毕业论文-秸秆回收物流系统设计与评价

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e华労*%厅毕业设计（论文）题目：秸秆回收物流系统设计与评价院系经济管理系专业班级工商0901班学生姓名曹佳俊指导教师任峰 二O—三年六月秸秆回收物流系统设计与评价摘要我国作为农业大国，拥有丰富的牛物质能源，这其中秸秆资源乂是重要的组成部分，秸秆具有较高的综合利用价值，但由于其固有的特性，导致了其回收利用的难题，为此，本文对秸秆回收物流系统的构建和优化进行了研究。首先，通过整理相关文献，对秸秆资源的特点进行了总结，包括品种、热值、总量，分布，并归纳了秸秆利用的方式和现状以及回收利用中存在的问题。其次，运用物流学、经济学、管理学等多学科的理论，提出了构建秸秆回收物流系统的目标和原则，给出了其基本流程和结构，以及成木构成。并分析了对该系统进行优化设计的切入点。其次，根据秸秆回收流程，分析了秸秆回收物流系统中的三个问题，B|J：回收站的设置问题，回收站的运行方式以及回收站和秸秆综合利用企业的关系问题。并根据研究结论提出了相应的政策建议。最后，根据研究结论，探讨了本文研究的不足，包括：缺少实证分析，没有对秸秆贮存进行详细的分析等，并据此对进一步的研究方向进行了展望。关键i司：秸秆；回收；物流系统 StrawrecyclinglogisticssystemdesignandevaluationABSTRACTChina,asalargeagriculturalcountry,hasarichbiomassresource.Thestrawresourceisanimportantcomponentofit.Strawhasahighutilizationvalue.Butitsinherentpropertiesleadtoadifficultproblemofrecove匚Sothispaperstudiesontheproblemofconstructionandoptimizationofthestrawrecyclinglogisticssystem.Firstly,thispaperanalyzesthecharacteristicofstraw,includingitsvarieties,Calorificvalue,totalquantitiesandthedistributionsituationsbyarrangingtherelevantdocumentationsandthedataofChinaStatisticalYearbook.WhaFsmore,thefirstpartinductiontheusepatternsofthestraw,andanalysestheproblemsofitsrecovery.Secondly,byusingthelogisticssystemtheory,economytheoryandmanagementtheory,thispaperproposestheobjectivesandprinciplesofconstructingstrawrecyclinglogisticssystem,andgivesitsbasicprocess,structureandcoststructure.Attheendofthispart,thispaperproposesthreequestionsasthestartingpointoftheoptimizationofthesystem.Thirdly,thispaperanalysesthethreequestions,including:installoftherecyclesites,thewaytherecyclesitesoperateandtherelationshipbetweentherecyclesitesandthecomprehensiveutilizationofstraw.Andattheendofeachquestion,thispaperproposesthepolicyrecommendations.Finally,accordingtoresearchfindings,thispaperexplorestheshortcomings,including:lackofempiricalanalysis,nodetailedanalysisofstrawstorage,etc.Andaccordinglyfurtherresearchdirectionsarediscussed.Keywords:Straw;Recycle;LogisticsSystem目录摘要IABSTRACTII 1绪论11・1研究背景及意义11.2国内外研究现状21.2.1国外研究现状21.2.2国内研究现状32秸秆利用现状分析42.1生物质能发展现状42.2秸秆的品种、年产量和分布42.2秸秆回收利用的主要途径63秸秆回收物流系统的构成93.1系统构建的目标和原则93.1.1系统构建的目标93.1.2系统构建的原则93.2秸秆回收物流系统的基本流程和结构103.3秸秆回收物流系统优化研究103.3.1秸秆冋收物流系统的成本构成103.3.2秸秆回收物流系统优化过程屮需要考虑的几个问题114秸秆回收物流系统的优化124.1回收站设置问题研究124.1.1基木假设124.1.2设置7个冋收站吋的成本构成124.1.3设置3个回收站时的成本构成144.1.4设置1个回收站时的成本构成154.1.5三种模式的比较和讨论154.2回收站回收方式研究164.2.1参数假定164.2.2“农户送货上门”174.2.3“回收站以I古I定收购价格A上门收购”174.2.4“回收站以变动收购价格上门收购”184.2.5结果讨论194.3回收站和工厂的关系问题研究204.3.1基本假设与参数设定204.3.2回收站作为下属单位214.3.2回收站作为独立主体214.3.3对比与讨论224.4本章小节225结论与展望245.1结论245.2展望24参考文献:25 致谢27 1绪论1.1研究背景及意义能源是人类赖以生存和发展的物质基础。