基于碳减排的农村沼气供应链构建与定价策略研究——以江西为例

摘要

在全球积极应对气候变化的背景下，积极发展农村沼气推动农业碳减排意义重大。农业特别是畜牧业是重要的温室气体排放源之一，发展农村沼气既可以回收甲烷，又可以提供清洁能源，是农业领域碳减排的重要途径。农村沼气在我国已有几十年的发展历史，积累了丰富的理论和实践经验，近年来我国利用清洁发展机制（CDM）和国内自愿碳减排（CCER）平台逐渐开发了一些农村沼气碳减排项目，然而目前农村沼气供应链存在结构不完整和主体不协调等问题，导致原料来源不稳定、产品市场化程度低和经济效益差等现象，严重影响了农村沼气实际的碳减排效果。在全国碳交易市场将于2017年启动的新形势下，如何充分发挥农村沼气碳减排作用引起了社会各界的高度关注，碳交易背景下如何优化农村沼气供应链结构和实现供应链主体协调等问题也亟待解决。
　　本文以农村沼气为研究对象，基于闭环供应链理论提出了农村沼气供应链的概念和特征；分析了江西省农业领域和生猪养殖碳排放现状；针对传统农村沼气供应链存在的主要问题，基于碳减排构建了新型农村沼气供应链，梳理了农村规模沼气供应链运行模式；实证分析了农村沼气碳减排项目案例，研究了影响江西省农村沼气碳减排的关键因素；分析了能源价格确定和内生两种条件下，不同回收模式的新型农村规模沼气供应链定价策略，针对碳市场价格随机条件下农村沼气发电供应链各主体的定价博弈进行了研究。本文的主要研究内容和成果有以下几个方面。
　　第一，在对国内外农村沼气相关研究进行梳理的基础上，归纳提出了农村沼气供应链的基本概念，总结了其具有的区域性、不确定性、增值多维性、节点交叉性等特征，提出了“户用沼气+碳交易市场”和“规模沼气（原料基地+能源生产商+能源销售商＋农户）+碳交易市场”两种新型农村沼气供应链结构，从供应链上游原料回收方式、中游工艺路线和下游产品利用方式等方面归纳分析了不同的农村规模沼气供应链模式。
　　第二，依据《省级温室气体清单编制指南》编制了2012年江西省农业领域碳排放清单，测算了江西省2004-2013年生猪养殖碳排放，分析了江西省生猪养殖户用沼气和规模沼气的碳减排潜力。结果显示：2012年江西省农业领域排放温室气体甲烷和氧化亚氮共计3432.74万吨二氧化碳当量，其中稻田甲烷排放1519.07万吨二氧化碳当量，农用地氧化亚氮排放833.13万吨二氧化碳当量，动物肠道发酵甲烷排放597.84万吨二氧化碳当量，动物粪便管理系统甲烷和氧化亚氮排放482.69万吨二氧化碳当量。江西省生猪养殖碳排放从2004年的271.40万吨二氧化碳当量上升到2013年的378.80万吨二氧化碳当量。
　　第三，对江西省农村沼气碳减排进行了实证研究。运用CDM方法学分别计算分析了江西省吉安户用沼气和汇得能规模沼气两个碳减排案例，基于江西省农村沼气发展现状数据，通过构建逐步回归分析模型实证分析了影响江西省农村沼气碳减排的关键因素，结果显示关键影响因素按程度高低依次为：生猪年末出栏数、技术服务人员数、生猪年末存栏数和政府补贴。
　　第四，研究分析了农村规模沼气供应链能源产品（如电力）价格确定、能源产品（如生物燃气）价格内生两种不同条件下，供应链各节点企业的定价策略。针对两种不同条件，根据三种模式（生产商回收、第三方回收和混合回收）分别建立分散决策下的农村规模沼气供应链定价博弈模型，并分别设计“收入-费用共享契约”对博弈效果进行改进，以使供应链总体效益达到集中决策的水平。比较分析了以上模型的博弈均衡结果，并分别进行了数值分析。结果证明：无论是价格确定还是内生条件下，采用生产商回收模式都更有利于原料的回收，供应链总体利润也最高；三种不同回收模式下供应链均可以采用收入-费用共享契约加以改进，提高供应链各节点利润的同时，实现农村沼气供应链总体效益的最大化。
　　第五，分析了碳交易市场特征与价格特点，研究了碳交易市场价格随机条件下农村沼气发电供应链的定价博弈。针对连续选择和离散选择两种条件下养殖企业和能源生产商之间的行为策略进行了研究，通过构建博弈模型得出养殖企业成为电力供应商、出售部分原料和出售全部原料给能源生产商三种行为策略选择的回收定价和碳市场价格条件。
　　综上所述，本文基于碳减排视角探究农村沼气供应链的构建和定价策略，引入碳交易从理论和实证两个方面开展研究，分析了农村沼气供应链的结构模式、碳减排潜力和关键影响因素，研究了不同条件下农村沼气供应链的定价博弈，希望能为政府和各利益相关方构建农村沼气供应链、实现碳减排提供参考依据。

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第1章 绪论

1.1 背景

1.2 研究目的和意义

1.3 概念界定

1.4 研究路线与内容

1.5 研究方法与工具

1.6 本文创新点

第2章 理论基础和研究综述

2.1 理论基础

2.2 研究综述

第3章 江西省农业领域和生猪养殖碳排放现状

3.1 江西省农业领域碳排放现状

3.2 江西省生猪养殖碳排放现状

3.3 本章小结

第4章 基于碳减排的农村沼气供应链构建与实证分析

4.1 基于碳减排的新型农村沼气供应链构建

4.2 江西省农村沼气碳减排案例分析

4.3 农村沼气碳减排关键影响因素实证分析

4.4 本章小结

第5章 能源价格确定条件下农村规模沼气供应链回收定价策略

5.1 问题描述及模型假设

5.2 集中决策下农村规模沼气供应链回收定价

5.3 能源生产商回收N模式下供应链回收定价

5.4 第三方回收P模式下供应链回收定价

5.5 混合回收H模式供应链回收定价

5.6 不同回收模式下定价博弈结果的比较

5.7 数值分析

5.8 本章小结

第6章 能源价格内生条件下农村规模沼气供应链定价策略

6.1 问题描述及模型假设

6.2 集中决策下农村规模沼气供应链定价

6.3 能源生产商回收N模式下供应链定价

6.4 第三方回收P模式下供应链定价

6.5 混合回收H模式供应链定价

6.6 不同回收模式下定价博弈结果的比较

6.7 数值分析

6.8 本章小结

第7章 碳价格随机条件下农村沼气发电供应链价格博弈

7.1 碳交易市场特征与价格特点

7.2 连续选择条件下农村沼气发电供应链价格博弈

7.3 离散选择条件下农村沼气发电供应链价格博弈

7.4 数值分析

第8章 结论与展望

8.1 研究结论

8.2 研究展望

致谢

参考文献

附录 江西吉安户用沼气案例碳减排量计算

攻读学位期间的研究成果