（载运工具运用工程专业论文）生物质发电燃料物流成本控制与调度.pdf

摘要 用清洁可再生能源替代煤炭、石油，调整能源结构是我国能源战略的目标，而利用生物质能 发电正是可以实现这个目标的一种科学、可靠的方法生物质发电主要是利用农业、林业和工业 废弃物为原料，也可以将城市垃圾为原料，采取直接燃烧或气化的发电方式在我国生物质能的 特点是资源丰富稳定，但是分布分散。收集和运输困难，这是制约在我国推行生物质发电的一个 难题，这实际上就是一个物流领域的难题 ， 本文以某地一个生物质发电厂为模型，对生物质发电厂的燃料运输车辆的选型、运输车辆的 安全性分析、燃料运输成本及电厂正常运行情况下的燃料物流调度进行了研究在研究过程中采 用实地调研和理论分析相结合的方式，对燃料运输车辆进行了选型并对其进行了安全性分析；通 过查阅大量文献及现场调研成功提取了燃料运输过程中的各项费用并进行了分析；从燃料收储点 和电厂间的燃料物流系统中建立了数学模型，并在此基础上运用i i a t i 邶优化工具箱对燃料的物 流调度进行了优化计算，提出了在电厂正常运行情况下的燃料物流方案。 关键词：生物质能发电，燃料系统，成本分析，优化，物流调度 a b s t r a c t u s i n gc l e a n s i n ga n dr c o e w a b l ec n e f g yi n s t e a do f c o a la n dp e t m l e u m , a d j 璐tt h ee l l 廿 g ym r o c u n 屯i s t h et a r g e to f c h n a oa n e r g ys w a t e g y w h i l eb i o m a s sp o w e ri se x a c t l yas c i e n t i f i c d e p e n d a b l em e t h o d t h a tc 柚c a r r yo u tt h i st a r g e t b i n m a s sp o w e rm a k el l o ft h e 硒c i l l h 岛f o r e s t r ya n dt h ei n d u s t r y w a s t e s , 觞w e l l 柚c i t yg a r b a g e , a d o p t i n gt h ew a yo fd i r e c t l yb u r n i n ghg a s i f y i n g c h i n a | b i o m a s s m 懈嘶a b u n d a n t , b e td i s u i b u t i n g 击印酬i nt h ec o u n t r y h - d i f f i c u l tt oc o l l e c te n d 岫s p o f t t h eb i o m a u t h i si iab l o c kr e s t r i c t i n gt h ed e v e l o p m e n to f b i oe n e r g yi nc h i n a ，l h i ii se x a c t l ya p r o b l e m o f l o g i s t i cr e a l m t h i s t e x t t a k e s a r i v i n g b i o m a s s p o w e r p l a n t i n c a t a t n p t a c o m o d e l ，c a r r y - r m e e r c h o n c h o o s i n g t h el i l e lu u n s p o r tv e h i c l e , a n a l y 五n gt h ev e h i c l e sm f e t y , f e e lu a m p o r tc o s t , i o g i s t i c * p l a nu n d e rn o m u d r a i s e d u r i n gt h er e s e a r c hw ec o m b i n et h eo n - t h e - s p o ti n v e 吼i g a t i o ut o g e t h e rw i 血t h e 曲觚霸锄砌y s i i w ec h o s et h e , t y l eo fv e h i c l ea n da n a l y s i st h ee a f e t yo ft h ev e h i c l e c h e c k i n g - 删d e a lo fc u l t u r a l h e r i t a g ea n ds p o t i n v e s t i g a t i u nt ow i t h d r a wr e f i n e s 臼目龄i nt h ef u e lt r m s p o n _ 正删 a n a l y s