蘇世偉　陳妍　聶影

摘要：物流成本分析與優(yōu)化問題是供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)中各企業(yè)所關(guān)注的核心，對于生物質(zhì)燃料這一新興產(chǎn)業(yè)來說更是重中之重。依據(jù)供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)和生物質(zhì)原料生命周期理論將其物流成本分為收集成本、存儲成本和運輸成本3類進(jìn)行研究，得出以下結(jié)論：（1）生物質(zhì)燃料供應(yīng)鏈物流成本的研究對象與研究區(qū)域受到中國獨特的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)與經(jīng)營模式的限制；（2）國外研究學(xué)者對物流成本的定量化研究漸趨成熟，而國內(nèi)還處于方法借鑒與案例分析的階段，未來研究需要結(jié)合中國國情，構(gòu)建體現(xiàn)中國典型農(nóng)村區(qū)域及生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)特征的數(shù)量模型與研究方法；（3）生物質(zhì)燃料原材料特殊屬性以及運輸收集過程的不確定因素對物流成本影響相關(guān)文獻(xiàn)研究欠缺，這是國內(nèi)學(xué)者今后可能的研究方向。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)燃料；物流成本；收集成本；運輸成本；存儲成本；未來研究方向

中圖分類號： S216文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）15-0007-04

生物質(zhì)燃料作為一類新能源，可以緩解不可再生資源大量消耗和溫室氣體排放的嚴(yán)重問題。生物質(zhì)燃料生產(chǎn)與使用歷經(jīng)3代產(chǎn)品，第1代是生物乙醇和生物汽油；第2代是纖維素乙醇燃料；第3代是藻類生物質(zhì)燃料[1-3]。國內(nèi)外相當(dāng)重視生物質(zhì)燃料的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，2000年美國國會通過《生物質(zhì)R&D法案》，規(guī)定到2020年生物質(zhì)制取交通燃料要占燃料消費量的10%。歐盟在2002年發(fā)表綠皮書《朝著歐盟能源供應(yīng)安全的戰(zhàn)略》中指出，到2020年替代燃料將占到汽車燃料的20%，其中生物質(zhì)燃料占到8%[4]。

我國生物質(zhì)燃料的原料主要是稻麥秸稈等農(nóng)作物剩余物質(zhì)和林木生物質(zhì)剩余，其大部分應(yīng)用于沼氣供應(yīng)、生物質(zhì)發(fā)電供應(yīng)以及固體成型燃料和生物液體燃料供應(yīng)。其中，生物質(zhì)發(fā)電發(fā)展規(guī)模迅速，裝機(jī)規(guī)模以每年30%以上的速率增長，2013年農(nóng)林生物質(zhì)直燃發(fā)電項目并網(wǎng)容量420萬kW，生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)達(dá)到850萬kW[5]。國家林業(yè)局在《全國林業(yè)生物質(zhì)能發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》中估算我國林木生物質(zhì)能源潛力約180億t，中國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景可觀[6]。我國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展多年，但存在產(chǎn)業(yè)規(guī)模小和生產(chǎn)成本高的問題。產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展需求與原料零散供應(yīng)的現(xiàn)實矛盾，使得中國生物質(zhì)燃料供應(yīng)鏈物流成本研究顯得尤為重要。

本研究依據(jù)生物質(zhì)燃料的生命周期，將物流成本分解為收集成本、存儲成本和運輸成本3個部分，期望通過對國內(nèi)外文獻(xiàn)的歸納和總結(jié)，梳理3個類型成本的研究進(jìn)展，指明生物質(zhì)燃料供應(yīng)鏈物流成本的研究趨勢，為我國生物質(zhì)燃料供應(yīng)鏈的物流成本相關(guān)研究提供參考。

1生物質(zhì)燃料供應(yīng)鏈物流成本的衍生

生物質(zhì)燃料供應(yīng)鏈按照原料可分為油類、含糖或淀粉作物、木質(zhì)纖維素等原料為主的供應(yīng)鏈類型[7]，每種供應(yīng)鏈基本包含收割、收集、打包、運輸、烘干、儲存和預(yù)處理環(huán)節(jié)。筆者根據(jù)國外學(xué)者Rimppi等[8]和國內(nèi)學(xué)者張晟義[9]對生物質(zhì)燃料供應(yīng)鏈的相關(guān)研究，將生物質(zhì)燃料生命周期劃分為原料收集與選擇、原料加工及精煉和原料使用途徑3個階段，相應(yīng)的涉農(nóng)供應(yīng)鏈物流成本分解為收集成本、存儲成本和運輸成本，詳見圖1。

