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1引言
当代,在科学技术飞速进步和社会生产力高速发展的同时,人口激增、资源短缺、全球气候变化和环境污染等问题威胁着人类的生存和发展。在建设城市的过程中,我们必须重视生态环境,并将其置于与经济同等重要的地位[1]。我国建筑能耗占全社会总能耗的比重较大。低碳建筑作为实施可持续发展战略的任务之一,是我国可持续发展战略的重要组成部分。
2低碳建筑评估体系
低碳建筑是指高能效、低能耗、低污染、低排放的建筑体系,从建筑材料、设备到施工建造再到建筑物使用的整个生命周期内,采用生态建筑、节能技术、生态材料等,通过合理的开发强度,减少化石能源的使用,提高能效,降低二氧化碳排放量,实现建筑低碳化[2]。低碳建筑的主要特征为舒适宜居、采光通风、节能减排。
2.1低碳建筑评估方法
低碳建筑目前尚无准确定义,但从低碳经济是低能耗、轻污染的经济发展模式来看,低碳建筑是在建材生产、进行施工、使用建筑的过程中,提高能效、降低能耗、减少二氧化碳排放的建筑。低碳建筑就是绿色建筑的概念延伸。其评估方法是建立在对建筑全生命周期分析基础上的,概括起来主要有两种:清单列表法和生命周期分析方法,这两种方法都包括准则、评分指南以及等级标签三部分。从理论上说清单列表法是为业主、客户、设计人员、开发商、规划人员以及项目经理的使用而设计的。生命周期分析方法则适合那些能提供深入解释或针对建筑某个部分计算的专业人员。因此大部分发达国家都基于清单列表法形成了相应的低碳建筑评估认证体系。
2.2低碳建筑评估存在的问题
低碳建筑是指为人类提供一个健康、舒适的工作、居住、活动的空间,同时实现最高效率地利用能源、最低限度地影响环境的建筑物。低碳建筑遵循可持续发展原则,体现绿色平衡理念,通过科学的整体设计做到人文与建筑、环境及科技的和谐统一。它是实现“以人为本”、“人―建筑―自然”三者和谐统一的重要途径。因此对低碳建筑发展和评估的研究显得极为迫切。目前存在的问题主要有:
1)尚未形成一套简单、宜操作、国际通用同时评估结果之间没有可比性,不能更加有力地促进国际低碳建筑事业的共同发展。
2)现有评估体系在指标权重的设立方面,尚未找到一套公认科学合理的办法,因而对各指标项目的整体相关性反映不足或存在偏差。
3)在各单项指标的 “评估标准” 及 “评估方法” 方面所做的基础研究工作不足。
以上问题期待通过更多的研究工作去解决 ,但不可否认的是 , 低碳建筑评估是一项关系到低碳建筑健康发展的重要工作。
3低碳建筑评估的实现
低碳建筑评估实质上是通过对人的碳排放,人通过使用建筑、消耗能源而排放二氧化碳而进行的。建筑只是人耗能的平台。对建筑碳排放的评价,要用强度指标,即建筑使用者人均碳排放指标。建筑的碳排放源有两个,即土地利用和能源利用。
在土地利用中,新开发的土地使大量原来作为碳汇的植被被破坏,原先能够作为碳中和的农田被占后不能复原;旧城改造的土地,大量拆除的旧建筑和由此产生的建筑垃圾也会产生碳排放。我国建设用地的碳排放强度达到204.6t CO2 当量 / hm2。但目前我国城市人均用地面积达到133m2/人,远远高于发达国家人均2282.4 m2/人和发展中国家人均 83. 3 m2/人的水平 [3]。
在能源利用中,能源低碳化,即能源结构的低碳,需要在城市和社区层面解决。根据研究[4],消耗每t标准煤的碳排放系数K (当量CO2 )为:
K =α×3.765 +β×1.432 +γ×0.912 +δ×0.01
式中α,β,γ,δ分别为煤炭、石油、天然气和无碳可再生能源占总能源消费的比例,α+β+γ+δ =1。要降低 K值,可以采取以下措施:
