吴军、张敏宇、尹文琪、王选、杨建良
(北京化工大学经济管理学院 北京 100029)
摘要： 为了优化能源结构，改善秸秆垃圾焚烧造成的环境问题，设计了新型供应链合作机制，研究了传统机制和合作机制下秸秆供应和供应链收益的变化。 首先，构建了传统机制下由农户、中间商、电厂组成的秸秆发电供应链模式； 其次，设计了基于“秸秆加工权转让合同”的一体化供应链合作模式； 最后通过数值算例分析了传统机制和契约机制下单位面积秸秆产量、秸秆转化系数和市场电价等系统参数对供应链绩效的影响。
-，介绍
我国是农业大国，秸秆生物质资源储量丰富。 2019年，我国秸秆产量达到11.5亿吨。 但有效利用的不到40%，其中用于燃料焚烧，废弃物率较高。 秸秆生物质的开发利用不仅可以改善能源结构云开·体育appkaiyun，促进秸秆发电企业的发展，而且有利于生态环境的保护。
生物质秸秆转化为电力的过程相对复杂，涉及农民、中间商、电厂、国家电网等相关方的协调运作。 供应链管理具有资源整合和系统集成的功能。 通过整合上下游企业，形成信息共享、协同运营的战略联盟。 因此，许多学者利用供应链管理方法来研究生物质秸秆转化过程。
对于生物质发电供应链，许多学者从几个不同的角度进行了深入的研究。 项目投资决策视角：梁革等 [1-2]分析了生物质发电供应链的组织结构、农户供应成本、心理倾向、秸秆收集、储运成本等影响决策的因素，发现不同的供应模式、不同的优惠政策有不同的效果。对供应链的激励和影响。 项目效益衡量视角：David 等人[3] 利用随机规划模型研究了成本和技术选择两个影响因素； 安内利亚斯·艾尔[4] 利用中断响应来检验运输成本、农户意愿和价格之间的关系 优化系统。 环境价值视角。 哈米德等人[5] 研究中分析了供给机制、能源公司定价和定位等因素，并提出了优化建议。 从博弈分析和产业发展的角度进行研究，重点关注秸秆发电供应链下游的联盟研究：曹海旺等。 文献[6]引入了企业与政府联盟的补贴机制来探索博弈均衡解决方案。 谭勤亮、崔和睿、孙景春等[7-9]利用协同进化、博弈机制、联盟博弈等方法探索农户、中间商、电厂运营中的优化机制。
进一步细分，在秸秆发电供应链制约因素研究中，文献表明，目前制约秸秆发电有效发展的主要问题包括原料供给不足[10]、发电成本高、发电量低等。效率高，设备维护成本高。 本文主要研究原材料供给不足的现象。 在改善原材料供给不足的机制设计方向研究中，钱志新、傅少川等人[10-11]等人提出从供应链供应、配送、生产等各个环节进行协调优化设计，主要针对供应商、发电厂和下游销售商。 开展企业间整合研究； 张国兴等. 文献[12]从产业发展的角度对政府提供的补贴政策和扶持企业进行了影响分析，以更好地调节企业收入。
现有文献主要关注秸秆发电供应链中原材料供应不足机制的优化，大多侧重于供应链约束分析或中间商与下游电厂联盟的优化，而较少关注秸秆发电供应链的上游农户和中间商。 商人提出新的机制设计。 基于此，本文设计了农户与上游供应链中间商之间的“秸秆加工权转让契约”，进而研究了农户、综合企业和电厂组成的新机制下的秸秆发电供应链，并进行了比较下面对其与传统机制的供应链进行对比分析。
2、上游秸秆发电供应链现状分析
（一）生物质能源秸秆生产现状分析
第二代生物质能源秸秆是指成熟农作物的茎、叶、穗的总称。 我国每年实际收集的农作物秸秆、麸皮、饼粕只有7亿多吨。 其中，玉米秸秆3.3亿吨（占总量的42.4%），小麦秸秆15亿吨（占19.7%），水稻秸秆1.2亿吨（占15.3%）。 这三种纤维素占全国纤维总量。 蔬菜产量77.4%以上，如表1所示。
由此可见，我国秸秆总产量丰富，以玉米、水稻秸秆为代表的秸秆资源尤为丰富。
（二）我国的由来
我国秸秆资源利用常见的方式有五种：①作为燃料资源燃烧，供应生产、生活能源； ②作为饲料喂养牲畜； ③ 多余的秸秆破碎后撒入田间，并还田。 提高土地肥力和营养； ④ 以源码为基础素材，免费使用； ⑤用作原料。 此外，其他领域还有一些利用方式，如秸秆气化、秸秆建材、秸秆乙醇等，如表2所示。
从表1和表2可以看出，秸秆资源丰富，但有效利用率较低。 秸秆的主要处理方法是丢弃或焚烧。
(3)秸秆资源转化利用特点分析
目前，秸秆资源转化利用过程具有以下特点：一是生产工艺简单，产量充足； 二是秸秆资源产量不稳定，受气候因素影响较大； 三是资源分布广泛、分散、整合程度低； 四是转化利用率低，是气候影响产量不稳定、经济补贴不足、采集加工保存技术落后、企业诉求不合理等多重因素共同作用造成的。