收集成本是農(nóng)林廢棄物、禽畜糞便以及能源植物等生物質(zhì)燃料原材料收集所耗費的成本，因為原材料的資源密度較低，收集成本是生物質(zhì)燃料物流成本的重要影響因素[10]。

運輸成本是從原材料收集地到精煉加工廠，再到發(fā)電廠或加油站等一系列過程中涉及有關(guān)運輸方式產(chǎn)生的成本。在供應(yīng)鏈管理中，運輸工具選擇和運輸成本受到技術(shù)、社會、環(huán)境、法律以及政策框架的影響。另外，運輸成本的影響因素還與運輸原材料的特性、運輸工具的承載力和倉庫加工點之間的距離相關(guān)。

存儲成本又稱為庫存成本，是生物質(zhì)燃料原材料收集后進(jìn)行存儲貯藏過程中所產(chǎn)生的成本費用。農(nóng)業(yè)生物質(zhì)原材料只有在其收獲季節(jié)才可獲得，在時間上限制了生物質(zhì)燃料的原料收集存儲[11]。另外從設(shè)備和勞動力角度來看，原材料資源需求呈現(xiàn)出季節(jié)性變動，進(jìn)而存儲空間上的成本增加。

2國內(nèi)外研究模型與研究方法比較

2.1國外相關(guān)定量研究文獻(xiàn)

由于物流成本是供應(yīng)鏈研究的重要部分，國內(nèi)外學(xué)者通過建立數(shù)學(xué)模型和定量研究方法實現(xiàn)物流成本的優(yōu)化，特別是生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)化水平較高的國外研究學(xué)者，在生物質(zhì)能源供應(yīng)鏈的物流成本定量研究方面貢獻(xiàn)突出，筆者在Science Direct中以“Biofuel+supply chain”為關(guān)鍵詞檢索出具有代表性的16篇英文文獻(xiàn)。

在收集成本的研究中，Thorsell等通過計算農(nóng)業(yè)機(jī)械成本，運用計算機(jī)程序模擬原材料的收集成本[12]；Mantovani等運用SLAM仿真語言對收集成本進(jìn)行了研究分析[13]；Higgins等結(jié)合澳大利亞的生物質(zhì)燃料基本現(xiàn)狀采用參與性研究方法，最終得出可以通過改進(jìn)收租的輪班制度和增加運輸基礎(chǔ)設(shè)施的利用率來減少收集成本[14]。

Gronalt等創(chuàng)建新型模擬供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)研究林業(yè)生物質(zhì)對運輸成本，估算了從林地→儲存基地→精煉廠的運輸過程中所有成本[15]；而Ravula等運用離散事件的計算機(jī)仿真程序和背包模型，以棉花為研究對象，模擬影響棉花物流成本的主要參數(shù)，確定了運輸系統(tǒng)下一階段各類參數(shù)[16]。

鑒于生物質(zhì)燃料原材料季節(jié)性和不易存儲的特點，國外相關(guān)存儲成本的研究較為欠缺。Grado等曾利用動態(tài)規(guī)劃模型，通過控制庫存變量的方式確立生物量收集策略以實現(xiàn)物流成本的優(yōu)化[17]。

2.2國內(nèi)相關(guān)定量研究文獻(xiàn)

與國外文獻(xiàn)相比，國內(nèi)研究主要采用定性描述方法，也有借鑒和參考國外研究學(xué)者的定量研究方法。筆者以“生物質(zhì)燃料+供應(yīng)鏈”為關(guān)鍵詞檢索“中國學(xué)術(shù)期刊數(shù)據(jù)庫”，選擇在中國生物質(zhì)燃料供應(yīng)鏈物流成本研究方面具有代表性的7篇文獻(xiàn)（表1）。