1 ) 降低煤炭、石油在能源消费中的比例;
2 ) 改善能源转换技术,降低碳排放;
3)适当增加天然气比例;
4)大大增加无碳可再生能源风、光、核、水规模化应用比例。
通过建筑利用中的人均碳排放指标和建筑设备用能过程碳减排效率来评价低碳建筑,充分考虑了土地利用、能源利用和建筑使用者等影响建筑碳排放的主要因素。其中,人均碳排放指标越小越好,碳减排效率越大越好。
4结束语
总之,国际低碳建筑评估体系的建立与评估方法的发展正处于一个快速发展和不断更新完善的时期,目前已经取得了有益的经验,但也存在许多问题,期待通过更多的研究工作去解决。不可否认的是,低碳建筑评估是一项关系到低碳建筑健康发展的重要工作 ,世界许多国家和地区都开始和继续在这一领域积极研究、探索和实践着,相信各国的实践经验能够对我国的相关工作起到很好的借鉴作用。
参考文献
[1]. 刘卫东,陆大道,张 雷,等. 我国低碳经济发展框架与科学基础[M]. 北京:商务印书馆,2010. Liu Weidong,Lu Dadao,Zhang Lei, et al.Framework and Scientific Basis for the Development of Low-Carbon Economy[M]. Beijing:Commercial Press,2010.
[2]. 李启明,欧晓星. 低碳建筑概念及其发展分析[J]. 建筑经济,2010(2):41-43.Li Qiming,Ou Xiaoxing. Analysis of the Definition and Development of Low Carbon Buildings [J].Construction Economy,2010(2):41-43.
我国随着工业化进程的加大,经济的发展突飞猛进,但是随之而来的是环境的污染,为了实现经济的可持续发展,低碳经济作为作为实现可持续发展的基础和战略选择,低碳旅游就是在这样的大背景下产生的。低碳经济给低碳旅游的发展奠定了基础,同时,低碳旅游的开展也得到了人们的积极响应。但是尽管这样,在低碳旅游的实际操作过程中,仍旧会出现许多问题和不足,所以,要想实现可持续化发展,在低碳旅游这条路上还有很长的路要走。
一、低碳旅游发展的优势
(一)低碳旅游的内涵
低碳旅游,顾名思义,就是降低在旅游经济发展的同时减少碳排放量或者是其它对环境有污染的污染物排放,以此来保证经济和环境的同步发展。在低碳旅游的过程当中,最直接的含义就是在旅游活动中把二氧化碳的排放量降到最低,低碳旅游不仅对旅游资源的开发和规划提出了新的要求,而且对游客在旅游的过程当中也对低碳排放作了要求,这些要求要求旅游者们在旅游过程中的衣食住行都要是实现节约能源,降低对环境的污染。
除了减少污染物的排放,对旅游景区的的文物也要进行充分保护,并且要尊重当地人的生活方式,低碳旅游从某从某种意义上来说,他不仅是一种理念,更是对环境保护的措施。这种措施在一定程度上影响着中国人的旅游方式。
(二)低碳旅游是生态环境的升级
生态旅游的定义只是处于一定的范围之中,并不广泛,但是低碳旅游却是一种具体的,任何情况下都可以对低碳进行计算,从而可以通过一定的设施进行碳排放的补救。而且生态旅游一般是指旅游目的地本身的生态环境就很好,被外界的干扰少,比如一些自然保护区或是生态公园;而低碳旅游则是表明是在所有的旅游活动中都要实现低碳旅游,因此,范围较广。
二、低碳旅游发展的困境
低碳旅游毕竟是一种新型的旅游方式,还没有较为深入的影响到旅游者们,所以在低碳旅游前期的发展过程中势必会遇到一些困难,使低碳旅游陷入困境。
