【摘 要】
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我国秸秆资源丰富,秸秆综合利用发展前景广阔。当前,以秸秆直燃发电为代表的秸秆燃料化利用暴露出燃烧率低、碳排放高等诸多问题,而秸秆饲料化得到了更多的重视。秸秆饲料化又被称为“秸秆变肉”,有效地促进了畜牧业的发展。秸秆综合利用是“变废为宝”的过程,但由于秸杆本身价值低廉而秸杆收储运成本高、综合利用利润低,实现秸秆综合利用难度大。本文以秸秆发酵饲料工程原料供应链为研究对象,设计合理的秸秆原料供应链,提高
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我国秸秆资源丰富,秸秆综合利用发展前景广阔。当前,以秸秆直燃发电为代表的秸秆燃料化利用暴露出燃烧率低、碳排放高等诸多问题,而秸秆饲料化得到了更多的重视。秸秆饲料化又被称为“秸秆变肉”,有效地促进了畜牧业的发展。秸秆综合利用是“变废为宝”的过程,但由于秸杆本身价值低廉而秸杆收储运成本高、综合利用利润低,实现秸秆综合利用难度大。本文以秸秆发酵饲料工程原料供应链为研究对象,设计合理的秸秆原料供应链,提高运作效率,在考虑碳排放的同时为秸秆饲料化工程降低建设和经营成本,对优化生物质原料供应链具有理论意义,对中国东北地区秸秆回收供应链网络规划具有实践意义和参考价值。本文的研究思路从确定性模型到不确定模型。首先提出了一个确定条件下的秸秆供应链选址模型,得出了考虑成本和碳排放双目标的选址方案、运输量和分配结果;进而在确定性模型的基础上,分析秸秆供应链不确定性,建立了考虑秸秆可收集量不确定性和设施失效的随机规划模型,对比了确定性模型和随机模型结果并进行了敏感性分析。本文主要研究工作与创新点主要包括以下三个方面:（1）从秸秆饲料化工程长期可持续发展的角度,分析饲料化工程以及其供应链的特性,建立多周期双目标模型确定秸秆供应链中收储设施数量、位置、运输计划等决策。对实地调研得到的吉林省四平市数据进行实证研究,利用Arc GIS系统缓冲区分析、叠加分析等功能处理四平市地图得到收储设施备选点。为了有效求解碳排放和成本两个单位不同的双目标模型,并更好描述碳排放与成本的关系,使用NSGA-Ⅱ启发式算法求解双目标多周期三级供应链模型,得到帕累托最优前沿,验证了模型的有效性和适用性。（2）在确定性模型的基础上,考虑秸秆原料供应不确定性和设施失效风险,建立了多周期三级秸秆供应链的两阶段随机规划模型。选址时,首先为收储设施备选点分级,然后分配每个级别的备选点,为收集点和发酵饲料厂准备替源收储设施,用以应对可能发生的原料供应量不足和收储设施失效。（3）使用改进的果蝇算法求解随机规划模型并进行分析。为求解不确定性模型,改进标准果蝇算法,在自适应步长策略的果蝇算法中引入了Pareto解集的非支配排序方法,将遗传算法的交叉变异和快速非支配排序引入果蝇算法,防止果蝇算法过快收敛、陷入局部最优。使用改进的果蝇算法求解随机规划模型,对比确定性模型和不确定性模型的求解结果,分析了不确定性对秸秆饲料化供应量的影响。在缺货的惩罚严重时,需要建立更多的替源收储设施,同时提高库存量以满足发酵饲料厂的原料需求。总之,本文研究了吉林省四平市秸秆饲料化工程供应链,通过实际算例论证了秸秆饲料化工程供应链成本和碳排放目标之间的关系。通过比较确定性模型和不确定性模型,对秸秆收储运进行了整体优化;通过不同模型的比较,能清晰地展示不确定性对于供应链的影响。结果表明考虑不确定性对于秸秆供应链设计十分必要,能够提高系统效率,降低供应链总成本,提高供应链应对设施失效风险的能力,促进桔秆饲料化可持续发展。
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