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論文

標題

混合整數線性規劃應用於生質能源供應鏈研究-以北臺灣地區稻稈熱裂解發電為例

作者

盧翊程

出版單位

國立臺灣大學 森林環境暨資源學研究所

出版年月日

2019

原文摘要

近年來全球對於能源的需求日益迫切,尤其是發展中的再生能源。臺灣地區能源多數仰賴進口,唯有推動能源多樣性、提升能源自給率才能穩定能源供應。然而在臺灣地區生質能源發展屢屢受限,如能源效率不如燃煤、後勤物流成本高以及原料供給量不確定性,使得生質能源供應鏈中占比甚少。本研究為解決上述問題,以稻稈剩餘資材作為生質能源發電之原料,使用熱裂解技術生成電能,同時解決傳統稻稈去化方式的碳排放問題。熱裂解所生成的產品亦能減低碳排放,因此值得吾人進行評估。 本研究提出一系列生質能源發電廠選址方案,在滿足稻稈去化需求的條件下,發展出兼具投資可行性與固碳效益之供應鏈模型。本研究首先針對北台灣地區稻 作資源進行盤點,估算生質能源原料的供應量;再來建構供應鏈模型,設定目標式、參數式和限制式,利用混合整數線性規劃(MILP)求解;最後,針對稻稈熱裂解發電的各項成本與效益進行成本效益分析,判斷投資可行性,並假設情境探討可能的投資風險,進行敏感度分析,以利政府或投資者進行決策。 本研究選取北台灣的桃園市與新竹縣市行政區的稻田作為腹地,所得到的稻稈原料量估計為 82,740 公噸。在供應鏈模型中,成本部分計入收集、運輸、儲藏、預處理、轉化成本,效益部分計入售電收益、減碳收益、產品收益。以最小化成 本為目標,MILP 求解結果顯示小型分散型生質能源發電廠較為有利,且僅需 4 座生質能源發電廠,分別設於大園、新屋、竹縣、楊梅等地,即可滿足北台灣稻稈去化需求。在淨現值計算的部分,分散型生質能源發電廠 NPV 約為 3.26 億元新台幣,明顯優於前者的1.42億元新台幣。IRR 計算中,分散型生質能源發電廠為13%, 優於前者的8%,營利指數也以2.43略高於前者的1.82。最後在折現還本期的表現,小型生質能源發電廠能在 6.02 年後回本,相較於前者需要8.55年。 最後本研究進行情境分析與敏感度分析,將稻稈剩餘資材的收購費用降為0元,則可大幅減支出,變動成本從48.58億元新台幣降為37.00 億元新台幣。而另 外情境二則給予售電更高的單位電價,使得收益部分最多增加 7978 萬元新台幣。 敏感度分析中則以電力成本變動影響最大,倉儲成本次之。

關鍵字

生質能源、碳排放、生物炭、供應鏈最佳化、混合整數線性規劃

連結

https://hdl.handle.net/11296/e755tk

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更新日期2024.03.29