我国作为世界第二大经济体，最大的发展中国家，自新中国成立，特别是改革开放三十余年来，取得了巨大的经济发展成就，与此同吋，快速的经济增长也消耗了大量的能源。根据国家统计年鉴的数据，2010年我国能源消费总量达到32.5亿吨标准煤，且能源消费增长率在经历金融危机的2008年的下降后，又开始重新攀升。作为人口第一大国，由于长期的粗放型增长方式，特别是我国以煤为主的能源消费结构，导致了我国面临着更加严峻的人口、资源与环境压力。■■国内生产总值《单位：亿元〉亠翳长车图1-12006年・2010年国内生产总值及增长率按2005年价格计算3500003249392006年2007年2008年2009年2010年1200*10.00%800%6.00%4.00%2.00%000%图1-22006年-2010年能源消费总暈及其增长率 资源与环境是一个国家和民族生存和发展的基础，随着经济的不断发展，人口、资源与环境问题口益突出。为了实现可持续发展的冃标，我国采取了包括大力发展可再生能源在内的五项措施。开辟出一条可再生能源利用之路，不仅是实现科学发展的必由之路，也是我国在新世纪国家竞争中占据有利地位的重要一方面。我国作为一个人口大国和粮食生产大国，拥有丰富的生物质能源，尤其是秸秆资源，据测算，每年我国可供利用的秸秆总量超过7亿吨。因此，发展秸秆的综合利用工程，包括秸秆发电、沼气化等等，是非常有前景的行业。秸秆资源，由于其轻质化、密度低、分散化的特点，导致了其存在固有的收集难题，秸秆回收物流系统的不合理导致回收成本高，阻碍了秸秆综合利用企业的竞争力提升，限制了秸秆资源综合利用的产业化。因此，本文选择秸秆回收物流系统的设计与优化作为研究内容。1.2国内外研究现状1.2.1国外研究现状在国外的相关文献中，欧洲的学者和企业界主要从如何最人化冋收比例和最大化利用角度出发研究，美国的研究人员则侧重如何最小化回收成本，具体的研究工作包括回收物流系统的网络类型，回收物流系统的构建和评价等等。(1)冋收物流网络类型研究文献［24］根据回收处理的形式，回收物流网络被分为：再生产网络，再循环网络和再使用网络。进一步的研究，文献［20］加入了产品回收的驱动因素和回收处理的主体两个变量。文献［25］和文献［26］根据冋收利用的主体的不同，冋收物流网络分为开环网络和闭环网络。开环指回收后的使用者不是原始生产商，闭环指回收后的使用者是原始生产商。(2)冋收物流网络的模型构建研究国外大部分的研究将各种随机情况进行确定性的近似后，将模型构建问题通过建立混合整数规划模型或非线性规划模型，从而加以解决，由于其具有的复杂性，一般采用启发式算法。具体的应用，例如文献［27］从欧盟的环境政策要求出发，建立“生态-经济”模型，并探讨了“经济-生态”闭环供应链优化问题。(3)回收物流系统评价研究影响冋收物流系统的隐身包括吋间、地点、数量、质量等的不确定性、复杂 性和分散性，因此对其的评价要综合考虑经济利益、社会效益、环境利益和技术问题。1.2.2国内研究现状我国在秸秆回收物流系统方面研究起步较晚，文献较少。国内的主要研究工作集中在回收物流系统的重要性和模型研究，回收物流的绩效评价，回收物流运作管理模式研究等。(1)回收物流系统的重要性和模型研究包括强调回收物流系统成功实施需要政府的介入，文献［13］从产业组织理论对回收物流系统进行分析，文献［14］对回收物流系统的功能进行分类，研究其系统结构及相应的系统技术。以上研究方向都是从宏观角度对回收物流系统的重要性进行研究，文献［15］提出了进行回收物流研究急待解决的问题，并提出了一些设计原则。(2)回收物流绩效评价研究文献［16］对回收物流的含义进行了定义并阐述了其战略价值，文献［17］从理论角度探讨了回收物流，并提出了对其的考核原则和标准。文献［18］运用层次分析法对第三方回收模式运行下的物流企业进行了评价。(3)回收物流运作管理模式研究回收物流的模式主要有联合回收、零售商回收，牛产商回收，第三方回收等。在这个框架内，对各种具体的回收领域进行研究，例如:文献［19］研究了废旧电子产品，文献［3］研究了有机废弃物资源的沼气化利用等等。综上所述，在回收物流系统的研究方面，国外的研究，不管是理论还是应用，其深度和广度都远远超过国内，并且，国内外专门针对秸秆回收物流系统的研究还是比较少。本文的包括生产商回收，联合回收和第三方回收等，在同时考虑空间分布和经济利益最大化的角度，评价各种回收模式的优劣，设计出一种较优的回收物流系统。2秸秆利用现状分析2.1生物质能发展现状作为可再生能源的重要组成部分，生物质能源的开发利用越来越受到人们的关注。牛物质能（biomassenergy）,就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以牛物质为载体的能量。