i s w eb u i l tu pm a t h e m a t i c sm o d e lf r o mt h ef u e ll o g i s t i cs y s t e mb e t 3 v e f nf e e la c c e p ta n dt h e p o w e rs t a t i o n ，t h e nm a k et t s eo fm a t l a bt oc a l c u l a t i o nt h e o g i s i i c ss y s t e m f i n a l l ym a k et h ef e e l l o g i s t i c sp l a nu n d e rt h ep o w e rs t a t i o nw o r k i n gi nn o r m a lc a k e yw o r d s ：b i o m a s sp o w e r , f e e s y s t e m ，c o s ta n a l y s i 摹，o l 蚰m i ，l o g i c sp l a n 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所傲的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 王售锋 时间：7 司年月倜 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、 传播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名： 导师签名： 立学锋 i 涩刃参妫 f 时间： 印年月h 日 时间：a 叼年多月j z 日 中国农业大学硕十学位论文第一章绪论 1 1 研究背景及意义 1 1 1 研究背景 第一章绪论 随着世界经济的快速发展和现代科学技术的进步，物流产业作为国民经济中一个新兴的服务 部门，正在全球范围内迅速发展。在国际上，物流产业被认为是国民经济发展的动脉和基础产业， 其发展程度成为衡量一国现代化程度和综合国力的重要标志之一。被喻为促进经济发展的。加速 器。川而现代物流作为一种先进的组织方式和管理技术，被广泛认为是企业在降低物资消耗， 提高劳动生产率以外的重要的利润源泉，在国民经济和社会发展中发挥着重要作用大量数据表 明经济发达国家或地区的物流产值在国民经济中处于一个十分重要的地位年代中期以来， 英国物流搬运中心多次进行的全国性调查表明，物流费用占整个国民经济总支出的3 9 ；在生产 和流通领域，物流费用占总支出的，1 9 9 6 年英国物流产值占g d p 的比重达到1 0 6 3 。从 1 9 9 6 年劳氏航运经济学家这一权威杂志对世界主要地区的物流费用占g d p 比重统计数字可 以看出，物流支出在各国g d p 中的比重占刊1 1 以上，其中欧洲工业化国家，其社会物流总成 本。虽因国家不同略有出入，但一般相当于国民生产总值的1 2 左右，1 9 9 6 年美国的物流费用 占g d p 比重也达到了1 0 5 ，日本占1 1 3 z 1 现代物流可以降低流通费用，随着物流管理的合理化，可以降低物流消耗，比如在7 0 年代 美国物流成本平均相当于g d p 的1 3 7 ，1 9 8 9 年为1 1 1 ，到1 9 9 6 年降到1 0 5 根据全球 物流费用的市场规模，物流产量占g d p 的比重约为1 1 - 1 5 ，全球每天用于物流的费用高达3 4 3 万亿美元，所以一些发达国家把降低流通费用，特别是物流费用作为第三利润开发的源泉，作为 提高整个国民经济的重大的措施 2 1 。 随着我国社会主义市场经济体系的建设，物流业作为国民经济中的一个新兴的产业部门，已 成为本世纪我国产业和国民经济中新的增长点。物流作为一种经济活动，是驻着商品经济的发展 而形成的当今，在经济日益全球化的发展中，现代物流作为第三利润源和第三产业的重要组成 部分，正受到日益广泛的重视，也面临前所未有的发展机遇从中央到地方以及许多市场意识敏 锐的企业，已经把物流作为提高市场竞争能力和提升企业核心竞争力的重要手段，把现代物流理 念、先进的物流技术和现代经营模式引入国家、地方经济建设和企业经营和管理之中蹰在物流 运营过程中，开展各项业务活动，必然要耗费一定的活劳动和物化劳动，这些活劳动和物化劳动 的货币表现即为物流成本。如商品包装、运输、储存，装卸搬运、流通加工、配送、信息处理等 方面的成本与费用，这些成本与费用的总和构成了物流总成本。通过物流成本控制，可以以最小 的消耗，实现最优的服务，达到最佳的经济效益，可以吸引更多对价格敏感的顾客；通过物流成 本控制可以提高物流管理水平，在明确物流成本的大小和成本构成基础上。从物流成本的分析中 发现物流活动中存在的问题，明确物流活动中不合理环节及其责任者；同时物流成本控制能为社 会节省大量的物质财富，减少物流活动过程中的损耗1 4 。 