生物质原料供应链物流系统的成本优化模型研究

摘要

生物质直燃发电是一种成熟可靠的可再生能源利用形式，具有较为显著的经济效益和环境效益。我国拥有总量十分丰富的农林生物质资源，生物质发电具有十分广阔的发展前景。但是，由于生物质资源的自然分布不均且资源分布范围较广，导致了生物质电厂的原料收集困难，一定程度上增加了发电的燃料成本，影响了生物质发电的经济性。此外，生物质原料收集、储存、运输和配送的供应链物流系统具有复杂性的特点，生物质发电的大部分燃料成本和其在整个生命周期中额外的二氧化碳排放都产生于原料的物流环节。不合理的生物质电厂选址和生物质原料的供应链设计，一方面会使生物质原料在供应过程中产生较高的物流成本，影响生物质发电的经济效益;另一方面也会导致生物质原料供应链的物流系统二氧化碳排放增加，影响生物质发电的环境效益。
　　基于上述考虑，本文对生物质原料供应链的物流系统及其成本优化模型进行了深入的研究，旨在构建低碳可持续的生物质原料供应链物流系统优化模型，为生物质电厂的合理选址及其供应链设计提供科学的依据。首先，系统地梳理了供应链管理、物流选址方法及碳排放测度的相关理论，并对优化模型涉及的多目标优化问题进行了系统地分析，为优化模型研究和模型求解提供了理论依据;其次，基于对生物质原料供应链的物流系统总体分析，一方面对生物质原料供应系统及收集运输工具选择的研究确定了优化模型构建的框架，另一方面对生物质原料供应链成本构成及存在问题的研究确定了优化模型构建的方向;最后，基于多目标优化理论构建了生物质原料供应链物流系统的成本最小化模型和二氧化碳排放量最小化模型，并依据我国当前生物质发电的相关数据编制算例进行模型求解和模型优化效果分析。
　　研究结果表明:(1)生物质发电项目在建设选址过程中考虑相应的原料供应链物流系统成本可以有效降低生物质电厂的燃料成本。通过物流系统优化，不仅能够减少生物质原料的收储运成本，还可以提高生物质资源化利用率，保证生物质发电的整体经济效益。(2)不同生物质电厂选址方案的二氧化碳减排效果存在差异，生物质发电项目在选址过程中考虑原料供应链的二氧化碳排放有利于提高生物质发电的整体环境效益。(3)生物质电厂选址和供应链设计方案的经济性和环境性之间存在着明显的“效益背反”现象，在优化方案选择过程中，不仅需要综合考虑经济效益和环境效益，还需要考虑资源利用率和供应链弹性等因素。(4)将供应链的二氧化碳排放成本计入物流系统总成本后，并不影响生物质电厂的选址决策，因此生物质发电企业并不会主动选择低碳的电厂选址和原料供应链设计方案，需要政府参与指导并给予相应的补贴。

目录

声明

摘要

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究动态

1．2．1 生物质发电成本研究

1．2．2 生物质发电环境效益研究

1．2．3 生物质电厂选址模型研究

1．3 研究内容及方案

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

1．4 研究难点、预期成果及创新点

1．4．1 研究难点

1．4．2 预期成果及创新点

第2章 生物质原料供应链相关理论基础研究

2．1 供应链管理理论

2．1．1 供应量管理理论的发展

2．1．2 供应链管理的目标

2．1．3 供应链管理的意义

2．2 物流选址理论及方法

2．2．1 物流系统选址

2．2．2 物流选址的基本程序

2．2．3 物流选址的主要方法

2．3 碳排放的测度

2．4 多目标优化理论

2．4．1 多目标优化问题

2．4．2 多目标优化的帕累托解

2．5 本章小结

第3章 生物质原料供应链物流系统分析

3．1 生物质原料供应系统

3．1．1 生物质原料收储运模式

3．1．2 收集和运输工具选择

3．2 生物质原料供应链成本构成分析

3．2．1 生物质原料收获成本

3．2．2 生物质原料运输成本

3．2．3 生物质原料储存成本

3．3 我国生物质发电原料供应系统存在的问题

3．3．1 生物质原料供应成本因素

3．3．2 供应链物流系统环境因素

3．4 物流系统优化模型构建分析

3．5 本章小结

第4章 生物质原料供应链物流系统优化模型构建

4．1 生物质原料供应链物流系统成本优化模型

4．1．1 生物质原料收集成本模型

4．1．2 生物质原料运输成本模型

4．1．3 生物质电厂成本模型

4．2 生物质原料供应链的二氧化碳排放模型

4．2．1 碳排放因子的编制

4．2．2 二氧化碳排放模型

4．3 模型求解

4．4 算例分析

4．4．1 参数设置

4．4．2 计算及结果

4．4．3 结果分析

4．5 本章小结

第5章 研究成果和结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