它育•接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再牛能源，同时也是唯一一种可再牛的碳源。 牛物质牛长过程中吸收C02,排出02,燃烧时排出C02,其生产和利用构成了一个C02的封闭循环，因此不会产牛C02的过度排放的问题，可以称之为“C02中性燃料”。而且生物质能源相比煤炭、石油等，含硫量、含氮量低，灰分少，因此，使用过程中SOx、NOx和粉尘的排放水平远远低于传统化石燃料。因此,生物质是一种理想的清洁能源。但是，牛物质能源也有其不足，不管是秸秆、木材废弃物还是动物粪便，因为含氧量高，燃烧热值低（仅为煤的1/2,石油的1/3）。表2-1各种类型能源的几个指标⑻能源品种热值(MJ/kg)含硫量（%）灰分（%）密度(g/cmA3)生物质（干）14-160.1-03<70.9-1.1煤炭18-271-510-251.25-1.4石油36-420.06-0.80.05-0.50.8-0.9天然气36-43痕量■■■0.6-0.8在我国，依据来源的不同，可以将适合于能源利用的牛物质分为林业资源、农业资源、牛活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。牛物质能的利用主要有肓接燃烧、热化学转换和牛物化学转换等3种途径。牛物质的直接燃烧在今后相当长的时间内仍将是我国牛物质能利用的主要方式。在牛物质能源中，我国的秸秆资源十分丰富。因此木文选择秸秆的回收利用作为研究的切入点。2.2秸秆的品种、年产量和分布秸秆是成熟农作物茎叶（穗）部分的总称。通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油料、棉花、甘蔗和其它农作物在收获籽实后的剩余部分。农作物光合作用的产物有一半以上存在于秸秆中，秸秆富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等，是一种具有多用途的可再生的生物资源。我国是一个粮食生产大国，农作物秸秆资源十分丰富。从秸秆总量上看，三大粮食作物的秸秆所占比例最大，占约87%,其中玉米最多，占40.7%o各类秸秆所占百分比见下图。 图秸秆种类百分比从总量上看，我国幅员辽阔，太阳能资源丰富，又由于我国有13亿多人口，每年生产的作物和秸秆的资源总量巨大，我们利用相关数据，可初步测算秸秆资源的总量。秸秆生成量1=1其屮：n区域内农作物的种类0第i种农作物的产量*第i种农作物的谷草比表几种农作物及其谷草比⑴品种谷草比品种谷草比品种谷草比品种谷草比品种谷草比稻谷1.0玉米2.0豆类1.7棉花3.0麻类1.7小麦1.1其他1.6薯类1.0油料2.0糖类0.1根据《中国统计年鉴》的“主要农产品产量表”的相关数据，估算出我国各年农作物秸秆的资源量，结果如下：表232004-2007年我国各种秸秆资源量单位：万吨年份秸秆总量稻谷秸秆小麦秸秆玉米秸秆其他谷物豆类秸秆薯类秸秆棉花秸秆油料秸秆麻类秸秆糖类秸秆2004728421790910115260571639379535581897673318395720057503518059107192787316583668346917146742188945200677194181721193130321147334062701226057331511046200777382186031202330460139129242808228755431241219从表23可以看出，我国农作物秸秆资源非常丰富，2004-2007年间平均值约7.5亿吨。秸秆富含有机质和N、P、K、Ga、S等多种元素，是一种具有多用途的可再牛牛物质资源。以能源化利用为例，将秸秆资源进行标准煤的折算，可得出我国秸秆资源折合成标准煤的能源总量。表2-42007年我国各类秸秆资源折合能源量秸秆种类秸秆年产量/万吨秸秆的折标系数折合标准煤量/万吨稻谷秸秆186030.4297981小麦秸秆120230.5006011玉米秸秆304600.52916113其他谷物13910.05070豆类秸秆29240.5431588薯类秸秆28080.4861365 棉花秸秆22870.5431242油料秸秆55430.5292932麻类秸秆1240.50062糠类秸秆12190.441537合计7738237901从表2・4的数据可以看出，如果我们能将7.7亿吨秸秆充分利用，相当于每年少消耗3.7亿吨的标准煤，这将产生巨大的社会、经济以及环境效益。此外，秸秆资源的地区分布的特点是不均匀性，50%以上的秸秆资源集中在四川、河南、山东、江苏、河北、湖南、湖北、浙江等9省，西北地区和其他省分布较少。这其中，水稻主要在长江以南的各省份，小麦和玉米主要在黄河与长江之间，以及黑龙江和吉林等。2.2秸秆回收利用的主要途径秸秆回收利用的途径主要包括秸秆还田、用作饲料、能源化利用、工业化利用等。1、秸秆还田⑺。(1)机械直接还田，可分为粉碎还田和整杆还田两种。(2)覆盖还田，该种还田方式可以阻挡降水对地表的冲击，保护土壤结构，形成低温时的“高温效应”和高温时的“低温效应”。(3)堆泯腐熟还田，乂称高温堆肥，可解决有机肥短缺的现状。（4）过腹还田，指通过牲畜过腹排粪还田。秸秆还［□可以有效增加土壤屮的有机质含量，补充土壤屮的N、P、K和微量元素，改善土壤的理化性能，但也有效率不高等缺点。2、秸秆作饲料农作物秸秆，特别是小麦、玉米秸秆，因含有较丰富的碳水化合物以及一定含量的蛋口质等，可以成为牲畜的优质饲料，具有营养丰富、适口性好、消化率高等特点。