低碳经济下物流优化设计网络均衡研究

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1、低碳经济下物流优化设计网络均衡研究收稿日期：2013-03-12作者简介：朱莉，博士，讲师，主要研究方向为物流管理、网络均衡优化。基金项目：国家自然科学基金项目“基于超网络的灾害下城市群应急资源调配优化研究”（编号:71101073）；南京信息工程大学气候变化与公共政策研究院开放课题'‘跨区域性气象灾害应急管理机制研究”（编号：12QHB011）；南京信息工程大学教学建设与改革提升工程项目“基于绿色物流的零空载技术研究”（编号：201210300006）；南京信息工程大学资助管理与创业教育研究基金项目

2、“创业视角下的大学生勤工助学功能及其引导策略研究”（编号：cyzdl2002）；江苏高校优势学科建设工程项目。摘要低碳经济社会中，物流活动需重视碳排放的控制，科学设计出支持低碳理念的物流优化网络对有效降低能源消耗具有重要意义。本文采用网络均衡理论为研究方法，首先构造一个以物流交易量为网络流、包含'‘生产商、分销商和零售商”的典型三层物流运作网络，再基于此结构在各层物流决策者之间构造一个以碳排放强度为网络流的虚拟碳排放网络，用这两个网络间的相互关联反映物流交易和碳排放之间的内在逻辑关系；接着，对这两个相

3、互作用的网络结构进行定量建模，把经济与环境间的协调转化成由这两个相互影响网络所构成的网络均衡问题，分析各层决策者综合考虑碳排放量最低的利润优化行为，并将优化问题转化成等价的变分不等式形式；最后，设计仿真算例进行数值求解和仿真分析，通过讨论不同参数下低碳物流网络的优化决策过程，得到结论：合理征收碳税是一种值得推崇的、有效的碳减排手段；物流网络中运输距离和运输频率的优化均会对降低碳排放产生积极影响。关键词低碳物流；网络均衡；碳排放；碳税；变分不等式中图分类号F205文献标识码A文章编号1002-2104(

4、2013)07-0077-07doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2013.07.012随着全球人口的持续增长和经济规模的不断扩大，工业化进程大量消耗的能源导致大气中温室气体浓度不断增强，引起全球气候的显著变暖，发展低碳经济成为世界各国的迫切需要与普遍共识[l]o低碳社会的实现是一项复杂的系统工程，除了技术、法律、政策等因素外，也离不开物流系统的支撑和保障，因为物流系统中包含着大量的运输、装卸、搬运、流通加工以及最源头处产品的生产供应活动，每一项活动都会产生相当数量的能源消耗和环

5、境污染。所以，在提倡低碳经济的当今社会应充分重视将碳排放理念融入到物流活动中，科学设计出支持低碳的物流优化网络，这对减少碳排放、节省能源消耗具有重要的理论和现实意义。国内外有关低碳物流的研究大致分为三个方面：探讨低碳物流的定义、提出低碳物流的实施对策、构建低碳物流的定量模型［2-3］。而定量分析低碳物流又主要涉及碳足迹的计算和物流网络优化建模。本文研究属于低碳物流优化设计范畴，相关工作主要集中在物流选址、运输、配送等方面［3］673：Pan等人［4］指出通过供应链网络整合可以有效降低碳排放量，并分析了

6、碳排放与运输成本之间的关系。Wang等人［5］在对物流总成本和环境影响两者权衡的基础上构建了一个多目标物流网络选定址和运输优化模型。杨涛［6［提出了一个考虑不同运输方式碳排量、服务时间、运输费用的三层物流网络模型，用来解决低碳经济下的选址和运输配送优化问题。Elhedhli和Merrick［7］采用一个凹函数来刻画碳排放量和车辆重量之间的关系，并通过模型验证了考虑碳排放成本会导致供应链最优配置的变化oAbdallah等人［8］建立了一个混合整数规划模型，以分析低碳采购下整个供应链碳排放量达到最小时的选

7、址和运输配置。王珏青和许茂［9］综合考虑车辆行驶路程、运输途中载货量以及碳排放量，并通过建立基于最小碳排放的广义旅行商模型来寻找低碳目标下的最优配送路径。以上相关工作，基本都是从运营角度探讨考虑低碳理念时物流网络怎样优化设计，侧重于研究通过如何改善物流管理来有效降低能量消耗、减少二氧化碳等温室气体的排放量，而很少涉及碳排放因素对物流网络配置的反向制约。事实上，在以减少温室气体排放为目标的低碳经济环境下，碳排放量限制也显著影响着物流网络中的产品交易数量和交易方式［10］。如何具体处理碳排放与物流交易之间

8、的相互作用，如何用定量的方法厘清经济与环境这两个系统之间的相互影响关系，如何构建面向经济和环境协调的现代物流服务体系，都是社会发展中至关重要而尚未解决的理论问题，直接影响到物流行业的可持续发展。本文选择以网络均衡理论作为新的研究视角，构造结构对应的两个网络从机理上分析物流交易与碳排放之间的内在逻辑关联，将经济与环境间的协调问题转化成由这两个网络组成的网络均衡问题。首先构造一个典型的含“生产商、分销商和零售商”的三层物流交易网络，再在物流交易者之间构造一个