(一)旅游者对碳排放认知的困境
旅游者们在旅游的时候存在着“碳排放跟旅游业有什么关系”这一疑问。由于碳排放对气候的变化具有潜伏性和长期性,旅游者们认为碳排放对旅游环境的破坏在未来,同时,旅游具有流动性,所以当地人是首先是遭遇者。而且,旅游者对气候变化意味着什么也不是很明确,所以就造成了旅游者的减碳意识和实际的行为存在着很大的差别,对碳排放所造成的问题责任也得不到明确。人们都是优先考虑自己的利益,所以,这样看来,低碳旅游实施陷入旅游者碳意识不高的困境。
(二)旅游业碳足迹测度的困境
在实行低碳旅游的过程中,虽说对碳的排放可以进行测量,但是在实际操作中,到目前为止,还没有一个国家对此提出相应的检测措施,而且对碳足迹的检测方法也是不一样的,要知道不同的额测试方法对碳足迹的影响各不相同,对于是否为间接排放、是否是建筑的过程中排放的还是工厂的生产设备所排放的这些界定都存在很大的困难。
(三)旅游业碳补偿措施有效性的困境
首先是植树造林,这是一种普遍的碳补偿措施,但是植树造林是一项耗时耗力的巨大工程,对碳排放的补偿不能立竿见影,因此,这种方法虽然存在一定的可行性,但是对当前的当前的碳补救仍然存在较大争议。其次是能源工程补偿措施,对可再生能源的研发和利用一直以来都备受关注,但是这个还是关乎经济成本问题,很多企业或者是个人都存在着“节能不节钱”这一心理,所以用新能源的利用补偿现有的碳排放依然是问题。
三、低碳旅游发展的策略
(一)加强低碳旅游的宣传
人们已经习惯了以前的旅游方式,因此,针对低碳旅游这一新兴的旅游方式,还是要加大宣传力度,让低碳旅游深入人心,并鼓励人们做第一个敢吃螃蟹的人,同时,清楚人们对低碳旅游的误区,从大局出发,从可持续发展出发。
(二)统一碳足迹测量口径
在碳足迹的测量上也要进行规范和统一,对测量结果的有效性和准确性要反复研究,运用自上而下或是自下而上的方法,对碳足迹进行间接或是直接的检测。
(三)加大环保能源的适用范围
政府应该对低碳旅游的能源使用进行立法,对可再生能源进行一定的扶持,使再生性能清洁源能够适应人们的使用需求,以此来满足人们低碳底旅游的需要。
四、结语
中图分类号:F1245;F224 文献标识码:A 文章编号:1001-8409(2016)06-0043-06
Abstract:This paper studies the supply chain with one supplier and one manufacturer. And then, it proposes a twostage stackelberg model to analyze the impact of supplier involvement on the emission reduction, in this stackelberg model the supplier is leader, the manufacturer is follower. At the same time, it analyzes and compares the optimal decisions of supplier and manufacturer in the case of supplier involvement and supplier not involvement. At last, a numerical method is used to analyze the impact of carbon tax and carbon emission sensitivity on the optimal decision.