大力发展秸秆饲料加工，不仅有利于畜牧业的发展，也可节省大量的粮食，具有巨大的社会和经济效益。3、秸秆能源化利用（1）秸秆气化⑺ 也称秸秆热解气化工程技术，指将干秸秆粉碎后，经气化炉热解、氧化和还原反应，转化为CO和H2等可燃气体，经净化、除尘、加压后，再输送给各家各户，作为燃料或生产动力。（2）秸秆制沼气指用秸秆和牲畜粪便等混合发酵制沼气，可以用于家户的煮饭和照明，也可与柴油混合使用。沼液沼渣，还是优质的速效肥。该种方式具有较高的经济、环境和社会效益。（3）秸秆发电⑼指秸秆直接燃烧供热发电，最早的秸秆电厂诞生于丹麦，我国通过引进、吸收世界先进技术，在全国各省，采用与国外公司合作的方式，建设秸秆发电企业。作为我国新能源和可再生能源发展纲要的重要组成部分，以及最大的节能环保项R、最大的支农项目，秸秆发电项目具有重大的社会经济影响。4、秸秆工业化利用包括秸秆栽培食用菌、制造建材以及其他工业化用途。目前我国每年产生的秸秆资源中，15%用于述田肥料及收集损失，24%用于加工成畜牧饲料，40%用于能源化利用，2.3%用于工业化利用【7】。其中高达18.7%的秸秆处于废弃状态，废弃的秸秆大多通过就地焚烧等方式处理，这些废弃的秸秆资源不仅是巨大的浪费，也产生了很大的环境问题，如能通过合理的引导，不管是从政策角度，述是从回收物流系统建设的技术角度，对这些废弃秸秆进行综合利用，不仅是一项巨大的惠农措施，也有很大的经济效益。图我国秸秆回收利用情况 3秸秆回收物流系统的构成我国农作物秸秆量广面大，对其进行综合利用是繁荣农村经济的必然选择，秸秆资源的综合回收利用需要一个高效的回收物流系统的支撑，以保证秸秆回收和处理的产业化发展。但由于我国目前的秸秆回收渠道不畅，回收物流系统尚不完善，导致秸秆资源的回收利用价值得不到实现，大量秸秆被丢弃、焚毁。本章从秸秆回收物流网络的构建出发，讨论了构建物流系统过程中需耍注意的几个问题。3.1系统构建的目标和原则3.1.1系统构建的目标构建秸秆回收物流系统的主要R的就是要在明确系统要素、结构和流程的基础上，对回收物流系统进行新建或重建，使新建的系统能够高效低成本的完成秸秆回收的功能。可归纳为以下两条：（1）确定秸秆资源回收利用过程屮涵盖的主体、客体及其他系统要素，并明确各要素的地位和作用。（2）归纳系统的结构，对已有的回收物流系统进行优化，采用成本较低的秸秆回收空间组织结构，最大限度地回收秸秆资源。（3）梳理系统的运作流程，提高秸秆资源回收利用率，减少秸秆资源废弃、焚烧的比例。3.1.2系统构建的原则首先，要遵循物流系统构建的一般原则：（1）优化创新的原则（2）充分利用资源的原则（3）实用和实效的原则（4）发展变化的原则其次，除了应遵循物流系统的一般原则外，还应遵循秸秆回收物流系统特有的原则。即减量化、再利用、再循环原则（“3R”原则）,“3R”原则是建设循环型 社会的基本原则，当然也是秸秆回收物流系统构建过程中需要遵循的。此外。在构建时，除了要求适当的政策支持和引导外，要充分利用市场经济规律，利用“看不见的手”，让市场自发组织建立。2.2秸秆回收物流系统的基本流程和结构从宏观角度看，秸秆回收物流系统分为两层：由农户、回收站、第三方和秸秆综合利用企业构成第一层，主要执行具体的秸秆回收的具体运营和操作。政府机构构成第二层，主要负责相关法律政策的制度和实施，起管理、监督、引导的作用。图3-1秸秆冋收物流系统的结构3.3秸秆回收物流系统优化研究3.3.1秸秆回收物流系统的成本构成根据秸秆回收物流系统的一般运作流程环节，系统在运作过程中会产生如下成本:(1)收购成本，指用于购买秸秆所需付出的成本，主要是付给农户，可以认为收购价格的主动权在回收方。(2)运输成本，指秸秆从农户运输到回收站以及从回收站运输到工厂过程中产生的成本。可以认为运输成本是运输的秸秆量、运输距离和秸秆压缩比的函数。(3)压缩成本，因为秸秆的密度低，直接运输将产生较高的费用，因此往往先对秸秆进行集中压缩处理，可以认为是压缩成本是秸秆量和压缩比的函数。(4)储存成本，可以认为其成本是秸秆量和储存时间的函数。 (1)回收站建设成本，包括人力成本、固定设施的购买、维护等。3.3.2秸秆回收物流系统优化过程中需要考虑的几个问题秸秆回收物流系统是一个复杂的系统，对其进行优化重构是一个很复杂的过程，木文将从三个问题出发来初步讨论其优化问题。(1)如何设置回收站？通过回收站收集秸秆，然后压缩后再运输到工厂，可以减少运输成本。但是设置一个回收站必然要进行投入，包括固定设施、车辆、人员等，还包括日后的维护，更新等。因此回收站如何设置才能较好的完成秸秆的收集和运输到厂是一个值得研究的问题。下章第一部分，比较了设置一个回收站、设置三个回收站、设置七个回收站在不同情况下的优劣。(2)回收站如何运行？下章第二部分，比较了三种方式的优劣，包括利用农户的家用拖拉机等设备进行送货上门，回收站专派收购人员上门收购(收购价格固定)，回收站专派收购人员上门收购(收购价格不固定)。(3)回收站和工厂是什么关系？回收站可以作为工厂的下属单位或部门，也可以是独立的第三方。下章第三部分将对这两种模式进行比较。 4秸秆回收物流系统的优化本章通过讨论第三章结尾处给出的三个问题，来讨论对秸秆回收物流系统的优化问题。4.1回收站设置问题研究在木节，我们将比较三种不同的回收站设置方式，比较其在回收相同秸秆量的情况下所费成木的异同。4.1.1基本假设（1）广泛性。农作物种植面积无限大，相应的秸秆资源分布无限大。（2）单一性。农作物品种单一，相应的秸秆资源的品种单一。（3）均匀性。