我国是农业大国每年可产生秸秆7 亿多吨近年来，随着农村生活能源结构的变化与集约 化生产的发展，秸秆逐步从传统的农业原料演变成一种无用的负担物，被捧除于农业生产的内部 中国农业大学硕士学位论文第一章绪论 循环之外，大部分成为种植户田问地头的焚烧物，而且屡禁不止。政府部门和一些启动秸秆综合 利用工程的企业，大都是把秸秆直接还田作为治理秸秆焚烧的最根本措旄对此，有农业专家直 言不讳地说：机械化秸秆还田是最直接的办法，但秸秆大量直接还田不现实，也没有必要圈另 外，虽然由于饲料粮的短缺，秸秆蛋白饲料的需求呼声很高，但生产技术尚未过关，产品质量及 其稳定性有待突破。对于农民来讲，以上处理秸秆的方式费时费力影响农时，再加上部分基层 政府部门没有将秸秆还田技术和到位宣传相结合，很多治理措施在实际操作中仅仅是一种让农民 难以理解和接受的概念，没有起到实质性的作用。所以说，农民对秸秆常采用的处理方法是焚烧， 而大面积的焚烧造成大气污染加尉，空气明晰度明显降低。影响人们的正常生活和身体健康，甚 至影响正常的社会活动，比如影响民航的正常运营而采用这样的生物质材料来发电，不仅解决 了这一困扰我们多年的难题，同时也为农民创收，还能为国家提供宝贵的能源阿 然而由于秸秆等生物质燃料密度小、体积大、季节性强、收获与收购期短、需要大量存储、 燃料的收购半径较大等特点，因此在建设生物质发电厂时不可避免的要考虑燃料的收储和运输问 题据国外的生物质发电厂建设经验，在一个生物质发电厂周围建设若干个燃料收储点是最可取 的一种解决方案。收储点分布在电厂周围一方面可以作为几个燃料收购中心分摊燃料收购压力， 另一方面收储点作为电厂的燃料供应前一环节可以确保定时定量向电厂输送燃料的任务川但是 在这样的电厂模型中就产生以下的问题：燃料运输设备选择、燃料物流成本的核算、燃科物流系 统的设计、对物流系统优化计算等问题从企业的运营角度考虑。降低运营成本，提高企业的利 润是企业管理者永恒的追求。生物质发电系统中，燃料的物流成本占企业运营成本较大比重。因 此对生物质发电的燃料物流成本进行控制并且制定合理的物流运作方案对生物质发电企业很有 必要 1 1 2 研究意义 对于一个现代企业来说，现代物流系统建设对企业的发展具有及其重要的作用，这已是公认 的事实对于生物质发电企业同样如此，甚至更显其重要性生物质发电是国内的新兴产业，它 具有传统的发电厂所没有的特点，生物质燃料大部分储藏在电厂周围的收储点，而怎样在不影响 电厂发电的情况下，以较合理、较经济的方式将燃辩运输到发电厂是困扰企业的一个难题。因此 对生物质发电的燃料物流成本进行控制并且制定合理的物流运作方案对生物质发电企业具有重 要的现实意义；并且对于正在国内推广的生物质发电事业也是具有很强的实践探索意义 1 2 国内外研究综述 1 2 1 国外研究综述 在物流成本理论研究方面，著名管理大师彼得德鲁克曾经讲过。流通是经济领域的黑暗大 陆”。并且“黑大陆”学说直接指向流通领域的物流活动，有关“物流成本”的概念也初显端倪 2 0 世纪5 0 年代，日本早稻田大学教授西泽修先生提出“物流冰山”学说，指出企业财务制度体 现的只是很少一部分物流费用，而企业的绝大部分物流费用像沉没在东面之下的冰山一样，还有 大部分的物流费用未被企业发觉。在1 9 7 0 年，西泽修教授又进一步提出“第三个利润源”的概 2 中国农业大学硕十学位论文第章绪论 念，即认为降低企业物流费用将成为企业利润的第三个利润源泉。同时，“效益背反理论”，也逐 渐为物流界认可和接受，该理论指出物流服务水平的高低将与物流成本之问呈逆向波动关系，且 建议用价值工程理论为指导。决策物流服务与物流成本之间的平衡问题。在物流成本理论得到一 定发展程度的同时，国内外众多学者还就战略成本管理、物流环节( 或功能) 成本管理和作业成本 管理等内容展开了深入的研究与探讨朗。 在战略成本管理方面，在2 0 世纪8 0 年代英国学者西蒙就从战略高度提出了战略成本管理的 思想，美国学者迈克尔波特在竞争战略 和竞争优势) 两书中专门从企业基本活动与辅助 活动，增殖环节与非增值环节两个主要方面就如何获得。成本优势”做了讨论管理会计学者桑 克等人接受了这种观点后引入了波特的战略观点。并于1 9 9 3 年出版了战略成本管理 一书 随后，有关战略成本管理的研究也逐渐成为众多学者研究的一个热点啊 在物流环节( 功能) 成本领域，9 0 年代初期w f l l i s 和d o b l e r ( 1 9 9 0 ) 等人就提出供应商的合理 选择对降低企业采购成本和构建企业竞争力将起到关键性的作用m o o r e 和p e a n m 认为价格、 质量和配送等因素应当纳入供应商选择范围之内。并主张用线性规划解决此类问题g a b a l l a 在 1 9 7 4 年首次用混合整数规划模型解决有关供应商选择的实际问题。在随后的研究中，以b u f f n 、 j a c k s o n 和g h o d y p o u 为代表的大批学者就供应商的选择问题纷纷提出了单目标、多目标的线性规 划模型，并且实现了单一考核标准与单一供应商的选择向多个考核标准与多个供应商选择的转 变在逆向物流环节。