Key words:carbon tax; carbon emission; stackelberg game; carbon emission sensitivity
1引言
近年来,由碳排放所导致的气候变暖问题越来越受到政府、企业以及社会的关注[1]。从京都议定书的签订到巴黎气候大会,西方发达国家在降低碳排放方面取得了显著的成果[2]。2015年6月中国提交的《强化应对气候变化活动――中国国家自主贡献》,确立了到2030年单位国内生产总值碳排放比2005年下降60%~65%,降低碳排放将成为我国企业在生产运作过程中不可忽视的一个重要因素。
碳税规制是降低碳排放的有效手段之一,是目前采用较为广泛的一种碳排放政策。Jensen等和Bruvoll等分别计算了碳税对碳排放影响,研究发现虽然他们设置了不同的碳税税率,但结果显示碳税对降低碳排放有显著影响[3,4]。西方发达国家开始逐步实行碳税规制,并取得了显著成果[5]。同时随着低碳经济的逐步发展,消费者的低碳意识越来越强,消费者愿意为低碳产品支付更高的价格,碳税的逐步开征也给企业带来了一定的减排压力[6]。基于以上两个方面的共同作用,越来越多的企业开始关注减排工作,定期公布减排成果,并制定下一阶段的减排目标,企业的减排工作越来越重要,是企业面临的重大问题之一。
本文主要关注供应商参与对减排决策的影响,相关的研究体现在两个方面,第一方面是碳排放政策下企业的生产决策问题,杜少甫研究了在确定的市场需求的情况,外部碳排放政策下企业的生产优化[7];在此基础上Zhang等进一步研究了随机需求下的企业生产优化[8];Hua等和Song等主要研究了碳排放政策下的企业最优订货策略[9,10]。第二方面是关于碳排放政策下供应链的运作与协调问题,Benjaafar等在供应链优化模型中考虑碳排放因素,研究显示合理的供应链运营决策对降低碳排放有积极作用[11];程永宏和熊中楷以制造商和零售商组成的供应链作为研究对象,分析了集中和分散决策两种情况下制造商和零售商的最优减排量,同时也分析了碳税税率对最优减排量的影响[12];Hoen等在把碳排放作为供应链运输方式选择的一个重要标准,研究了碳排放政策是如何影响供应链运输方式的[13];谢鑫鹏和赵道致提出了三种供应链上下游企业减排的合作策略,研究结果发现完全合作的减排合作策略能够在获取较高利润的同时实现减排效果最佳[14]。
综上,以往的研究主要分析外部的碳排放政策是如何影响企业和供应链的运作管理,以及为了获取最大利润企业应如何选择减排策略,而关于供应商参与对减排决策的影响的研究却很少。供应商所提供的半成品是企业最终产品的重要组成部分,碳排放量直接影响最终产品的碳排放,影响产品的价格,因此供应商是否减排,如何减排直接影响制造商的减排决策,同时制造商的减排决策也会影响供应商的减排行为,因此本文在制造商减排的基础上分别分析供应商参与和不参与减排情况下制造商与供应商的最优决策,同时分析碳税税率和碳排放敏感度对决策的影响。
2问题描述
本文的研究对象是由供应商和制造商组成的两级供应链,其中供应商向制造商提供半成品,制造商负责生产制造产品,然后把这些产成品销售给消费者。随着近年来消费者环保意识的逐步增强,越来越多的消费者愿意购买低碳产品,愿意为低碳产品支付更高的价格,所以制造商愿意进行减排投资。而此时供应商有两种选择,分别是不进行减排投资和减排投资,如图1所示。图1供应商与制造商组成的两级供应链网络结构
为了研究需要,本出如下假设:①供应商和制造商有足够的生产能力;②该供应链只生产一种产品;③供应商和制造商生产单位产品的碳排放是固定的;④政府根据碳排放量征收碳税,不考虑碳税减免等情况;⑤产品碳排放的相关信息对于消费者是公开的,消费者可以准确了解到产品碳排放的相关信息。