假设秸秆资源分布均匀。特别的，本文假设秸秆分布密度为1。（如不做特殊说明，全文模型讨论均基于以上假设）4.1.2设置7个回收站时的成本构成在如图4・1所示的回收站设置模式中，我们设置了7个相同的回收站。其中，秸秆利用企业位于0点，在0点设置一个回收站，然后围绕着0点再分别设置6个相同的回收站，七个回收站的收集半径都是Ro（1）收集流程，回收站A】％从各自管辖的收集区域内收购秸秆，在回收站所在 地进行压缩处理，然后运往工厂。其中回收站0由于设置在工厂所在地，不进行压缩处理。由于我们只考虑收集和运输过程，因此忽略己压缩和未压缩秸秆到厂后使用时的差异。(2)参数假定P压缩率C】散装运输费用(单位重量单位距离)c2(p)压缩费用(单位重量)，是压缩率p的增函数C,P)压缩后运输费用(单位重量单位距离)，是压缩率P的减函数C0*R回收站建设费用A收购价格，假设能在价格A下回收所有秸秆(备注：我们假定回收站建设费用为初始投入系数C。与收集半径的乘积，即是收集半径的正比例函数。在相关文献中，有的文献假定初始投入为收集量的正比例函数。由于在本节中，我们考虑的问题是设置多少个回收站，如果也假定回收站建设费用为收集量的正比例函数，那么就体现不出在增加回收站个数的情况下所增加的人力、物力投入，因此，做出如上假设)(3)成本计算收购及散装运输所费成本=7j；2nx(A+Ci*x)dx=7nAR2+^C1*R3压缩秸秆所费成本=6nR2*C2(p)压缩后运输费用=6nR2*C3(P)*2R=12nR3*C3(P)冋收站建设成本=7CO*R总成本TC=7ttAR2+^C1*R3+6irR2*c2(P)+12nR3*C3(P)+7c0*RAC土/卄工TM冃71TAR2+竽C】*R3+6ttR2*C2(P)+12tiR3*C3(P)+7Co*R平均成本ac=,h成本/秸秆总車二』融=A+|c1*R+^C2(P)+yC3(P)*R+计由所得单位成本公式可以看出，平均成本由五部分组成，包括：秸秆收购价格A,散装运输成本扌C】*R,压缩成本fc2(P)，O/压缩后运输成^yC3(P)*R,回收站建设成本拾(4)优化分析令詈=0,得c2,(p)+2c3/(p)=0, 则可得此种回收站设置模式下的最优压缩率P* 令詈=0,得詛+烈(P)-岛=0,则可得最优回收半径心島詁4.1.3设置3个回收站时的成本构成图4・2设置3个回收站时的空间示意图在如图4・2所示的回收站设置模式中，我们设置了3个相同的回收站。并且假定在工厂所在地不设回收站。为了便于比较，我们假定其秸秆回收总量与图4・1相同，都为7EV,则7ttR2=3ttRi2,得R]2=?R2,l-R3*i3(1)参数假定如上(2)成本计算总成木TC=3j^12nx(A+C]*x)dx+7nR2*C2(P)+7nR2*C3(P)*^-+3C0*R1平均成本AC=总成本/秸秆总量3Q2nx(A+C1*x)dx+7nR2*C2(p)+7nR2*C3(p+3C0*Ri一7nR2=A+lSC1*R+6(P)+乎°3(p)*R+書氓该种模式下，平均成本同样由五部分构成，包括：秸秆收购价格A,散装运输成本等c】*R,压缩成本c2(P),压缩后运输成木容C?(P)*R,回收站建设成木豊**3V7TTK得C2‘(P)+寥(1)优化分析c3'(P)=0,则可得在此种回收站设置模式下的最优压缩率p 4.1.4设置1个回收站时的成本构成图4・3设置1个回收站时的空间示意图在如图4・3所示的回收站设置模式中，我们仅在工程所在地设置了1个回收站，也就是说，所有的秸秆都直接由农户到工厂，中间没有经过压缩环节。为了便于比较，我们假定其秸秆回收总量与图、图4・2相同，都为7ttR2,则7ttR2=ttR22,得R22=7R2,r2=V7R。（1）参数假定如上（2）成本计算总成本TC=f2hx（A+Ci*x）dx+C0*R2平均成本AC=A+呼C]*R+去31V7nR4.1.5三种模式的比较和讨论由于假定回收价格A|古|定，所以三种模式的成本差异主耍体现在运输成本、压缩成本和回收站建设成本上。（1）第一、二种模式比较。在假设压缩率一定的情况下，第一种模式的压缩前运输成本，压缩成本，压缩后运输成本都比第二种低，但是由于设置了较多的回收站，回收站建设成本上要高于第二种。两种模式的优劣还应根据具体的参数值进行比较，当压缩秸秆带来的运输成本减少高于新建回收站的建设成本时，应该优先选择第一种模式。（2）第一、二种模式与第三种模式比较。第三种模式由于只在工厂所在地设置了一个回收站，因此没有压缩过程，但是也因此节省了大量的回收站建设成本。此外，通过回收站设置简图可以发现，第一、二种模式下，在离工厂较近的地区存在着收集盲区，这将导致很大的浪费，相反，第三种模式则没有这种问题。（3）在现实的回收站设置过程中，回收站的设置方式非常多，我们应该通过事先的调研，获得秸秆分布和可获得量的真实情况，并根据秸秆运输成本和压缩率 的关系，得到最优压缩率。然后再根据这些参数的值来判断不同模式的优劣，选择最低成本的模式。3.2回收站回收方式研究木节将讨论回收站在回收秸秆过程中可供选择的几种模式，并进行比较。回收站的角色定位是在其辖区内，以尽量低的成本回收尽量多的秸秆，并将秸秆进行初步压缩处理，运往工厂。回收站在回收秸秆时，可以选择以下三种模式中某一种，即“农户送货上门”,“回收站以固定价格上门收货”，“回收站以变动价格上门收货”。