一种区域生物质电厂选址及规划方法

技术特征：
1.一种区域生物质电厂选址及规划方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：基于层次分析法构建生物质发电厂土地适宜性评价指标体系并确定各个指标权重；步骤2：基于gis空间分析和限制因素对指标体系中可用地面积指标进行计算，比较土地适应性评价得分并增加约束得到备选厂址；步骤3:构建区域生物质发电规划模型；步骤4：运用二型模糊理论t2fs表征模型中的不确定性，引入可信度机会约束规划ccp构建t2f-ccp生物质发电规划模型；所述步骤1基于层次分析法构建生物质发电厂土地适宜性评价指标体系并确定各个指标权重如下：步骤1.1：构建生物质发电厂土地适宜性评价指标体系并对其规范化具体包括：基于土地适宜性评价原则，构造多属性决策矩阵，n个方案，m个指标；设多属性决策方案为a＝{a1,a2,...,a
n
}，每个方案相对应的属性指标为x1,x2,...,x
m
，即方案集a中的每个方案a
i
(i＝1,...,n)由含有m个指标的指标向量x
i1
,x
i2
,...,x
im
来表征；采用极差变化法，可将逆向即成本型指标转化为正向即效益型指标，同时将决策初始矩阵变换为规范化矩阵；极差变化法的公式如下：极差变化法的公式如下：式中，sx
ij
代表规范化转化后的指标得分，x
ij
表示规范化转换前的第i方案属性j指标得分，min x
ij
表示规范化转化前所有方案中属性j指标得分的最小值，max x
ij
表示规范化转化前所有方案中属性j指标得分的最大值；步骤1.2：基于层次分析法确定各个指标的权重具体包括：基于不同指标因素间的重要性强度，构建判断矩阵；对判断矩阵进行一致性检验；首先计算一致性指标ci，公式如下：式中m为属性指标数量，既为判断矩阵的阶数，λ
max
为判断矩阵的最大特征值；然后计算一致性比率cr，当时，则判断矩阵通过一致性检验，其中ri为随机一致性指标；一致性检验通过后根据判断矩阵得到生物质电厂的土地适宜性评价体系的各个属性指标的权重结果；所述步骤2基于gis空间分析和限制因素对指标体系中可用地面积指标进行计算，比较
土地适应性评价得分并增加约束得到备选厂址包括：首先建立相应的地理空间数据库，设定相应的限制性因素和缓冲区距离，结合gis空间分析就能得到每个格网内的可用地面积；根据步骤一所构建的生物质电厂的土地适宜性评价体系和确定的各个指标权重，将每个格网在每个指标中的得分与权重进行加权求解，得到土地适宜性评价得分；按照每个格网的土地适宜性评价得分进行排序并筛选，增加约束后得到备选厂址j∈{1,...,j}；所述步骤3构建区域生物质发电规划模型包括：以系统年度净收益最大化为目标构建目标函数f；系统年净收益包含系统收入和系统成本两部分，系统收入包括生物质发电并网收入be以及碳减排收益bc；系统成本包括年化投资成本inc、年运维成本omc、采购成本puc和运输成本tpc：maxf＝be bc-inc-omc-puc-tpc(公式5)生物质发电收益根据生物质发电量和上网电价计算：式中，eq
j,k
表示在备选厂址j生物质电厂类型k的发电量，peq表示上网电价；碳减排收益根据系统碳减排量与碳市场碳价进行计算；系统减排量根据生物质发电量替代燃煤发电量所隐含的碳排放减去运输过程碳排放计算得到：式中，ueq表示燃煤机组单位发电碳排放系数，qb
i,j
表示备选厂址j从供给点i∈{1,...,i}采购的秸秆生物质数量，l
i,j
表示从供给点i到备选厂址j的距离，pc表示碳交易价格，uf表示运输秸秆生物质过程中的单位耗油量，udc表示单位油耗的碳排放系数；单位油耗的碳排放系数和碳节约系数的计算参考综合能耗计算通则和省级温室气体清单编制指南，碳节约系数通过电力折标准煤的等价值和标准煤的碳排放系数进行计算；年化投资成本通过折旧系数和总投资成本进行估算：式中，e表示年利率，n表示设备寿命，k∈{1,...,k}表示选择建设的生物质电厂类型，uic
k
表示生物质电厂类型k的投资成本，y
j,k
为0-1变量，表示是否在备选厂址j建设生物质电厂类型k；年运维成本包括固定成本与变动成本两部分，其中固定成本与生物质电厂类型相关，而变动成本与生物质电厂发电量相关，计算公式如下：式中，foc
k
表示生物质电厂类型k的年固定运维成本，voc