定义相关符号及含义如下:σs和σm表示减排前供应商和制造商单位产品的碳排放量、es和em表示供应商和制造商单位产品的碳排放降低量、w表示半成品的价格、cs和cm表示供应商和制造商产品的生产成本、ls和lm表示供应商和制造商减排投资成本系数、t表示碳税。同时根据相关文献假设,本文设供应商和制造商的减排投资成本分别为12lse2s和12lme2m。
随着消费者的环保意识越来越强,越来越多的消费者愿意购买低碳产品,愿意为低碳产品支付更高的价格,本文假设产品的碳排放降低量为E,等于供应商和制造商碳排放降低量之和,消费者对碳排放的敏感度用d表示,可以得到此时产品的市场价格为p=a-bQ+dE。用下标s表示供应商,下标m表示制造商,上标ND表示供应商不减排情况下,上标YD表示供应商减排情况下。
3模型分析
31供应商不参与减排时企业的减排决策
在由供应商和制造商组成的两级供应链中,供应商与制造商的力量在大多数情况下是不对等的,双方多数情况执行的是斯坦伯格博弈。第一阶段,供应商先决定半成品的价格;第二阶段,制造商根据产品的市场信息、消费者需求以及供应商确定的半成品价格,去确定产品的产量以及减排水平。本文采用逆向归纳法进行求解,先求出制造商产品的生产量和减排量,然后再求出供应商半成品的价格。
由于供应商不参与减排,产品碳排放的降低量等于制造商碳排放的降低量,即E=em,所以当供应商不参与减排时,产品的价格为p=a-bQ+dem。此时制造商的目标函数为:
结论1:供应商不参与减排时,制造商对半成品的采购量与制造商减排量正相关;制造商对半成品的采购量与供应商提供的半成品价格负相关。
制造商对半成品的采购量与减排量正相关意味着当制造商投资减排时,随着制造商减排量的不断上升,制造商应该增加半成品采购量。这主要是随着制造商减排量的不断提高,产品销售价格也会随之越来越高,单位产品的利润随之升高,因此为了获取最高利润,制造商会提高产品的产量,因此就会增加原材料的采购量。制造商对半成品的采购量与供应商提供的半成品价格负相关意味着供应商可以通过降低半成品价格的方法来刺激制造商提高半成品的采购量。
结论2:供应商不参与减排时,供应商提供半成品的价格与制造商的单位生产成本和碳排放负相关,与供应商的单位生产成本与碳排放正相关。半成品价格与政府收取的碳税之间的关系主要取决于供应商与制造商生产产品的初始碳排放量有关,如果供应商初始碳排放量大于制造商的初始碳排放量,则半成品价格与碳税正相关;如果供应商的初始碳排放量小于制造商的初始碳排放量,则半成品价格与碳税负相关。
结论3:供应商不参与减排时,制造商的减排量与制造商和供应商的生产成本、制造商和供应商的初始碳排放量负相关,与消费者对碳排放的敏感度正相关。同时制造商的减排量随着碳税的增加先增加后降低,这主要是因为当碳税较小时,此时碳税成本与减排成本相比相对较大,企业刚开始减排相对较容易,所以此时企业选择增加减排量对企业比较有利;随着碳税的逐步增加,企业的减排压力越来越大,当减排量达到一定程度时,企业的减排成本超过碳税成本,所以此时企业选择降低减排量对企业比较有利,所有此时企业减排量开始逐步下降,因此可以看出:碳税不是越高越高,碳税在一定合理范围内能够促使企业减排,但是如果碳税过高,只会给企业增加经营负担,并没有起到减排的作用。
32供应商参与减排时企业的减排决策
供应商参与减排时,第一阶段供应商先决定半成品的价格以及减排量;第二阶段制造商根据产品的市场信息,消费者需求以及半成品价格和供应商减排量去确定产品的产量以及减排水平。采用逆向归纳法进行求解。
由于供应商参与减排,所以产品的碳排放的降低量等于制造商与供应商碳排放的降低量之和,即E=em+es,此时产品的价格为p=a-bQ+dem+es,制造商的目标函数为:
结论4:供应商参与减排时,①制造商的最优减排量与供应商的减排量正相关;②制造商的最优减排量与供应商提供的半成品价格负相关;③制造商向供应商半成品的采购量与供应商的减排量正相关;④制造商向供应商半成品的购买量与半成品价格负相关。