（4）秸秆发电供应链上游运营模式分析
我国秸秆发电供应链上游秸秆收集收购方式主要有四种方式[14]：一是收购公司与农户建立直接联系，例如生物质发电厂直接建立合同关系与农民一起完成收集。 任务。 二是收购公司经纪人与农户联系，合作收款； 个别经纪人充当电厂的“说客”，与农民取得联系，签订合同，获得收集到的秸秆，然后交给电厂。 三是公司与农户合作。 合作社签订合同，然后合作社与个体农户签订收购协议。 合作社通常由多个个体农户共同组建，独立运作。 四是企业与收购站通过协议沟通，收购站联系农户收集秸秆。
上述农民与中间商秸秆分开收集的方式凸显出以下问题：一是农民积极性低。 秸秆收割与秋粮种植同时进行。 秸秆堆积影响播种。 与此同时kaiyun开云官方网站，收割秸秆的劳动力往往处于农忙阶段。 同时，受运输成本和收购价格的影响，农民通常没有时间、精力、人力、物力将足够的秸秆资源运至收购方或中转站。 二是秸秆分流利用认真贯彻国家“秸秆还田”政策，方便生产生活。 大多数农民选择将秸秆资源粉碎深埋或作为燃料使用。 但下游秸秆发电厂长期缺乏可用秸秆资源。 ，使经营陷入尴尬的困境，限制了我国多地秸秆生物质发电企业的运营[15]。 三是收购价格低，多级降价，补贴有限。 价格的高低直接影响农民的积极性。 较高的机会成本和较低的收购价格，使得农民普遍放弃收集秸秆，集中种植秋粮。 四是破碎机械使用广泛，收集机械化水平低，效率无法保证。 如今云开·体育appkaiyun，玉米和小麦收割机可以同时收割农作物和粉碎秸秆。 粉碎后的秸秆含水率超过25%，不符合秸秆发电标准，大部分直接深埋或用作燃料。
综上所述，我们可以总结秸秆发电供应链上游的几个特点：一是目前秸秆发电供应链上游常见的原料采集和供应形式是农户和中间商独立经营，中间商按照市场价格收购农户。 手中的稻草没有合作机制，这里可以概括为单独运作。 其次，秸秆实际供应情况、资源转化率和收购价格成为影响秸秆发电供应链的重要因素。 因此，下一节的敏感性分析将重点考虑这些因素。 第三，文献显示，目前我国在运营的秸秆发电企业约有28家，其中大部分因原材料供应不足而陷入生产困难，这与我国充足的秸秆生产并不相符。 主要原因是：①农户秸秆资源充足，但由于秸秆利用分流、秸秆收购价格较低、秸秆收集季节劳动力有限等原因，秸秆供应有限。 ②负责收购秸秆的中间商收割的秸秆数量有限。 、秸秆发电企业供给能力有限； ③供给有限导致电厂利润低下，进一步提供了低廉的秸秆收购价格，降低了中间商和农户供应秸秆的积极性。
基于上述分析，本文提出基于“秸秆加工权转让合同”的供应链上游合作机制：中介机构通过获得秸秆加工权，从源头上保证秸秆收集量； 同时，通过一体化经营，降低成本、增加供给，促进经济发展。 增加利润，从而达到保证原材料供应、提升供应链各方利益的优化目标。
3.秸秆发电供应链模型
本文以秸秆生物质为对象，研究了由农户、中间商和秸秆发电厂组成的秸秆发电供应链：农户收集、储存秸秆； 中间商收集、储存、运输并销售给下游秸秆发电公司； 电厂采用直燃发电、气化发电、沼气发电等方式供电国家电网。 秸秆发电供应链总结如图1所示。
4、传统机制：农户与中间商分离模式
综上所述，目前农户与中间商未达成合作契约、各自独立经营的模式可以概括为分离模式。 构建目标函数时，①农民的收入等于秸秆数量乘以中间商的收购价格，减去运输和机会成本； ②中间商的收入等于收获的秸秆数量乘以电厂秸秆收购价格减去储存、运输和收购成本； ③发电厂的收益等于发电量乘以单位上网电价减去秸秆发电原料储存成本、发电成本和收购成本。 因此kaiyun开云官方网站，目标函数构造如下：
5、契约机制：基于合作契约的农户和中间商一体化模式
为了改善因农户不愿提供秸秆而导致原料供应不足的现状，本文提出了基于“秸秆处置权转让合同”的供应链上游合作机制。 构建目标函数如下：①农民收入等于秸秆量乘以秸秆加工权出让价格，再乘以奖励合同绩效系数； 2 一体化企业收入等于秸秆供应量乘以电厂收购价格，再乘以资源转化率减去储存费用和农民秸秆加工权转让补偿价值：③电厂收入等于发电量乘以国家电网单位电价减去存储成本、发电成本和购置成本。 一体化供应链如图2所示。
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6. 数值例子