邢愛華等根據(jù)我國秸稈生物質(zhì)資源呈現(xiàn)島式分布的特點，建立了秸稈收集過程成本、能源消耗和污染物排放的數(shù)學(xué)模型，并對秸稈收集成本和能耗進(jìn)行敏感性分析，確定秸稈的臨界收集量[18]；曹溢等根據(jù)生物質(zhì)原料供應(yīng)鏈原理，建立了相對合理的秸稈收集成本計算模型，結(jié)合實際案例對模型進(jìn)行驗證和敏感性分析，最終提出降低收集成本的對策建議[19]；檀勤良等考慮農(nóng)戶個人收集和經(jīng)紀(jì)人收集2種模式，建立秸稈成本測算模型，并對收集成本進(jìn)行敏感性分析，發(fā)現(xiàn)收集半徑和經(jīng)紀(jì)人數(shù)量是秸稈收集成本主要影響因素[20]；劉崗等運用定積分微元分析法研究生物質(zhì)秸稈的收集成本，發(fā)現(xiàn)收集成本過高是生物質(zhì)氣化發(fā)電面臨的主要問題，提出可以通過提高生物質(zhì)轉(zhuǎn)化率來解決這一障礙[21]。endprint

相關(guān)的運輸成本文獻(xiàn)研究中，鮑香臺等運用Arena仿真模型模擬從收集點→中轉(zhuǎn)站→生物質(zhì)電廠的運輸過程的所有成本，研究了原料壓縮環(huán)節(jié)、預(yù)處理方式和車輛參數(shù)的變化對運輸系統(tǒng)產(chǎn)生的不同影響，得出壓縮是預(yù)處理中必不可少的環(huán)節(jié)，高效運輸方式的選擇也至關(guān)重要，并且壓縮比要適合當(dāng)?shù)厍闆r而確定[22]；吳金卓等建立了集收、儲、運為一體的生物質(zhì)燃料供應(yīng)鏈的集中型成本優(yōu)化模型，得出秸稈燃料收集站地址的合理選擇和運輸距離的減少是運輸成本的主要影響因素，而運輸車輛類型對成本影響相對較小[23]；俞宏德建立了燃料收集成本和收購站數(shù)量之間的函數(shù)關(guān)系，運用GIS模型確定收購站的選址方法，并利用EXTEND軟件計算了從收購站到電廠之間原料處理、燃料運輸?shù)认嚓P(guān)物流過程的離散仿真模型，最終得出最優(yōu)運輸方案[24]。

同樣，國內(nèi)相關(guān)存儲成本的研究也很欠缺。常春陽建立倉庫規(guī)模動態(tài)規(guī)劃模型，應(yīng)用SLP方法對倉庫平面布局設(shè)計并確定倉庫結(jié)構(gòu)，通過多種生物質(zhì)庫存控制非線性規(guī)劃模型，制訂生物質(zhì)發(fā)電廠可以選擇的系列庫存方案[25]。

3物流成本影響因素與研究對象的比較分析

物流成本類型的不同導(dǎo)致了成本影響因素也不相同，國內(nèi)外農(nóng)業(yè)林業(yè)種植情況以及地域地貌的的差異性使得國內(nèi)外研究對象存在明顯差異。筆者進(jìn)一步對上述16篇英文文獻(xiàn)和7篇中文文獻(xiàn)的成本影響因素和研究對象進(jìn)行對比，得出以下結(jié)論（表2）。

在收集成本的相關(guān)研究中，我國學(xué)者主要以秸稈原料的收集成本為研究對象，這是由于我國的農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)與國外存在很大差異。我國每年各類農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量高達(dá)6億～7億t，其中南方地區(qū)以麥秸和稻秸為主，占40%～60%[26]。國內(nèi)也有少部分研究涉及到其他生物質(zhì)原料，陳輝在研究中比較了不具有季節(jié)收購性的桉樹、具有季節(jié)性的玉米秸稈原材料以及堆積密度大的蔗渣、稻殼原材料的收集成本[27]。國外種植結(jié)構(gòu)多元化使得研究對象也更豐富，包括木質(zhì)纖維、玉米及玉米秸稈、低品質(zhì)甘草和和甘蔗等。Thorsell等對木質(zhì)纖維苯酚的收集成本加以研究[12]；Mantovani等對玉米、低品質(zhì)甘草和木屑這3種生物質(zhì)燃料原材料的收集成本進(jìn)行了研究分析[13]；Higgins等結(jié)合澳大利亞的生物質(zhì)燃料基本現(xiàn)狀，研究了澳大利亞主要生物質(zhì)燃料原料——甘蔗[14]。