结论4中制造商的最优减排量与供应商的减排量正相关说明供应商的减排对制造商的减排有激励作用,供应商可以通过提高自身减排量来引导制造商提高减排量。制造商的最优减排量与供应商提供的半成品价格负相关主要是因为当供应商提供的半成品价格上升时,制造商的生产成本增加,为了获得较高利润,制造商只能通过降低减排量来降低生产成本,所以随着供应商提供的半成品价格逐步升高,制造商的减排量降低,两者负相关。由于产品的最终销售价格与供应商和制造商的减排量正相关,所以供应商参与减排能提高产品价格,这样也就提高了制造商生产单位产品的利润,所以制造商为了获得最高利润就会增加半成品的采购量,同时产品价格随着供应商减排量的增加而提高,制造商制造单位产品的利润也会随着供应商减排量的增加而提高,所以制造商半成品的采购量与供应商的减排量正相关。制造商对半成品的采购量与供应商提供的半成品价格负相关意味着供应商可以通过降低半成品价格的方法来刺激制造商提高半成品的采购量。
供应商根据制造商的采购量和减排水平来确定半成品的价格和减排水平,供应商的目标函数为:
结论5:供应商参与减排时,供应商提供的半成品价格与自身的减排量直接的关系主要取决于消费者碳排放敏感度与碳税之差,如果消费者对碳排放的敏感度与碳税之差大于0,则半成品价格与供应商减排量正相关;如果消费者对碳排放的敏感度与碳税之差小于0,则半成品价格与供应商减排量负相关。这主要是因为当消费者对碳排放的敏感度与碳税之差大于0时,此时供应商降低碳排放所导致制造商采购量增加而给供应商带来的利润增加幅度小于供应商降低碳排放的成本和碳税支出,所以此时供应商需要提高半成品价格来获得最优利润。如果消费者对碳排放的敏感度与碳税之差小于0,此时供应商降低碳排放所导致的制造商采购量增加而给供应商带来的利润大于供应商降低碳排放的成本和碳税支出,所以为了获取最优利润,供应商通过降低半成品价格来刺激制造商增加采购量,进而获得最佳利润。半成品价格与政府收取的碳税之间的关系主要取决于供应商减排后的碳排放量与制造商的初始碳排放量,当供应商减排后的碳排放量大于制造商的初始碳排放量,则半成品价格与碳税正相关;当供应商减排后的碳排放量小于制造商的初始碳排放量,则则半成品价格与碳税负相关
为了比较碳税和消费者的碳排放的敏感度在两种情况下对供应商与制造商各决策变量以及利润的影响,使用算例分析的方法来对这些参数进行灵敏度分析。令a=110,b=08,lm=200,ls=250,σm=3,σs=5,cm=3,cs=4,分析碳税对供应商与制造商各决策变量以及利润的影响时,令d=05,碳税t在3~10的范围内变化。分析消费者的碳排放敏感度对供应商与制造商各决策变量以及利润的影响时,令t=5,消费者的碳排放敏感度d在01~1的范围内变化。
从图2到图7所示的算例分析结果既验证了上文的一些结论,同时还发现了一些新的规律:
(1)供应商与制造商的减排量随着碳税的上升先增加后减少,随着碳排放敏感度的上升逐步增加,同时供应商参与减排时制造商的减排量高于供应商不参与减排时制造商的减排量。供应商与制造商的减排量随着碳税的增加先增加后减少,这主要是因为当碳税较小时,此时碳税成本与减排成本相比相对较大,企业刚开始减排相对较容易,所以此时企业增加减排量对企业比较有利;随着碳税的逐步增加,企业的减排压力越来越大,当减排量达到一定程度时,企业的减排成本超过碳税成本,所以此时企业降低减排量对企业比较有利,所有此时企业减排量开始逐步下降,因此碳税不是越高越好,碳税在一定合理范围内能够促使企业减排,但如果碳税过高,只会给企业增加图3碳税与碳排放敏感度对制造商减排量的影响
负担,并没有起到减排的作用。同时供应商参与减排时制造商的减排量高于供应商不参与减排时,说明供应商参与减排对制造商减排有一定引导作用。