k
表示生物质电厂类型k单位发电变动运维成本；采购成本根据生物质原料采购价格与数量计算：
式中，pb表示秸秆生物质的单位采购价格；原材料运输成本根据生物质原材料运输量与单位运输成本计算：式中，pl表示秸秆生物质的单位运输成本；模型还包括建厂和生物质运输的约束条件：公式12表示一个供给点的秸秆生物质资源最多能供给d
max
个需求点：个需求点：式中，z
i,j
为0-1变量，表示备选厂址j是否从供给点i采购生物质原料，若z
i,j
＝0表示j地区没有从i地区采购，z
i,j
＝1则与之相反；公式14表示备选厂址j是否建立生物质电厂：公式14表示备选厂址j是否建立生物质电厂：式中，y
j,k
为0-1变量表示是否在备选厂址j建设建厂规模为k的生物质电厂，当y
j,k
＝0时表示在备选厂址j不规划建设生物质电厂，当y
j,k
＝1时表示在备选厂址j规划建设第k种装机规模的生物质电厂；公式16表示生物质建厂与原材料运输之间的约束：公式17表示生物质电厂原材料最大采购距离约束：式中，rmax为最大采购半径；公式18表示供给点i∈{1,...,i}的生物质最大可利用潜力：式中，s∈{1,...,s}表示不同的农作物种类，aqs
i,s
表示农作物s在供给点i的种植面积，uq
s
表示农作物s在供给点i的单位面积产量，ρ
s
表示不同种类农作物的草谷比，η表示农产品的可收集系数，根据农业农村部科技教育司《关于更新农作物草谷比和可收集系数的函》公布的数据进行查询；公式19表示各个供给点的生物质秸秆采购量不得超过每个供给点内秸秆生物质最大可利用潜力：可利用潜力：式中,qb
i,j
表示备选厂址j从供给点i采购的秸秆生物质数量，qs
i
表示供应点i的生物质最大可利用潜力；
公式21表示发电量的计算：式中，σ表示秸秆生物质转电力系数即每吨秸秆生物质能够转化为多少电力，可通过生物质的热值与标准煤的热值的比值将生物质转换成标准煤后计算单位发电量，参数τ表示电厂电力自用率；公式22和公式23表示生物质电厂发电量的约束：2和公式23表示生物质电厂发电量的约束：式中，maxeq
k
为最大发电量，mineq
k
为最小发电量；公式24表示生物质发电厂装机规模总和的约束：式中，hc
k
表示生物质电厂的装机规模，mind为生物质发电装机规模总和的最低约束；所述步骤4具体如下：基于二型模糊理论将采购单价单位运输成本以及单位面积产量利用二型三角模糊集进行表征；三元组(γ,λ,pos)为一个模糊的概率空间，其中γ是论域，λ是γ的子集的一个类，pos：是定义在λ上的集合函数，为映射的值域，取值范围为闭区间[0,1]；概率空间(γ,λ,pos)其中的一个映射ξ:为二元三角模糊变量，其中为映射的值域，则其需要满足对于任意的集合{γ∈γ|ξ(γ)≤r}∈λ，其中γ为论域中的元素，且其次隶属函数μ
ξ
(x):满足：当x∈[r1,r2]时：当x∈[r2,r3]时：式中，x由三元组[r1,r2,r3]确定，r1,r2,r3为实数且r1＜r2＜r3，θ
l
和θ
r
为表征ξ取值为x时的不确定性程度的参数，θ
l
,θ
r
∈[0,1]；用(r1,r2,r3；θ
l
,θ
r
)来表征二型三角模糊变量ξ；使用来表征二型三角模糊变量然后对二型三角模糊变量进行cv模型降型处理，在降型后的变量uq
s
中，基于可信度机会约束规划，引入广义可信度β，即即同理，从而得到t2f-ccp模型；
其中和位于目标函数中，置信水平设为α；位于约束条件内，置信水平设为β，置信水平α和β取值范围为[0,1]。

技术总结
一种区域生物质电厂选址及规划方法涉及发电规划技术领域。本发明应用GIS软件并结合多属性决策方法，引入运输成本、原材料需求等不确定因素的同时考虑经济目标和环境目标来进行规划选址，综合考虑诸如水资源、环境政策等关键参数对于决策的影响，使研究更贴近生物质电厂运行的实际环境。使得秸秆等生物质资源得到合理的回收和利用、保证良好稳定的原料供应的同时，降低生物质电厂的运营成本，对生物质电厂进行正确合理的选址和规划。质电厂进行正确合理的选址和规划。质电厂进行正确合理的选址和规划。


技术研发人员：嵇灵 郑子璇 王梦梦 黄宪玲
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：2022.06.06
技术公布日：2023/2/6