3.2.1参数假定A收购价格G农户运输成本（单位距离单位重量）c2回收站专车运输成本（单位距离单位重量）P秸秆出站价格（由于只考虑秸秆从农户到冋收站这段冋收过程，此处的秸秆出站价格已剔除压缩、储存成本，本节假设P固定）c0初始投入系数，此处的初始投入主要指车辆购置费用，假定为秸秆回收总量的正比例函数。冋收站若选择“上门冋收”，则从农户处冋收秸秆后运输到冋收站时需要有相关的车辆配置。其余成本不在回收站回收秸秆的流程内，在此不予考虑。r冋收率备注：根据文献［3］,回收率的一般表达式为r=严c严l（A-Amin）+rmin,AminAmax_Amin为最低［Hl收价格对应于最低lH|收率gin，最高回收价格Amax对应于最高回收率rmax,回收率r为回收价格A的线性函数。考虑秸秆回收过程，因为秸秆对于农户同样由价值，因此我们假定Amin=0,rmin=0,即回收价格为0时回收率也为0,农户不会在不给予补偿的情况下免费将秸秆给回收站。为了简化运算，我们假定r=k*A,即回收率是回收价格A（此为农户实际获得的补偿额）的正比例函数。r*整体回收率，指回收站回收的秸秆总量占回收站辖区秸秆总量的比例，因为未被回收的秸秆往往被废弃或者就地焚烧，这既是对秸秆资源的浪费，也带来了环境污染等其他问题，因此本节将以整体回收率r*作为判别模式社会福利优劣的 一个依据。4.2.2'‘农户送货上门”在该种模式下，回收站不派员工和车辆去农户家收购秸秆，而是规定一个秸秆收购价格，由农户利用其自有车辆，将秸秆运送到回收站，运输费用将由农户承担。在这种模式下，离回收站越近的农户将有区位优势，他们将因为更高的实际收购价格(减去运输成本)而更愿意将秸秆出售给回收站，从而有更高比例的秸秆被回收，相反，距离回收站越远，更小比例的秸秆能够被回收。(1)在收购价格为A时，由收益与成木的关系式A=c/x,得最远收集半径为x=A/C1o则回收总量=j^/C1k(A-Cj*x)*2nxdx=y(2)此时，回收站利润n=^*^*(P-A)3C]令器0,得A=P代回上式，得rT=^*^*p4256C]疋yCl4C|在该种模式下，均衡状态时的整体回收率八=凹謬二字kR*44.2.3'‘回收站以固定收购价格A上门收购"在该种模式下，由回收站专派人员和车辆，走街串巷，以固定价格去农户家里收购秸秆。此时辖区内的所有农户出售秸秆获得的实际补贴都是相同的，因而各户的回收率也是一致的。而对于回收站来说，距离回收站设置点不同远近的秸秆，其回收成木是不同的。距离越远，单位秸秆所费运输费用越高，成本越大。(1)在收购价格为A时，根据成木收益公式P-A=R*C2,可得回收站将选择的最远收集半径。c2(2)此时，回收总量=nR2*kA车辆购置费=C(/回收总量=C°*kR2*kA支付的回收价格总额+运输费用=八kA*2ttx(A+C2*x)dx (1)由上式得 冋收站利润11=nR2*kA*P—J^kA*2tcx(A4-C2*x)dx—Co*nR2*kA代入R年，得n=g(P-A)2*AP-|A2-Co*A)令务=0,得A*=|[5P-9C0—J9P2—42C°*P+81C°2]在该种模式下，均衡状态时的整体Ih]收率r*=k*A*=[5P一9C0一^9P2-42C0*P+81C02]4.2.4"回收站以变动收购价格上门收购”在该种模式下，回收站收购秸秆的价格不固定，回收站可以根据成本收益的关系，对距离回收站不同远近的秸秆资源，开出不同的收购价格。距离回收站越近的秸秆资源，其所费运输成本越小，因而，回收站将收购更多这类秸秆，其开出的收购价格相较距离远者更高，相应的，其回收率也更高。(1)在最大收购价格为A时(即离回收站距离为0的秸秆的收购价格)，则距离为x的秸秆资源其收购价格厲满足P-A=P-A^-C2*x,则最大收集半径，bija^o处的点，得R=—°c2(2)此时，回收总量k(A-C?*x)*2nxdx单位秸秆的收购及运输成本=A车辆购置费回收总量=5*Iqk(A-C2*x)*2nxdx(3)由上式得回收站利润□=k(A-C2*x)*2irxdx*(P-A-Co)代入R*得□—A—Co)令缶0,得A=P-2o9kn1*—-*256C22(P-Co)4在该种模式下，均衡状态吋的整体冋收率冋收总鼠=kttR*24(P_Co) 4.2.5结果讨论（1）对比“农户送货上门”和“回收站以变动收购价格上门收购”两种模式,其利润表达式很接近，分别是n*=|?*^*P4和n*=|g^*（p-c0）4,由于在后一种模式下，回收站设置专业回收运输车队，其运输成本C2将小于农户利用自用车辆进行运输的成本C],这增加了回收站的利润（农户的运输成本C]虽不构成回收站的直接成本，但影响了农户的秸秆出售量，即回收率，从而影响回收站的利润）。但是设置专业回收车队还需花费一笔购置车辆的费用，因此这又导致后者的利润变小。从整体冋收率角度看，前者的整体冋收率F=^P大于后者的r*=^（p-44Co）,因此前者的社会效益更好，能回收更高比例的秸秆，使得废弃或焚烧产生的浪费和污染更小。而产生这一情况的原因从r*的表达式中可以看出，是因为C。的存在。回收站为了上门收购而设置专业运输车队，其车辆购置成本导致了回收站获得较小的实际出站价格（P・C。），因而倾向于更小的回收率。因此从社会角度看，在相同的秸秆出站价格（P）下，“农户送货上门”较“回收站以变动收购价格上门收购”更优，但回收站是否选择该种模式，还需看Co,C],C2的关系，当设置专业车队带来的C2较C]的节省不及车俩购置的支岀时，此时，回收站将选择“农户送货上门”模式，它将是对社会、对回收站都较好的模式。