(2)供应商与制造商的减排量与消费者的碳排放敏感度正相关。随着消费者碳排放敏感度的增加,供应商与制造商的减排量都逐步增加,这说明当消费者能够充分意识到降低碳排放的好处时,供应商和制造商都会主动降低碳排放,进而起到保护环境的作用。同时也说明了政府一方面要制定合适的政策;另一方面也要通过宣传来提高消费者的碳排放意识,使消费者能够充分意识到降低碳排放的好处,达到降低碳排放的目的。
(3)供应商与制造商的利润随着碳税的升高而降低,随着消费者碳排放敏感度的升高而增加。随着碳税的不断上升,供应商和制造商的生产经营成本不断增加,在其他情况不变的条件下,成本的上升必然导致供应商和制造商利润的下降,所以供应商和制造商的利润随着碳税的升高而降低。随着消费者碳排放敏感度的增加,消费者能够接受产品的市场价格越来越高,因而供应商和制造商单位产品所获得的利润就会随之升高,在市场需求不变的情况下,供应商与制造商的总利润就会越来越高,所以供应商与制造商的利润随着消费者碳排放敏感度的升高而增加。
(4)供应商参与减排情况下的利润高于供应商不参与减排情况下的利润;在碳税相对较低的情况下,供应商参与减排情况下制造商的利润高于供应商不参与减排情况下的利润,但是随着碳税的逐步升高,供应商参与减排情况下制造商的利润反而低于供应商不参与减排情况下的利润。供应商参与减排情况下的利润高于供应商不参与减排情况下的利润说明供应商参与减排对其比较有利。而对于制造商来说,在碳税相对较低的情况下,供应商参与减排对制造商比较有利,此时制造商应该采取相应的措施来激励供应商减排。但是随着碳税的逐步增加,供应商的减排压力越来越大,当减排量达到一定程度时,供应商的减排成本超过碳税成本,供应商会通过提高半成品价格的方法将成本转移给制造商,所以此时如果供应商参与减排向制造商转移的成本比供应商不参与减排向制造商转移的成本高,所以此时供应商参与减排情况下制造商的利润反而低于供应商不参与减排情况下制造商的利润。图7碳税与碳排放敏感度对供应商利润的影响
1模型构建
1.1目标函数的构建
本文基于低碳经济理论,分别设定2005、2020年为基准年和预期年,以预期年的碳排放总量最小为优化目标,影响低碳经济发展的预期年各行业经济增长量作为优化模型的决策变量,构建基于结构减排的不确定性低碳经济发展碳排放总量控制优化模型,选取我国在哥本哈根会议上承诺的2020年单位GDP温室气体减排目标、社会经济增速不变、行业经济增长量等作为约束条件,运用区间规划数学方法进行模型求解。模型目标函数具体表达如下:
1.2约束条件的选取
在约束条件的选取过程中,温室气体减排目标约束为我国在哥本哈根会议上承诺的2020年单位GDP温室气体排放量较2005年降低40%~45%的减排目标;预期年社会经济总量约束以2005年经济增长总量为基准,参考近年来我国经济增长速率,考虑金融危机等经济因素的影响,以保守经济增速预测2020年经济增长总量;行业经济增长量约束,以2005年各行业经济值为基准,以各行业保守经济增速预测2020年行业经济增长量。(1)温室气体减排目标约束:(Ii=1ΣPi0±+Ii=1ΣExi±×ΔPi±ΔEi±)/Ii=1ΣExi±≤C0/E0×(1-η±)(2)社会经济总量约束:Ii=1ΣExi±≥E0×(1+δ±)n(3)行业经济增长量约束:Exi±≥AE0andExi±≥AB01.3决策变量及参数的意义(1)决策变量。模型选取各行业经济增长量作为决策变量,并以区间形式表示。(2)参数。