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近年來，我國能源供給形式逐漸由單一系統演變為多區域綜合能源系統（Integrated Energy System, IES），其在滿足各區域能量需求的同時提高了整體的經濟性、環保性和可靠性。而且在2020年我國提出“雙碳”目標，加速能源綠色轉型，形成以可再生能源為主的能源結構是一種必然趨勢。

針對我國東北地區，利用生物質機組將秸稈原料轉換為電熱能源，既發揮了當地生物質豐富的資源優勢，又可以作為供能系統的主要組成部分，因此在東北地區設計規劃以生物質聯供機組（Biomass Power Generation, BPG）為核心的多區域綜合能源系統是能源領域發展的熱點之一。

目前考慮生物質能的多區域綜合能源系統協同規劃研究相對較少，雖然將生物質機組應用于系統規劃運行中，但普遍認為生物質原料具有與傳統化石燃料相同的供應特性，并未考慮秸稈原料分散和儲運模式復雜的特點。與目前市場機制成熟的化石原料相比，生物質秸稈的儲運模型仍處于發展階段。

生物質能作為一種可儲存運輸的新型清潔能源，當前主要有兩種儲運模式。傳統集中式儲運模式原理簡單，但占地面積大、具有嚴重的火災隱患。隨著收集規模增大，分布式儲運模式被相應提出。但是相關研究都是將區域內所有生物質資源收集于系統中心，沒有考慮實際中如何在多個生物質能源系統間實現資源協調優化分配的問題。

同時，多區域系統中生物質能通常有兩種能源供應形式：①通過車輛運載直接將秸稈原料運輸至各園區；②在區域中心利用生物質機組將秸稈原料轉換為電熱能源傳輸到各園區。但上述兩種供能形式都需要將區域內生物質資源統一收集，其作為開展生物質能源系統規劃的基礎，而且在能源傳輸方式中還伴隨著較高的能源損耗，如何平衡區域內秸稈儲運成本與園區間能量傳輸成本是需要解決的重要實際應用問題。

針對上述問題，北京交通大學電氣工程學院、中國電力建設集團吉林省電力勘測設計院有限公司的劉小慧、王小君、張義志、孫慶凱、席皛，在2023年第6期《電工技術學報》上撰文，提出一種考慮生物質儲運模式的多區域綜合能源系統協同規劃方法。

研究者首先對比分析生物質傳統儲運和“點-中-心”儲運兩種模式，并建立秸稈儲運成本模型；然后，考慮不同園區負荷需求、資源約束以及生物質機組容量成本階梯型關系，以區域綜合能源系統群整體經濟性最優為目標，優化秸稈運輸路徑與設備管道配置。

附圖1 模型求解流程

研究者最后以吉林省某綜合區域為例，得到生物質多區域系統協同優化秸稈原料儲運成本與能量傳輸損耗可以節約25.4%的燃料運輸成本，使系統規劃總成本降低了3.9%，實現更高的整體效益。雖然不同地區生物質能分布不同，但從生物質供能系統結構、儲運成本參數、協同規劃模型來看，該方法和研究結論具有通用性。

他們表示，在后續研究中，由于近年來東北地區風電光伏等可再生能源的裝機容量持續增加，其較大的隨機性、波動性對綜合能源系統規劃產生一定影響，未來將進一步研究考慮風、光等可再生能源隨機性的多區域系統規劃方法。

本工作成果發表在2023年第6期《電工技術學報》，論文標題為“考慮生物質儲運模式的多區域綜合能源系統協同規劃”。本課題得到國家自然科學基金資助項目的支持。