其成本鳇研究主要围绕废弃或有害物质的回收与处理1 9 8 2 年，p e i r c e 和 d a v i d , s o n 用线性规划模型将运输路线、处理设备的规模与定位等因素加以综合考虑，较早地对优 化逆舟物流网络结构进行了研究j z n n i n g s 和s c h o l m - 在确保成本最小或运输风险最低的情况下， 以车辆路线问题的形式，对运输多种废弃物流进行了研究而z o g r a f o s 和s a m a r a 则继续对单一 废弃物流展开研究，并且将其目标锁定为运输风险、处理风险和运输时问的最小化k o o 等人则 用多目标优化技术对废弃物流的储存与设备管理进行研究，s t o w e r 和p a l e k a r 以及n e m a 和c , u p t a 都分别展开了与上述类似的研究，但其问题都仅局限于具体领域的物流问题研究在2 0 0 2 年， t u n g - 1 a h u 和j i u h - b i i n gs h e u 等人采用系统的观点，通过综合考虑内外部因素的影响，构建了 一个基于多时间段、多类型物流的逆向废弃物流的最低物流成本模型，并采用模拟技术寻求最优 解i s l 在有关作业成本研究领域，作业成本管理的思想和方法也得到了较大的发展二十世纪3 0 年代末4 0 年代初，美国会计学家k o l h e r 在1 9 4 1 年会计论坛) 杂志以及其编著的会计师词典 等论文和著作中较为系统地提出了作业会计的基本思想。s t a u b u s 在1 9 7 1 年出版的作业成本计 算和投入产出会计和1 9 8 8 年出版的服务于决策的作业成本计算一决策有用框架中的成本会 计) 等对作业会计进一步研究，对成本计算对象。作业”特性进行了解释，直到年代中期由 c o o p e r 和k a p l a n 两位教授对作业成本计算进行系统深入的理论和应用研究，发表了计算成本 的正确性一制定正确的决策论文) 并创立了作业成本法，随后发展成为作业成本管理。在后来， 战略成本管理和作业成本管理的思想又被综合运用于企业成本管理之中1 1 q 生物质能源是以农林等有机废弃物和利用边际性士地种植能源植物为原料，以及以农作物淀 粉油脂作为调剂，生产的可再生清洁能源及相关化工产品。上世纪7 0 年代石油危机以来，为了 应对石油危机，生物质能的开发利用受到了各国的关注，生物质发电技术得到了较大的发展和广 3 中国农业大学硕士学位论文第一章绪论 泛应用。在丹麦、瑞典、芬兰、德国、美国等欧美国家，生物质能在总能源消耗中所占的比例增 加相当迅速h 1 j 生物质发电主要分为三类：直燃发电、煤混燃发电和气化发电1 1 2 1 。国外经过十几年的探索研 究，以高效直燃发电为代表的生物质发电技术已经成熟，丹麦率先研发的农林生物质高效宣燃燃 烧发电技术被联合国列为重点推广项目。农林生物质发电产业保持持续稳定的增长主要集中在 发达国家，但印度、巴西和东南亚等发展中国家也积极研发或者；i 进技术建设农林生物质发电项 目 丹麦在生物质直燃发电方面成绩显著1 9 8 8 年。丹麦建设了第一座秸秆生物质发电厂。从此 生物质燃烧发电技术在丹麦得到了广泛应用目前，丹麦已建立了1 5 家大型生物质直燃发电厂， 年消耗农林废弃物约1 5 0 万吨，提供丹麦全国5 电力供应同时，丹麦还有1 0 0 多台用于供热 的生物质锅炉近十几年来，丹麦新建的热电联产项目都是以生物质为燃料，还将过去许多燃煤 供热厂改成了燃烧生物质的热电联产项目 习 芬兰本国没有化石燃辩资源，因此，大力发展可再生能源，目前生物质发电量占本国发电量 的l l 。居世界第一位 德国对生物质直燃发电也非常重视，在生物质热电联产应用方面也很普遍。截至2 0 0 5 年， 德国拥有1 4 0 多个区域热电联产的生物质电厂，同时有近个此类电厂在规划设计或建设阶段 叫 美国利用生物质发电处于世界领先地位，已经成为大量工业生产用电的选择。据美国能源信 息署( e i ) 的统计数字，美国从2 0 0 0 年起，生物质能就超过或接近传统水力发电而成为与之并 驾齐驱的另一可再生能源，也是液体交通燃料的唯一可再生替代能源2 0 0 4 年美国生物质发电装 枧7 2 0 万千瓦，占可再生能源发电装枫的4 1 。美国能源部提出了逐步提高绿色电力的发展计划。 预计到2 0 1 0 年。美国将新增约1 1 0 0 万千瓦的生物质发电装机旧 有关资料显示，到2 0 2 0 年。西方工业国家1 5 的电力将来自生物质发电，丽目前生物质发 电只占整个电力生产的1 届时，西方将有1 亿个家庭使用的电力来自生物质发电，生物质发 电产业还将为社会提供4 0 万个就业机会。 国外的物流和生物质发电行业的快速发展，这样生物质发电的燃料物流系统极其相关研究也 获得极大的发展 1 2 2 国内研究综述 在国内，有关物流成本的研究虽然较国外起步较晚，但也取得了一定的发展。北京物资学院 李克宁研究发现，产业结构与一国物流成本占g d p 的比重有明显相关关系，认为物流成本占国 内生产总值的比重将受物流成本水平、物流成本与其他部门成本之比以及物质生产和流通部门在 国民经济中的比重等多种因素的影响网基于对物流成本下降的巨大空间的考虑，王华和邓明然 等人提出从物流管理观念、物流管理创新、成本管理制度创新以及政府政策导向等方面的创新来 实现降低企业物流成本的目的。