考虑生物质储运模式的多区域综合能源系统协同规划
近年来，我国能源供给形式逐渐由单一系统演变为多区域综合能源系统（Integrated Energy System, IES），其在满足各区域能量需求的同时提高了整体的经济性、环保性和可靠性。而且在2020年我国提出“双碳”目标，加速能源绿色转型，形成以可再生能源为主的能源结构是一种必然趋势。
针对我国东北地区，利用生物质机组将秸秆原料转换为电热能源，既发挥了当地生物质丰富的资源优势，又可以作为供能系统的主要组成部分，因此在东北地区设计规划以生物质联供机组（Biomass Power Generation, BPG）为核心的多区域综合能源系统是能源领域发展的热点之一。
目前考虑生物质能的多区域综合能源系统协同规划研究相对较少，虽然将生物质机组应用于系统规划运行中，但普遍认为生物质原料具有与传统化石燃料相同的供应特性，并未考虑秸秆原料分散和储运模式复杂的特点。与目前市场机制成熟的化石原料相比，生物质秸秆的储运模型仍处于发展阶段。
生物质能作为一种可储存运输的新型清洁能源，当前主要有两种储运模式。传统集中式储运模式原理简单，但占地面积大、具有严重的火灾隐患。随着收集规模增大，分布式储运模式被相应提出。但是相关研究都是将区域内所有生物质资源收集于系统中心，没有考虑实际中如何在多个生物质能源系统间实现资源协调优化分配的问题。
同时，多区域系统中生物质能通常有两种能源供应形式：①通过车辆运载直接将秸秆原料运输至各园区；②在区域中心利用生物质机组将秸秆原料转换为电热能源传输到各园区。但上述两种供能形式都需要将区域内生物质资源统一收集，其作为开展生物质能源系统规划的基础，而且在能源传输方式中还伴随着较高的能源损耗，如何平衡区域内秸秆储运成本与园区间能量传输成本是需要解决的重要实际应用问题。
针对上述问题，北京交通大学电气工程学院、中国电力建设集团吉林省电力勘测设计院有限公司的刘小慧、王小君、张义志、孙庆凯、席皛，在2023年第6期《电工技术学报》上撰文，提出一种考虑生物质储运模式的多区域综合能源系统协同规划方法。
研究者首先对比分析生物质传统储运和“点-中-心”储运两种模式，并建立秸秆储运成本模型；然后，考虑不同园区负荷需求、资源约束以及生物质机组容量成本阶梯型关系，以区域综合能源系统群整体经济性最优为目标，优化秸秆运输路径与设备管道配置。
附图1 模型求解流程
研究者最后以吉林省某综合区域为例，得到生物质多区域系统协同优化秸秆原料储运成本与能量传输损耗可以节约25.4%的燃料运输成本，使系统规划总成本降低了3.9%，实现更高的整体效益。虽然不同地区生物质能分布不同，但从生物质供能系统结构、储运成本参数、协同规划模型来看，该方法和研究结论具有通用性。
他们表示，在后续研究中，由于近年来东北地区风电光伏等可再生能源的装机容量持续增加，其较大的随机性、波动性对综合能源系统规划产生一定影响，未来将进一步研究考虑风、光等可再生能源随机性的多区域系统规划方法。
本工作成果发表在2023年第6期《电工技术学报》，论文标题为“考虑生物质储运模式的多区域综合能源系统协同规划”。本课题得到国家自然科学基金资助项目的支持。