生物质发电潜力的技术和经济评估:以意大利南部城市为例

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楼主 2018-11-08 13:43:50
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章导读

本期推送的文章对意大利南部恩纳省的生物质发电潜力进行了技术和经济评估,研究表明,在适宜的技术使用下,使用当地农林残余物生产的能源价格稳定,并可带来有效的经济效益,并提高农业部门的竞争力,而且利用可再生能源替代化石燃料还会带来良好的环境效益。此外,在西西里岛这个欠发达地区,生物质能源产业链的发展很可能会对经济产生积极的影响,如就业机会的增加以及生活质量的改善。



摘   要


在各种形式的可再生能源中,生物质能的应用在当前欧盟地区发挥着较为关键的作用。 2005年,欧盟委员会启动了“生物质能行动计划”,以促进木材、废弃物和农作物的生物质能的转化,并刺激农村地区的经济活动。在各种类型的生物质中,农林复合残余物在意大利最为普遍,也最容易获得。然而,此类生物质能在电力生产或热电联产中的应用还未在小型工厂中普及。主要问题与本地资源的可用性、物流问题、购买价格以及转换技术的可靠性有关。本研究旨在分析意大利恩纳市行政区域内的残留农林复合生物量(包括草本和木本),并评估增加热电联产的情况下小型气化厂(小于1兆瓦)的经济可行性。利用地理信息系统(GIS),通过基于不同措施的多标准分析,确定生物质开采的适宜区域和能源转化工厂的最佳位置。根据不同厂房规模电力销售的投资成本、管理成本和税收,以及每年营运小时数,对不同情景下的经济可行性进行评估。



文章亮点
1

根据该地区针叶林和落叶阔叶林的可持续年生产力,计算该地区森林生物量。根据不同类型生物质的年生产力,应用GIS进行多目标分析评估该地区中适于能源转换的区域。评估参数包括“促进因素”和“限制因素”两类。

2

“促进因素”参数包括:①土地利用类型,②山体形态,③距离公路网的远近。由于不同参数有着不同的评判尺度,因此需要将各参数标准化,以确保计算结果与区域选择之间存在正相关性。标准化后各参数的值在0-10之间:

  • 土地利用类型图(图3)可绘制出可开发分区图,10分代表可开发性最强,0分代表可开发性最弱。

  • 坡度图(图4)可绘制为基于坡度的工厂位置选择图,10分代表最平坦区域,0分代表坡度最大区域。

  • 公路分布地图可绘制为基于距离公路远近的工厂位置选择图,10分代表邻近公路地区,0分代表距公路最远的地区。

“限制因素”参数包括:① 社区地点的敏感性分布图,②水文地质图,③ 城市地区周围需构建的3km宽的缓冲区。

每类中的三个参数两两比较,应用矩阵计算特征值得出各自对应的权重。

3

研究中评估的主要金融参数包括:

①净现值(NPV):未来收益现金流折现(DCF)与初始投资额(I0)之间的差值。

②贴现现金流(DCF):将未来收益按特定利率折算成目前的实际收益。

③内部收益率(IRR):资金流入现值总额与资金流出现值总额相等时,即净现值为零时的折现率。

④投资回收期(PBT):使累积现金流等于初始现金流所需要的年限。

4

基于不同因素和限制条件的权重线性组合,图6展示了适于能源转换区域的位置分布。在图6中总得分高于7分的四个工厂分别位于琴图里佩、艾多内、阿尔梅里纳、巴拉夫兰卡四个城市(图7)。

5

根据生物质的供应情况,投资和维护成本以及销售电力的收益来评估三种不同的工厂规模(200,500和750千瓦)以及三种运行时长(6000,7000和8000小时/年)。研究表明,500-750千瓦的能源转换系统只有在每年运行6000小时以上的情况下,才能在当前的情况下实现经济可行性;而200千瓦的发电厂在经济上不具有经济可行性,因为与电力销售收入相比,其运营成本更高。如果工厂以热电联产形式运行并且每年运行7000小时,那么投资在200千瓦时则是可行的。


图3. 恩纳省土地利用类型地图


图4. 恩纳省坡度地图


图6. 能源转换工厂的适宜区域


图7. 建厂适宜的地理位置



原文信息


Technical and Economical Assessment of Biomass Potential for Power Production: A Study in the South of Italy

Antonio Messineo, Davide Bonasera, Roberto Volpe, Simona Messineo, Antonino Marvuglia

JOURNAL OF ENVIRONMENTAL ACCOUNTING AND MANAGEMENT

pp. 287-299 | DOI:10.5890/JEAM.2016.09.004


Abstract

The use of biomass, among the various forms of renewable energy, has assumed a key role in the current European Union agenda. In 2005 the European Commission launched a “biomass action plan” in order to promote the development of biomass energy from wood, waste and agricultural crops and stimulate economic activities in rural areas. Among the various types of biomass, agroforestry residues are the prevalent amount in the country and the most readily available. However their use, in the production of electricity or in a cogeneration form, has not taken off for small plants. The main problems are related to the local availability of the resource, to logistics problems, to the purchase price and to the reliability of conversion technologies. This paper aims to analyze the residual agroforestry biomass (herbaceous and woody) in the administrative province of the city of Enna (Italy) and to evaluate the financial viability of a small gasification plant (<1 MWe) with and without cogeneration. The support of a Geographic Information System (GIS) is used to identify the suitable areas for biomass exploitation and optimal localization of the conversion plants using a multi-criteria analysis based on different measures. The financial viability was evaluated for different scenarios based on investment costs, management costs and revenues from the selling of electricity for different plant sizes and number of yearly operational hours.



Journal of Environmental

Accounting and Management

《环境核算与管理》

ISSN 2325-6192 (print)

ISSN 2325-6206 (online)

CN 10-1358/X



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