王佐认为阻碍物流成本研究的主要障碍是可操作性的物流成本测 算模犁和现行财务会计制度在技术上的缺陷，并就美国物流成本总量的测算方法作了较为详细的 介绍。由现代物流课题组主编的 ，2 0 0 6 年1 月1 日起实旖，并于2 0 0 6 年陆续出台了相应的配套措施这表明我国政府 已在法律上明确了可再生能源包括生物质能在现代能源中的地位，并在政策上给予了巨大优惠支 持按照十一五规划，建成个绿色能源示范县生物质发电装机要达到5 5 0 万千瓦；根据初 步完成的可再生能源中长期发展规划) ，到2 0 2 0 年，水电总装机容量将达到2 9 亿千瓦。开发 程度达到7 0 左右，生物质发电达到2 0 0 0 万千瓦；到2 0 2 0 年沼气年利用量达到2 4 0 亿立方米、 生物质成型颗粒燃料年利用量达到5 0 0 0 万吨左右，同时积极发展以能源作物为主要原料的生物 质液体燃科，到2 0 2 0 年达到年替代石油1 0 0 0 万吨的能力h 研 生物质发电行业在国内尚属于新兴产业，国内的研究处于起步阶段特别是对其物流系统的 研究更是少之又少。秸秆是一种很好的清洁可再生能源，在我国将获得很大的发展空间，对该行 业的系统研究也一定会丰富起来 1 3 研究目标、内容、方法、思路 1 3 1 研究目标 本课题通过对生物质发电燃料物流系统的研究。具体分析生物质发电燃料物流成本，对物流 方案进行设计，确定电厂正常运行情况下的物流调度方案。 1 3 2 研究内容 本课题研究的问题是某生物质发电厂运行过程中碰到具体问题，对以下三个内容展开研究工 5 中国农业大学硕十学位论文第一章绪论 作： l ，对用于生物质发电燃料运输车辆进行选型并分析其行驶安全性； 2 、根据到电厂现场调研取得的基础数据，对生物质发电燃料物流成本进行分析； 3 、设计电厂正常运行情况下的燃料物流方案 1 3 3 研究方法 根据确定的研究目标和研究内容，结合课题本身具体特点，采取如下的研究方法： 本课题对燃料运输车辆的行驶安全性进行分析主要采用建立模型，对模型在上坡、下坡、转 弯三神情况下的受力分析来确定车辆的行驶安全性：通过到生物质发电厂现场调研取得的基础数 据、资科，结合电厂模型对生物质发电燃料物流成本进行分析。对其成本构成逐一计算；在以上 工作基础上，建立生物质发电燃料物流成本最小化的数学模型，确定约束条件，运用x 1 1 柚优 化函数进行计算，确定电厂正常运行时的燃料物流方案 1 3 4 研究思路 根据课题的具体特点，确定研究思路如下： 首先，查阅文献，对生物质发电燃料系统进行学习，同时学习优化的相关知识以及工具软件 姒t l b 的数学计算求解方法。 其次，收集相关数据，分析所给实例，现场考察，针对课题目标进行具体工作。 最后，设计物流方案，完成课题任务 6 中国农业大学硕七学位论文 第二章生物质发电运输车辆选择及安全行分析 第二章生物质发电运输车辆选择及安全性分析 2 1 燃料运输车辆选型 在生物质发电的燃料物流系统中。燃料运输车辆起着举足轻重的作用选择恰当的运输车辆， 可以有效地完成燃料运输的任务，保障生物质发电厂正常运行对燃料运输车辆进行选择，需要 考虑车辆采购成本投入、运输对象即生物质燃料的特点，车辆的运输距离、当地的地理条件、道 路条件、气候条件等因素的影响 采购成本的大小对车辆的选型有重要影响，大规模的设备采购成本的大小对设备选择的影响 尤其明显。生物质燃料具有密度小，体积大、重量轻的特点，因此其对运输车辆的要求比较高： 一方面。运输车辆的车厢尺寸要求比较大，但又不能超过国家标准；另一方面。大尺寸的车厢满 载燃料时重心比较高，车辆行驶或卸车时可能存在安全隐患。电厂的各个收储点距离电厂最近的 有7 公里，最远的距离有4 2 公里，8 个收储点距离电厂的平均距离是2 2 6 公里。收储点与电厂 问的距离比较近，普通的机动车都能满足燃科运输需要电厂所在地单县位于山东省西南隅，苏 鲁豫皖四省结合部，地属北温带黄河冲积平原，属温带半湿润季风区大陆性气候单县境内道路 一马平川，几乎没有上下破，路面平整，交通状况良好综合考虑上述影响因素在进行车辆选 型时，我们有三种备选方案。 2 1 1 几种备选的运输车辆介绍 三种备选方案介绍如下： 方案一：此种运输设备是对某运输设备生产厂商内部生产使用的一种平板拖车加以改造，给 改造好的平板拖车配上轻型卡车头提供牵引力。形成一个半挂车方案，具体的挂车结构描述如下： 挂车长9 血，宽2 5 曩，箱体最大高度3 5 m 车箱体按长度平均分开为两个部分，中间用隔板隔开， 车厢体的一侧侧板可绕顶端的转轴翻转，卸车时燃料秸秆将该侧板推开倾卸出来为避免卸车时 挂车的重心偏移导致翻车，在自卸时采用两种措燕来预防翻车：一是卸车时保持车疆外壳不动。 