[发明专利]一种农村地区的燃煤和生物质发电容量规划方法

权利要求书

1.一种农村地区的燃煤和生物质发电容量规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：建立生物质耦合设备的投资安装成本C_inv与运行成本C_mat模型；

所述步骤1建立生物质耦合设备的投资安装成本C_inv与运行成本C_mat模型具体包括：

C_mat＝(C_mat,1-C_mat,2)·S 公式2；

其中，B_inv为单位容量投资成本；D为规划生物质气化炉折现率；N为设备寿命；C_mat.1为耦合前燃煤机组的运行成本；C_mat.2为耦合燃煤机组的运行成本；

步骤2：根据耦合生物质前后燃煤机组发电所节约的标煤量f₁确定燃煤机组耦合生物质后的经济收益模型；所述步骤2具体包括通过从机组的角度出发，设定燃煤机组平均利用小时不变与气化炉总是满额发电的情况下，由原燃煤机组汽轮机热效率H₁、耦合之后的燃煤机组的锅炉热效率η₁得到燃煤机组耦合生物质气化炉之后的标煤耗率B₂，通过由气化炉发出电功率占原机组的比例并考虑燃煤机组发电前后变化的标煤耗量ΔB_t，从而计算得出燃煤机组耦合生物质气化炉之后节约标煤耗量ΔB；其步骤如下：

步骤3.1：计算燃煤机组耦合之后的标煤耗量如下：

其中：η₁为耦合之后的燃煤机组的锅炉热效率；η₂为管道效率常数；H₁为原燃煤机组汽轮机热效率；B₂为燃煤机组耦合生物质气化炉之后的标煤耗率；

步骤3.2：根据农村地区分类、该农村地区的发展水平和生产特性确定该农村地区当地燃煤机组的容量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为生物质气化炉发电标煤耗；ΔB燃煤机组耦合生物质气化炉之后节约标煤耗 量；ΔB_f为燃煤机组发电前后变化的标煤耗量；P_i为生物质气化炉在i时刻的发电功率；

步骤3.3：建立燃煤机组耦合生物质所获得的经济收益模型具体包括：

f₁＝ΔB·(Y₁-Y₂)·T_A 公式6；

其中，Y₁为标煤价格；Y₂为生物质原材料的回收处理价格；T_A为生物质与燃煤机组耦合后的设备平均利用时间；

步骤3：根据耦合生物质前后的燃煤机组发电上网电价差f₂确定燃煤机组耦合生物质所获得的政策补贴模型；所述步骤3建立燃煤机组耦合生物质所获得的政策补贴模型具体包括：

其中：I_C为生物质能的上网电价；I_B为原燃煤机组上网电价；

步骤4：根据耦合生物质前后燃煤机组排放污染物质的处理成本f₃确定燃煤机组耦合生物质后的环境收益模型；所述步骤4建立燃煤机组耦合生物质后的环境收益模型具体包括：

其中：a_j表示燃煤机组污染物排放类型污染物处理价格；δ_j为表示燃煤机组污染物排放类型污染物排放因子；Z为污染物的种类数量；

步骤5：以生物质气化炉容量S作为变量，以f₁、f₂、f₃、C_inv和C_mat为目标函数，建立综合总费用为优化目标的单一目标函数F；

所述步骤5建立综合总费用为优化目标的单一目标函数F具体包括：

F＝χf₁+δf₂+γf₃-βC_inv-αC_mat 公式9；

式中，χ、δ、α、β、γ为权重系数，且χ+δ+α+β+γ＝1；

步骤6：求解该农村的生物质气化炉总容量S_i，根据所述生物质气化炉总容量S_i和单台生物质气化炉容量P_d，计算该农村生物质气化炉的台数r_i；

所述步骤6求解农村的生物质气化炉总容量S_i具体包括：通过在Matlab环境下的YALMIP平台上，采用商业化的高效求解器CPLEX对生物质气化炉容量S最大值进行求解，其通用表达式描述为：

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为规划所得生物质气化炉每年消耗的生物质原材料量约束，L_B该农村地区的发展水平和生产特性确定该农村地区每月可提供的生物质原材料量；

所述步骤6计算该农村生物质气化炉的台数r_i具体包括：

r_i＝[S_i/P_d],i∈A 公式12。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤6进一步包括，根据农村地区分类、该农村地区的发展水平和生产特性确定该农村地区每月可提供的生物质原材料量L_B；对农村生物质气化炉的台数r_i检验是否满足约束条件，所述约束条件为：

L_i＝∑(P_d·r_i)·T_A 公式13；

L_i≤L_B 公式14；

其中：A为农村地区分类中的一种农村种类；L_i为该农村规划后燃煤机组每月消耗生物质原材料量，L_B该农村地区的发展水平和生产特性确定该农村地区每月可提供的生物质原材料量，T_A为生物质与燃煤机组耦合后的设备平均利用时间。