學(xué)者們在運輸成本方面集中研究運輸過程中的影響變量。Caputo等從特定的車輛運輸成本、車輛能力等變量進(jìn)行研究，以評估物流運輸成本對生物質(zhì)能源行業(yè)利潤的影響[11]；Jekins等以生物質(zhì)能源系統(tǒng)為切入點，分析不同的生物質(zhì)燃料原材料收集和運輸成本，確定不同的生物質(zhì)能源系統(tǒng)合理的成本構(gòu)成比例[28]；Hamelinck等創(chuàng)立了國際運輸物流的概念，并研發(fā)了一種工具對生物質(zhì)能源供應(yīng)鏈的關(guān)鍵影響參數(shù)進(jìn)行評估[29]。國內(nèi)陳輝研究不同運輸材料與運輸工具對運輸成本的影響[27]；鮑香臺等研究不同預(yù)處理方式和車輛參數(shù)變化對整個運輸系統(tǒng)產(chǎn)生的影響[22]；吳金卓等指出要合理選擇秸稈燃料收集站地址以減少運輸距離[23]；俞宏德對收購站數(shù)量和燃料運輸成本的關(guān)系進(jìn)行研究[24]。

在存儲成本研究中國內(nèi)外研究學(xué)者集中于存儲方式的研究。陳輝總結(jié)了廠內(nèi)存儲和廠外存儲是目前常用的2種燃料存儲方式[27]；黎玉婷比較分析了開放式存儲、覆蓋式存儲、倉庫式存儲和厭氧式存儲這4種生物乙醇原料的存儲方法[30]；常春陽利用規(guī)劃模型對存儲地址進(jìn)行最優(yōu)布局[25]。國外學(xué)者Rentizelas分析了3種常用的存儲方式并將其運用到實際案例中比較其存儲效率，得出成本最低的存儲方式[31]。除此之外還介紹了存儲方式的組合應(yīng)用可以減少存儲空間，從而實現(xiàn)存儲成本的節(jié)約。

4現(xiàn)有研究的不足和進(jìn)一步研究展望

我國生物質(zhì)燃料供應(yīng)鏈物流成本的相關(guān)研究還存在諸多問題，如模型原創(chuàng)和定量化分析還相對欠缺、研究成果未能對生物質(zhì)燃料供應(yīng)鏈產(chǎn)業(yè)化發(fā)展形成有效的理論支撐。

首先，在收集成本研究中，我國主要是以水稻和小麥為主，因此稻麥秸稈占總量40%～60%，特有的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)決定了稻麥秸稈為學(xué)者們的主要研究對象[32]，而國外種植結(jié)構(gòu)更趨于多元化，研究對象更加豐富，玉米、甘蔗等其他秸稈也常見于相關(guān)文獻(xiàn)中。所以在未來我國生物質(zhì)燃料供應(yīng)鏈的物流成本研究中需要關(guān)注原材料研究對象的多樣化。

其次，由于國外大多數(shù)采用的是集中型大型機(jī)械化農(nóng)場經(jīng)營模式，因此國外學(xué)者在運輸成本的研究上能夠更好地借助于模型來得出優(yōu)化成本方案。而我國的農(nóng)戶經(jīng)營規(guī)模普遍較小且地塊分散，經(jīng)營模式和地域限制就使得國內(nèi)研究模型建立和數(shù)據(jù)收集受限；且地區(qū)之間的經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡決定了我國在短期之內(nèi)不可能實現(xiàn)像發(fā)達(dá)國家那樣的大型集體機(jī)械化農(nóng)場，相對來說，能夠形成量化的研究比較少。學(xué)者未來需要根據(jù)我國情況，建立適合中國經(jīng)營模式的計量模型，這樣也能夠為企業(yè)提供精準(zhǔn)的成本優(yōu)化方案。

最后，生物質(zhì)原材料的季節(jié)可用性與不易存儲性使其研究存在諸多不確定因素，導(dǎo)致國內(nèi)外存儲成本研究不足。未來學(xué)者研究過程中，需要將可能涉及到的某個或多個隨機(jī)因素考慮進(jìn)去，進(jìn)而提高研究結(jié)果的可行性和可靠性。例如，天氣隨機(jī)變量對原材料變質(zhì)、存儲地點、存儲周期和存儲成本影響分析，國家政府財稅政策、國際能源價格變量對原材料的生產(chǎn)和收集產(chǎn)生的影響等。

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