把车厢的底板设计为可活动式的，底扳绕可活动的侧门转轴可以翻转，由液压机构将底板推起把 燃料从活动侧板一侧卸车；二是前后两部分车厢分段卸车，这样可以稳定车厢重心，避免重心偏 移过大而翻车 方案二：某特种车制造厂提出一个由拖拉枫头牵引车厢的全挂车方案；挂车长7 i ，宽2 5 m ， 车厢体从底盘以上高度为1 8 a ，箱体四周在上方可加装活动挡板提高挂车的装载能力箱体一侧 侧面板上设计四个门，上下两侧各两个呈对称设计，上下两个门之间采用对开门方式卸车采取 侧翻，卸车时将下侧两个门打开，随着车厢的倾斜，车厢上侧的秸秆依靠自身的重力将上侧车门 推开将秸秆倾卸，车厢底部的秸秆则从下侧车门倾卸 方案三：某农业机械公司提出另外一个全挂车方案，该方案与方案二类似，也是由拖拉机牵 引的全挂车方案：挂车长8 5 血，宽2 4 m ，车厢体从底盘以上高度为1 铀挂车采取侧翻的方式 卸车，卸车时随着车厢体的侧卸角变大，秸秆的重力把侧厢板推开而倾卸出来。 7 中国农业大学硕士学位论文第二章生物质发电运输车辆选择及安伞行分析 2 1 2 选择运输车辆车型 考虑以上三个各选方案，方案一的优点是卸车稳定性较好，可以有效避免卸车时翻车。但是 其有如下缺点：( 1 ) 轻卡车头的造价偏高，这样势必造成运输成本增加。( 2 ) 轻卡车头牵引挂车 的行驶速度较快，对于重心偏高的燃料运输设备，其行驶过程中的稳定性无法保证。( 3 ) 由于其 挂车的设计较为复杂，增加了挂车的设计及制造成本( 4 ) 卸车过程中活动底板翻转时与车厢侧 板之问会产生越来越大的缝隙，这样会有部分燃料散落到挂车底盘上而无法清理，从而影响设备 的稳定运行 方案二中采用拖拉机头作为牵引力输出，较方案一可以有效降低运输成本，并且设计了可加 装的活动挡板从而增加挂车高度，可增加挂车的载重能力缺点是挂车侧面板偏复杂，且卸车时 车厢侧板的四个门之间的隔栏会阻碍秸秆的倾卸，导致卸车时燃料秸秆不能从运输车辆上完全卸 下 方案三同方案二一样采用拖拉机头作为牵引力输出，较方案一有效降低运输成本并且其挂 车的车黼设计比方案二更为简洁，不存在卸车时燃科秸秆不能完全卸下的问题由于结构设计简 单实用。因此其设计制造成本也更小。更能有效降低运输设备的采购投入 综合考虑上述三个备选方案，我们认为，方案三在设备采购投入、设备维护、车辆运行安全 性方面比其他两个方案更具优势，因此我们采取方案三为运输设备的运输车型 2 2 运输车辆进行安全性分析 用于生物质发电的秸秆具有密度小，体积大，重量轻的特点。运输车运输秸秆时的载重量比 较小，为了增加单车单程的运输量，运输车辆挂车的设计尺寸比较大，车厢高度比较高。这样导 致运输车在满载秸秆时的质心高度比较高，在运行过程中相对比较容易发生翻车事故。因此有必 要对运输设备进行安全性分析。对运输设备进行安全性分析，能够有效地保障运输工作人员的人 身安全，有效保障运输设备的安全运行，在实际中具有很强的现实意义 由于运输车满载对的质心比较高，翻车的可能性比较大，因此在运输设备的安全性分析中， 主要分析运输车满载秸秆在上、下坡和转弯这三种情况下是否能发生翻车事故分析时首先建立 运输车在三种情况下模型，然后对其进行受力分析，最后经过计算得出结论 2 2 1 上坡时的安全性分析 在上坡的情况下对运输车进行受力分析如图2 - 1 所示： s 中国农业大学硕十学位论文 第二章生物质发电运输车辆选择及安全行分析 田2 1 车辆上域的受力分析田 运输车前后轮胎所受的滚动阻力偶矩较小，可以忽略不计嘲运输车所受的空气阻力： e = 等( 2 - t ， 由于拖拉机带挂车的行驶速度很低，为3 0 1 a n h ，因此空气阻力可以忽略不计，即e * 0 坡度阻力 f = g s i n u( 2 2 ) 把牵引车对挂车的力简化为牵引力e ，前轮的地面法向反作用力为e 。 对后轮与道路的接触面中心取矩，得 e 吒+ c i l f , a g b c o s 口= o ( 2 - 3 ) 兄。丛尘掣 ( 2 4 ) 当挂车前轮地面法向反作用力即只为零时，挂车开始后翻 挂车车厢自重为4 5 吨，满载时载重量为7 5 吨，车辆空载时的质心高度为1 6 m ，满载时秸 秆的质心高度为2 3 7 m ，满载时整车的质心高度 一( 4 5 1 6 + 7 5 x 2 3 7 ) ( 4 s + 7 5 ) 薯2 i m ( 2 5 ) 前轮与质心问平行于坡道的距离a = 2 m ，后轮与质心问平行与坡道的距离b = 2 1 2 5 m ，轮距 b = i 9 m ，牵引力与坡道问的垂直距离危= 1 1 m 。 令只。卸 得鲫口吃1 1 3 s i n 口- 0 1 9 6 ( 2 - 6 ) 由 sin2口+cos2口=l(2-7) 求得s i n 口= 0 5 2 9 9 口* 3 2 。即挂车最大爬坡角度为3 2 度 2 2 2 运输车下坡时的安全性分析 在下坡的情况下对运输车进行受力分析如图2 - 2 所示： 9 中国农业大学硕十学位论文第二章生物质发电运输车辆选择及安全行分析 由于挂车前后轮胎所受的滚动阻力偶矩较小，可以忽略不计1 2 0 1 。挂车所受的空气阻力： ：墅篮( 2 - 1 )、 2 1 1 5 由于拖拉机的行驶速度很低。