当设置专业车队带来的C2较C]的节省不及车俩购置的支出时，按照前文讨论，回收站将选择“回收站以变动收购价格上门收购”模式，但是如果我们在回收率公式ukA中加入宣传投资变量，例如r=（k+i广A,或者r=k*（i+A）o则宣传投资带来更大的回收比率，这可能使回收站在后一种情况下仍然选择“农户送货上门”模式。具体情况有待进一步研究。（2）对比“回收站以固定收购价格A上门收购”和“回收站以变动收购价格上门收购”两种模式，由于后一种模式下，回收站可以采取价格歧视的策略，因此，其利润总量肯定比前者更大。从整体回收率角度看，前者为£[5P-9Co-8^gp2—42C0*P+81C02],后者为扌（P-Co）,可以证明后者始终大于前者，也就是说，赋予回收站价格歧视的权利，不仅可以增加回收站利润，也可以提高社会整体福利。但是在现实中，这种价格歧视策略能否顺利实施，不管是政府政策原因，还是因为“不公”而在农户群体中产生非议，从而影响秸秆回收产业的持续发展，有待进一步研究。 4.3收站和工厂的关系问题研究木节将讨论回收站和秸秆利用企业在不同的相互关系下，秸秆回收利用过程有什么区别。回收站可以作为工厂的下属单位存在，作为专门负责秸秆回收这项业务的一个机构。也可以是独立的主体，作为农户这一秸秆生产者与工厂这一秸秆利用者之间的桥梁，在承担回收利用的中介的过程中，自负盈亏，以利润最大化作为自己的目标。4.3.1基本假设与参数设定（1）基本假设第一，假设冋收半径固定，为R。第二，假设秸秆转化为二次能源（比如电力或沼气）Z后的售价（上网电价或沼气批发价格）固定（2）参数假定A秸秆收购价格（假设回收站以固定价格从农户处收购秸秆）G散装运输成本d冋收站与工厂距离c2（p）压缩成本，其屮p为压缩率C3（P）压缩后运输成本，其屮P为压缩率备注：单位秸秆从冋收站运输到工厂的成本为C（p）=c2（p）4-c3（p）*d,可由C（p）=o,得最优压缩率代回C（p）,得C（pC0*R回收站建设成本（作为下属公司）Co^R冋收站建设成本（作为独立主体）P秸秆出售价格（当回收站作为第三方独立主体时）A沼气或电力等的出售价格Cm沼气或电力等的生产成本q沼气或电力等的转化率（例:单位秸秆转化为q度电） 如上图所示，回收站位于O点，其回收半径固定为R,工厂位于M点，和O点的距离为d 4.3.2回收站作为下属单位当回收站作为秸秆利用企业的下属单位时，其职责是收集秸秆，收集量和收集价格A由整个公司的利润最大化条件来制定。(1)回收站回收总量=nkAR2冋收总成本TC=Q2nx*kA*(A+C2*x)dx+C°*R+nkAR2*C(P)平均成本AC=A+|c2*R++C(P*)3TTKAK.(2)公司利润II=q*irkAR2*(A-Cm-AC/q)n=q*nkAR2*(A-Cm-A/q-|c2*R/q--C(P)/q)令务=0,得均衡状态秸秆收购价格A】*=扌(△—Cm)—扌C?*R—扌C(P)代回□,可得公司利润□；4.3.2回收站作为独立主体回收站作为独立主体时，回收站通过从农户处收购秸秆再转卖给工厂，赚取差价。工厂从回收站处的秸秆收购价格P根据工厂利润最大化条件来确定，回收站根据工厂给出的收购价格P,结合自己的利润最大化要求来确定收集量和收集价格Ao(1)回收站利润II=nkAR2*P-CPR2ttx*kA*(A+C2*x)dx—Coz*R令券=o,得回收站反应函数:a2*=|p-|c(p*)-|c2*r(2)工厂利润口=q*nkA2R2*(A-Cm-P/q)(A一Cm一P/q)q*irk(|p—|CPJ—|C2*R)*R2*令务=0,得丄厂定价函数：P*=f[C(P)+fc2*R+q(△—Cm)]代冋A2*，得均衡状态秸秆收购价格A2杯»(△-CQ-*C2*R-扌C(J)代回n,可得回收站利润和工厂利润口；2 2.3.3对比与讨论(1)从工厂利润角度看，对比两种模式下的工厂利润□；和□；，可以发现，当初始投入系数c0=cQr时，n*c0S此时，工厂虽然获取了全部利润，但利润总量却并不一定比委托给第三方高。因此，回收站将根据初始投入系数来决定是否将秸秆回收站的工作委托给第三方。(2)从社会福利角度看，由于我们以整体回收率作为判断依据，对比和A?**,可以发现A「=2*A2=根据r*=k*A,得「；=2*巧，即工厂自办回收站模式下，整体回收率是回收站作为第三方时的两倍。因此，工厂自办回收站较回收站作为第三方相比社会福利效应更好。(3)政策建议，从前两点可以看出，工厂自办回收站有着更大的秸秆整体回收率，因此，政府应该积极鼓励这种模式，但是由于初始投入系数的差异，市场经济条件下，秸秆利用企业很有可能选择将回收站外包出去，因此政府应该增加对秸秆利用企业的补贴，特别是增加其设立回收站的政策支持，例如，可以设立专项基金来支持回收站建设，对秸秆利用企业建立回收站提供优惠贷款和技术支持等等。4.4本章小节本章从三个问题岀发，探讨了秸秆冋收物流系统的优化问题，并提供了相应的政策建议。(1)回收站设置问题。对比了设置1个、3个、7个回收站三种情况下的秸秆冋收成本构成的差别。结果认为在一般意义上讲，设置冋收站可以通过压缩环节而节省运输费用，但也增加了建设回收站的成本。最优的回收站设置方式和个数应根据具体问题的具体数据来进行选择，并没有始终都是最优的方案。(2)冋收站运行问题。对比了“农户送货上门”、“冋收站以固定收购价格A上门收购”、“回收站以变动收购价格上门收购”三种秸秆回收模式下成本构成的差异以及整体回收率的差异。结论是，“农户送货上门”模式下，以整体回收率为判断依据的冋收站社会效益最好。