毕业论文-秸秆回收物流系统设计与评价

1、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

2、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straw recycling logistics system designand evaluationabstractchina, as a large agricultural

3、 country, has a rich biomass resource. the straw resource is an important component of it. straw has a high utilization value. but its inherent properties lead to a difficult problem of recove匚 so this paper studies on the problem of construction and optimization of the straw recycling logistics sys

4、tem.firstly, this paper analyzes the characteristic of straw, including its varieties, calorific value, total quantities and the distribution situations by arranging the relevant documentations and the data of china statistical yearbook. whafs more, the first part induction the use patterns of the s

5、traw, and analyses the problems of its recovery.secondly, by using the logistics system theory, economy theory and management theory, this paper proposes the objectives and principles of constructing straw recycling logistics system, and gives its basic process, structure and cost structure. at the

6、end of this part, this paper proposes three questions as the starting point of the optimization of the system.thirdly, this paper analyses the three questions, including: install of the recycle sites, the way the recycle sites operate and the relationship between the recycle sites and the comprehens

7、ive utilization of straw. and at the end of each question, this paper proposes the policy recommendations.finally, according to research findings, this paper explores the shortcomings, including: lack of empirical analysis, no detailed analysis of straw storage, etc. and accordingly further research

8、 directions are discussed.keywords: straw; recycle; logistics system目录摘要iabstractii1绪论111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

9、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

10、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271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

11、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1-1 2006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% 8 00% 6.00% 4.00%2.00% 0 00%图1-2 2006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

12、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

13、，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

14、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。

15、(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

16、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（b

17、iomass energy ）,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

18、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

19、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

20、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23 2004-2007年我国各种秸秆资源量单位：万吨年份秸秆总量稻谷

21、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

22、、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2-4 2007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7738

23、237901从表24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。(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

24、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）秸秆气化也称秸秆热解气化工

25、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

26、。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

27、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

28、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

29、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。3. 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

30、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。(5) 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

31、) 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

32、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41所示的回收站

33、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

34、，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=7 j；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

35、=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

36、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42设置3个回收站时的空间示意图在如图42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41相同，都为7ev,则 7ttr2 = 3ttri2,得 r2=?r2,l-r3*i 3(1) 参数假定如上(2) 成本计算总成木tc=3j1 2nx(a + c * x)dx+7nr2 * c2( p )+ 7nr2 * c3( p ) * - + 3c0*r1平均成本ac=总成本/秸秆总量3 q 2nx(a+

37、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*3v7 ttk得 c2(p)+寥(4) 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p4. 1.4设置1个回收站时的成本构成图43设置1个回收站时的空间示意图在如图43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

38、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42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= f 2hx（a + ci * x）dx+c0*r2平均成本ac=a+呼c * r+去31 v7nr4.1.5三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

39、 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

40、，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。4. 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”。4. 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

41、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, amin amax_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

42、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

43、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/c1 o则回收总量=j/c1 k(a - cj * x) * 2nxdx = y(2) 此时，回收站利润n=*(p-a)3 c令器0,得a=p代回上式，得rt=*p4256 c疋ycl 4c|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

44、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(3) 由上式得冋收站利润 11= nr2 *ka*p j

45、ka* 2tcx(a 4- 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 + 81c024.2.4 "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

46、，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，bijao 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 * iq k(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

47、)令缶0,得a=p-2o9kn 1 * - * 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*2 4(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

48、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（pc。），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

49、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。

50、从整体回收率角度看，前者为£5p-9co-8gp2 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

51、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（pc

52、0*r回收站建设成本（作为下属公司）cor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d4.3.2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=q 2nx * ka * (a + c2 * x)dx + c° * r + nkar2 * c(

53、 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

54、收 集价格ao(1)回收站利润ii = nkar2 *p-c pr2ttx * 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 | c p j |c2 * r) * r2 *令务=0,得丄厂定价函数：p*=fc(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；24. 3.

55、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* < n*2，此时，将回收站外包给第三方会使供应链 利润流出，因此工厂将选择自己办回收站进行秸秆回收工作，以得到全部的利润。 但现实情况是，当回收站作为第三方独立主体上，由于其专业化水平高，c0>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