因此空气阻力可以忽略不计，车厢重力沿斜坡方向的分力为 f = g s i n 口把牵引车对挂车的力简化为牵引力f 对前轮与道路的接触面中心取矩，得 g s i n a h s + 鼻 + e 2 上一g b c o s 口= 0 ( 2 - 8 ) 整理得 只，：g b c o s a - f t h t - g h = s i n a ( 2 - 9 ) 22 一 当挂车后轮法向作用力即e 2 为零时，挂车开始前翻 令c 2 卸 c 0 8 d f = 0 9 9 s i n a + 0 0 8( 2 - 1 0 ) sin2口+c082口=1(2-7) 求得s i n a = 0 6 1 5 6 口“3 8 。即挂车下坡的安全角度为3 8 度 2 2 3 运输车转弯时的安全性分析 在下坡的情况下对运输车进行受力分析如图2 - 3 所示： 1 0 中国农业大学硕十学位论文第二章生物质发电运输车辆选择及安伞行分析 田2 3 车辅转弯时的受力分析田 汽车在转弯时，由于汽车的侧向加速度超过一定限值，使得汽车内侧车轮的垂直反力为零而 引起侧翻刚忽略挂车的轮胎变形。把挂车看成一个刚性汽车，侧倾平面内，挂车的稳态转向模 型如图。假设道路的侧向坡道角很小，即s i n p , , 卢，一i 于是有 ”哆i 一崩孥夕吃+ 兄口一m g b = o ( 2 1 1 ) 詈2 呸1 一扣 协m 譬、2 愕 l 随着侧向加速度4 ，的增大兄逐渐减小当尼减小到零时，挂车在侧倾平面内不能保持 平衡，从而开始侧翻。因此挂车的侧翻阀值为： 竺：旦- i - 口( 2 - 1 3 ) g2 f 显然，当坡道角= = o 时，侧翻阈值为b 2 h , 此值常用来预估汽车的抗侧翻能力嘲 带入数值计算得生兰o 4 5 g 由于忽略了轮胎的弹性，且这里仅考虑汽车的准静态情况，所以预估值偏高。其侧翻阈值的 真实值要略小于0 4 5 挂车车厢的外形尺寸不具有规范性，对其侧向加速度并没有一个确定的数 值参考实践经验表明：拖拉机挂车在转弯时发生翻车事故几率比较大，因此为避免车厢受到很 大的侧向加速度而翻车，拖拉机带挂车在入弯前一定要提前减速，以保证车辆的安全性 2 2 4 结论 单县地属北温带黄河冲积平原，经过我们实地考察，发现电厂周围地势平坦，电厂与收储点 问的道路很少有上坡和下坡，坡度较大的路段几乎没有，且路面平整，交通状况良好。因此由上 文分析可得，这种拖拉机带挂车的运输设备在当地的路面条件下上、下坡时的安全性可以得到保 障；弯道在道路状况中不可避免，车辆在转弯时只要合理行驶，避免高速过弯，从设备本身来看， 其安全性也是可以保障的。由于在实际戍用中，设备的安全性还要受到具体道路状况、天气情况 中国农业大学硕十学位论文第二章生物质发电运输车辆选择及安牟行分析 以及驾驶员驾驶习惯的影响，在上文的分析中，并未充分考虑这些情况，因此分析方法有待进一 步改进。以求得更可靠的结果 1 2 中国农业大学硕士学位论文第三章生物质发电燃料物流成本分析 第三章生物质发电燃料物流成本分析 物流成本在企业成本中占有很大的比例，需要投入大量的人力、物力和财力，如果组织和处 理不当，就会造成大的损失和浪费对企业的物流成本进行分析，有助于提高物流效率，减少资 金占用，缩短物流周期，降低储存费用，从而节省物流成本 在我国生物质能的特点是资源丰富稳定，但是分布分散，收集和运输困难，这也是制约在我 国推行生物质发电的一个难题，这实际上就是一个物流领域的难题对于生物质发电这样一个新 兴产业，分析其燃料物流成本构成，有助子合理安捧物流活动降低其燃料物流成本，从而控制生 产成本，对生物质发电的推广有重大意义 3 1 常见的物流成本核算方法 物流成本是指伴随着企业的物流活动和运作过程中而发生的各种费用，是物流活动中所消耗 的物化劳动和活劳动的货币表现它由三部分构成。1 ： 2 0 0 0 得6 1 0 0 可以得 2 l 中国农业大学硕士学位论文第网章辑物流调度方案数学模型建屯 1 0 0 s 6 1 0 0 ( 4 ) 工s 5 0 ( i = l ，2 ，4 ，5 ，6 ，7 ，8 ) ( 5 ) 到月末每个燃料收储点的燃料存储量为 m = 5 0 0 0 一玉+ 3 1 0 0( # l ，2 8 ) ( 4 - 2 1 ) i 畸= ( 5 0 0 0 + 3 1 0 0 ) x 8 - 五( 4 - 2 2 ) l - ii l l 由于每个月从燃料收储点运出的燃料总量是一个固定值，即： 玉= 1 6 6 6 7 ( 4 - 2 3 ) 所以 也是一个常量， 是一个固定值， 魄= ( 5 0 0 0 + 3 1 0 0 ) 8 - 再 f - lf i l 由于燃料收储点的库存成本和收储点的运营成本是一个固定值， 1 = 2 4 3 5 + 4 8 = 2 9 1 5 元吨 l 因此h 巧是一个常量 要求物流成本最小值，即求童c 五的最小值。