(1) 参数赋值及模型结果分析
基于上面建立的传统机制和契约机制两种模型，我们对三方收益进行赋值并分析结果。 具体参数值可参考网上资料和文献[16]，如表3和表4所示。
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从表4可以看出，与传统机制和承包机制相比，承包机制下单位秸秆销售价格降低，最优供给增加，农户、综合企业、电厂的整体利润提高以及供应链的增加。 这是因为：①承包机制降低了农民的运输成本和机会成本，可以提供增加的秸秆产量，增加农民的收益； ②在承包机制下，一体化企业降低向农户出售秸秆加工权的价格，向电厂提供更多秸秆。 秸秆供应量增加，收入增加； ③电厂秸秆供应量增加，收入增加。 三方优化增加了供应链的总收入。
一体化企业达成合同的能力对供应链各方都有重大影响。 下面对一体化企业与农户达成合同的能力进行数值分析。 结果如表5所示。
从表5计算例的结果可以看出：随着履约能力的提高，①综合企业向农户收购秸秆的价格下降，这是一个有利的趋势； ②契约机制在保证供应链整体利润最优化的同时，促进集成企业利润增加； ③农户和电厂利润持续下降，一体化企业主导的趋势将为电厂带来利润危机； ④当综合企业具有绝对权威时，即β1=1时，综合企业中化工企业的利润达到最高值。 此时，农民和电厂的收入减少。 但同期农民收入值略高于现有分拆模式，而电厂收入则低于分拆模式。 这不利于电厂与综合企业之间的合作。 ，此时补贴政策建议重点关注电厂。
（2）单位面积秸秆产量、秸秆转化系数及电价弹性分析
对单位面积秸秆产量、秸秆发电转化系数和市场电价三个重要参数进行敏感性分析。 秸秆资源与作物产量相伴，受气候变化和作物生长条件影响，产量具有不确定性； 电厂因发电技术以及秸秆资源储存、运输过程中的劣化、损失等因素而产生最终的资源转化率； 同时，电价直接影响发电厂向供应商收购秸秆的价格。 因此，进行必要的敏感性分析有利于优化设计。
分析结果如表6-8所示。
从表6可以看出：随着单位面积秸秆产量的增加，①传统机制和承包机制下秸秆供给量均增加，且承包机制下增加幅度较大； ②单位面积产量的增加使得传统机制下秸秆供给量增加。 农民收购秸秆价格呈上升趋势； 承包机制下，由于农户仓储成本和机会成本降低，心理预期下降，收购价格呈下降趋势； ③ 与传统机制相比，契约机制让农民、中间商和电厂共同增加了供应链的整体收益。
从表7可以看出：随着电厂秸秆资源转化率的提高，①无论是传统机制还是承包机制，企业收购农户秸秆的价格均有所增加，但综合企业的增加较小； ②双机制秸秆供应量增加，一体化企业增幅明显； ③秸秆发电供应链三方及整体利润呈现上升趋势。
从表8可以看出：随着全国电价上涨，①无论是传统机制还是合同机制下，秸秆供应量均增加，且增量不断减少，直至达到最大供应量； ②两种机制下，农民利润依次增加，但增速逐步下降； ③两种机制下中间商、综合企业和发电厂的利润随着电价的上涨而增加，达到一定值后呈现下降趋势； ④ 整个供应链的利润增速随着电价的上涨而降低，直至达到一定值后呈下降趋势，这意味着电价的不受控制的增长将带来利润减少甚至减少的空间的可能性。供应链收入优化。
七、结论
本文首先分析了秸秆发电供应链上游的传统运营模式。 结果表明，我国秸秆产量充足，但资源收集利用率较低。 与此同时，秸秆发电企业面临着原材料供应不足的困境。 其次，基于秸秆发电供应链现状，构建了传统机制下的供应链模型，设计了新型征采合作契约机制，构建了契约机制下以综合企业为中心的供应链模型被建造了。 最后对传统机制和合约机制下的两种模型进行赋值并分析结果。 通过将承包机制与传统机制进行比较发现：①中间商降低了农户的收购价格，增加了秸秆的供应量，增加了供应链三方的利润和总利润； ②在分析企业履约能力的影响时可以看出，在保证供应链整体利润的前提下，一体化企业的利润随着履约能力的提高而增加，企业的收入也随之增加。农民和发电厂继续减少。 电厂收入低于传统机制模式。 此时建议外部补贴重点关注电厂； ③利用秸秆对单位面积产量、秸秆发电电能折算系数、市场电价三个重要参数进行敏感性分析，结果表明：①随着单位面积秸秆产量和秸秆资源转化的增加率来看，合同机制比传统的秸秆供应机制更加高效。 随着电量的增加，三方及供应链的总收入增加； ②随着市场电价上涨，三方及供应链整体利润增加。 但当电价上涨到一定值时，供应链优化的范围就会缩小甚至缩小。 结果。