而后两种模式下，如果冋收站拥有价格歧视的权利，则将选择“回收站以变动收购价格上门收购”模式，其利润量和整体回收率都大于后者。但是回收站最终选择“农户送货上门”还是“回收站以变动收购价格上门收购”，则由于具体问题的成本系数的不同而不同。 （3）回收站和秸秆利用企业的关系问题。对比了回收站作为下属单位和回收站作为独立的第三方两种情况下秸秆利用企业的利润差异和整体回收率差异。结论是，由于作为第三方的回收站往往有较小的初始投入系数，因而对于秸秆利用企业來说，将回收业务外包在某些情况下是较优的。但是从社会效益来说，作为第三方的回收站，其均衡状态下的整体回收率仅为作为下属单位的回收站时的一半,因此政府应该通过相关政策来鼓励秸秆利用企业自办回收站。 5结论与展望5.1结论木文首先通过查阅文献，对我国秸秆资源的品种、产量、分布、利用现状等进行了分析，然后针对秸秆回收利用中存在的问题，提出了需要一个高效的秸秆回收物流系统来支撑秸秆综合利用的产业化发展。为此，木文分析了秸秆回收物流系统建设的目标和原则，以及其基木构成。鉴于秸秆回收物流系统的复杂性和系统性，根据秸秆回收物流的特点，木文从三个问题出发，探讨了秸秆回收物流系统的优化问题，并根据研究结论提出了相应的政策建议。5.2展望正如结论屮所说，秸秆回收物流系统的建设和优化问题是一个复杂的系统工程，除了本文研究的内容，还有很多问题需要进一步研究。我们从本文研究的不足Z处岀发來展望进一步的研究：（1）本文在分析秸秆回收物流系统时，将主要精力放在了收购成本、压缩成本、运输成本以及回收站建设成本，忽略了库存和人力成本（仅粗略的将其归为回收站建设成本屮），进一步的研究应该将其细化，并理清其相互之间的关系。（2）本文在考虑回收物流系统优化问题时，过于理论化，未能提供一个实例来验证结论，进一步的研究可以选取代表性秸秆利用企业，通过分析其秸秆资源来源和周边秸秆资源分布状况，依据理论，设计或优化其秸秆回收物流系统。（3）本文在考虑秸秆回收时，是从静态的角度岀发的，但是作为一种产品，必然要受到市场供需波动带來的影响，因此针对秸秆回收的定价策略也成了一个值得研究的问题，譬如：什么样的定价策略可以带来最稳定的秸秆供给和最稳定的秸秆回收成本。（4）本文鉴于“秸秆回收物流系统设计”的主题，仅研究了“秸秆一回收站-工厂”，而秸秆作为一种生物质能源，其最终的冃的是要转化为一种产品投向市场，因此完整的秸秆综合利用应该是“农户一回收站-工厂一零售商一客户”，进一步的研究可以从该闭环供应链的角度來考察。一个可能的研究切入点是回收站和零售商的关系问题，以秸秆的沼气化利用为例，其沼气销售网络的设计，是否可以和秸秆回收物流系统进行相互匹配、公用，以及如何匹配、公用将是一个值得研究的问题。 参考文献[1]田云伟.秸秆综合利用模式及背景探讨[J]・农业技术与装备.2008.8[2]樊松，张敏洪•闭环供应链中回收价格变化的回收渠道选择问题[J].中国科学院研究生院学报.2008.3[3]任峰，刘应宗，牛东晓.农村生物质废弃物沼气化利用回收模式优化[J].农业工程学报.2012.1[4]崔和瑞，邱大芳，任峰.我国秸秆发电项目推广中的问题与政府责任及其实现途径[J].农业现代化研究.2012」[5]达庆历，黄祖庆等.逆向物流系统结构研究的现状及展望[J].中国管理科学.2004」2(1)⑹王胜曼.秸秆发电工程技术经济分析[D].河北农业大学.2008.6[7]罗平.秸秆回收物流系统构建及增值效益研究[D].北京交通大学.2009.6⑻周勇.清洁生物质秸秆能源研究进展[J]・应用化学.2005[9]邓晟，陈波.秸秆发电利弊分析[J].水利电力机械.2006[10]胡亚范，马予芳，张永贵.生物质能及其利用技术[J].2007.4[11]朱意秋.物流价值辨析[J].中国海洋大学学报(社会科学版).2006.2[12]王效华，冯祯民.中国农村生物质能源消费及其对环境的影响[J].节能技术与环境保护.2004.6[13]柳键.供应链的逆向物流[J].商业经济与管理.2002.6[14]朱道立，崔益明等.逆向物流系统和技术[J].复旦学报(自然科学版).2003.42(5)[15]达庆利，黄祖庆等.逆向物流系统秸秆研究的现状及展望[J].中国管理科学.2004」2(1)[16]黄芳，李宗平.可再用运输包装容器的逆向物流网络优化设计[J].物流技术.2005.4[17]孙明贵，郝冬梅等.回收物流管理[M].中国社会科学岀版社.2005.5[18]夏春玉，李健生.绿色物流[M].中国物资岀版社.2005.8[19]岳辉，陈宇.第三方逆向物流决策研究[J].物流技术.2004.6[20]MortizFleischmann.ReverseLogisticsNetworkStructuresandDesign.ERIMReportSeriesResearchinManagement.2001[21]GuideVDR,VanWassenhoveLN.Closedloopsupplychains.Interfaces.2000[22]GuideVDR,HarisonTP,VanWassenhoveLN.Matchingdemandtomaximizeprofitfromremanufacturing.WorkingpapersofCMS0.2001[23]LuuQuocDat,DoanThiTrueLinh,Shuo-YanChou,VincentF.Yu.Optimizing 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