗生物質原材料量，L_B該農村地區的發展水平和生產特性確定該農村地區每月可提供的生物質原材料量，T_A為生物質與燃煤機組耦合后的設備平均利用時間。