其数学表达式为： m m f , - - - 9 4 9 x x i + 1 1 8 6 x x 2 + 5 5 3 x x ，+ 1 5 8 1 x x + 2 7 6 7 x x 5 + 1 1 8 6 x x + 3 3 2 1 x x 7 + 2 7 6 7 x x i ( 斗2 5 ) 约束条件如上文( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) ( 5 ) 所示 4 3 工具软件m a f l a b 介绍 m a t l a b 是m a t r i x 和i , a b o n t o q 的简称，也就是矩阵实验室的意思，他是在2 0 世纪7 0 年代 由美国墨西哥大学的c l e v em o l e r 教授发明的，最初的目的是在教学中用计算枫演示矩阵运算 m o l e r 教授晟初是用f o r t r a n 语言来编写的，2 0 世纪年代初期，c l e v em o l e r 与j o h nl i t t l e 等利用c 语言开发了新一代的m 加l a b 语言，此时的m 棚 b 语言已同时具备了数值计算功 能和简单的图形处理功能1 9 8 4 年，c l e v em o l e r 与j o h nl i t t l e 等正式成立了m a 血w o r k s 公司， 把m a t l a b 语言推向市场，并开始了对m a t l a b 工具箱等的开发设计随着时间的流逝，在大 浪淘沙似的软件市场进程中，m a t l a b 软件的功能不断扩充。如今m 棚。a b 软件因其有用法简 单、程序结构性强、扩展性好，与其他程序接口方便等特点，而受到广大工程人员的喜爱阏 下面简要列举弛1 1 蛆软件的主要特色功能： ( 1 ) 功能强大的数值运算能力在m a t l a b 环境中，有超过5 0 0 种数学、统计、科学及工程 方面的函数可以使用，各种功能函数的表述非常自然。使得问题和解答像数学式予一样简单明了， 让使用者的思维可全力发挥在解题方面而非浪费在电脑操作上 ( 2 ) 先进的图形、图像显示功能。m 1 1 腽强大的绘图功能，使得用户能够非常方便的将计 算结果以各种图形、图像的方式输出，并制作高品质的图形，完成科学性或工程型图文并茂的文 童。 一 中国农业大学硕士学位论文 第佃章辑物流调度方案数学模型建立 ( 3 ) 功能强大的直观解释性语法输入作为一种直译式的程序语言，m a t l a b 允许使用者在 短时间内写完程序，所花的时间约为用f o r t r a n 或c 的十分之一，而且不需要编译和联结即能执 行，同时包含了更多及更容易使用的内建功能 ： b ： 5 0 ：5 0 0 0 ：6 1 0 0 ；5 0 0 0 ；5 0 0 0 ；5 0 0 0 ；5 0 0 0 ；5 0 0 0 ： l b - = 1 0 0 ；0 ；1 0 0 ；0 ；1 0 0 ；0 ；0 ；0 u b = 5 0 0 0 ；5 0 0 0 ；6 1 0 0 ：5 0 0 0 ；5 0 0 0 ；5 0 0 0 ；5 0 0 0 ：5 0 0 0 x o = 2 0 0 0 ；2 0 0 0 ；2 0 0 0 ；2 0 0 0 ；2 0 0 0 ：2 0 0 0 ；2 0 0 0 ；2 6 6 7 ： x - f v a l = f m i n c o n ( c o s t 。x o ，口。口，a e q ，b e q ，l b 。u b ) 把m 文件和输入参数一起代入f m i n c o n ( ) 函数中。计算结果输出为 x= l o e + 0 0 3 5 0 0 0 0 2 7 3 3 5 6 1 0 0 0 - 0 0 0 0 0 o 1 0 0 0 2 7 3 3 5 - o 0 0 0 0 - 0 0 0 0 0 f v a l = 1 4 8 7 9 e h ) 0 5 中国农业大学硕士学位论文第五牵燃科物流调度方案设计 截图如图5 - 1 所示： 圈s - 1 计算截田 l o 月份各个收储点运出的燃料如表5 - l 所示： 表5 - 1l o 月份各个收储点运出燃料量 1 1 月份的约束条件为： + 毛+ 毛+ + 毛+ + + = 1 6 6 6 7 o s 玉 3 1 0 0 o 屯5 3 6 6 o s 毛 3 0 0 0 o s 8 1 0 0 3 0 0 0 - 8 0 0 0 2 9 中国农业大学硕士学位论文 第五章燃料物流调度方案设计 o s 5 3 6 6 l l s 8 l 1 1 0 0 玉8 1 0 0 带入数值计算输出结果为： x2 1 o e + 0 0 3 3 1 0 0 0 2 6 8 3 5 3 0 0 0 0 - o 0 0 0 0 3 0 0 0 0 2 6 8 3 5 l1 0 0 0 1 1 0 0 0 f v a l = 2 5 9 6 4 0 0 0 5 1 1 月份各个收储点运出的燃料量如表5 - 3 所示： 裹5 - 31 1 月份各个收储点运出燃料量 1 2 月份的约束条件确定为： x t + x l + x ，+ x + x ，+ x i + x 1 + x i = 1 6 6 6 7 o 五- 3 0 0 0 o s 屯蔓5 6 8 2 中国农业大学硕七学位论文第五章燃料物流调度方案设计 0 s 毛s 3 1 0 0 2 2 0 0 毛s1 1 1 0 0 3 l 丘8 0 0 0 o g 毛s 5 6