f±:预期年的碳排放总量,万t;C1±:不同行业预期年的碳排放量,万t;PF0±:农、林、水利业基准年的碳排放量,万t;ExF±:农、林、水利业预期年经济总量,万元;ΔPF±/ΔEF±:农、林、水利业单位经济增长量的碳排放量,万t/万元;PG0±:采掘业基准年的碳排放量,万t;ExG±:采掘业预期年经济总量,万元;ΔPG±/ΔEG±:采掘业单位经济增长量的碳排放量,万t/万元;PH0±:制造业基准年的碳排放量,万t;ExH±:制造业预期年经济总量,万元;ΔPH±/ΔEH±:制造业单位经济增长量的碳排放量,万t/万元;PI0±:能源生产与供应业基准年的碳排放量,万t;ExI±:能源生产与供应业预期年经济总量,万元;ΔPI±/ΔEI±:能源生产与供应业单位经济增长量的碳排放量,万t/万元;PJ0±:建筑业基准年的碳排放量,万t;ExJ±:建筑业预期年经济总量,万元;ΔPJ±/ΔEJ±:建筑业单位经济增长量的碳排放量,万t/万元;PK0±:交通运输业基准年的碳排放量,万t;ExK±:交通运输业预期年经济总量,万元;ΔPK±/ΔEK±:交通运输业单位经济增长量的碳排放量,万t/万元;PL0±:销售住宿餐饮业基准年的碳排放量,万t;ExL±:销售住宿餐饮业预期年经济总量,万元;ΔPL±/ΔEL±:销售住宿餐饮业单位经济增长量的碳排放量,万t/万元;PM0±:其他行业基准年的碳排放量,万t;ExM±:其他行业预期年经济总量,万元;ΔPM±/ΔEM±:其他行业单位经济增长量的碳排放量,万t/万元;PN0±:居民日常生活基准年的碳排放量,万t;ExN±:居民日常生活预期年经济总量,万元;ΔPN±/ΔEN±:居民日常生活单位经济增长量的碳排放量,万t/万元;E0:基准年社会经济总量,万元;η+:预期年的碳减排目标,无量纲;C0:基准年的碳排放总量,万t;δ±:预期年社会经济增速,无量纲。
1.3模型参数
模型参数均取自国家统计局出版的中国统计年鉴,其中,C1±~C9±分别代表九大行业,表1为各行业基准年经济总量、能源消耗量等模型参数。
2模型求解及分析
2.1模型求解结果
在模型参数及约束条件输入后,利用Lingo11.0软件求解预期年各行业经济总量、碳排放量,并计算预期年的单位GDP碳排放量(表2)。
2.2模型结果分析
将基于结构减排的不确定性碳排放总量控制优化方案下预期年的单位GDP碳排放量与基准年单位GDP碳排放量以柱形图形式表达,如图1所示。结合图1和表2分析可知:(1)基于结构减排的不确定性优化方案下,预期年的碳排放总量控制在[273274.96,288285.27]万t之间,单位GDP碳排放量为[0.48,0.50]万t/万元,较基准年单位GDP碳排放量有明显降低,能够保证在2020年实现37.07%~41.08%的降低幅度,但仅有不确定性优化上限能够达到我国在哥本哈根会议上承诺的2020年单位GDP温室气体减排目标。(2)基于结构减排的不确定性优化方案中,各行业单位GDP碳排放量降低幅度均较为明显,下降值最大的行业是建筑业、销售住宿餐饮业和农林牧渔水利业,表明以上行业相比其他行业具有经济效益好、碳排放量低的优势,若积极推广低碳能源应用、低碳饮食习惯和低碳消费方式,大力发展低碳社区,能够十分有效、显著地降低单位GDP的碳排放量,亦可弥补其他行业低碳发展的不足。(3)所有行业中,交通运输业、制造业和能源生产供应业单位GDP碳排放优化量较基准年的降低比重低于整体单位GDP碳排放降低值的均值,其中,交通运输业的单位GDP碳排放量降低幅度最低,表明此行业碳减排阻力很大,同时,新能源、新技术在交通运输业的推广不仅面临着技术难题还有成本压力,若不从技术上突破、大力扶持公共交通事业,单位GDP碳排放量较难有大幅度降低。
1.缺乏针对低碳物流的发展政策
物流业作为国家发展的十大振兴产业之一,国家已有相应的发展规划,如《物流业调整和振兴规划》、《农产品冷链物流发展规划》、《商贸物流发展专项规划》等,但仍缺少针对物流行业的碳排放机制的政策扶持和碳排放标准的制定。相关政策的缺失必然会降低食品冷链物流企业对低碳运营管理的积极性。
2.物流业碳排放统计指标太泛化
笔者在查阅有关物流业能源消耗以及碳排放情况时发现,统计年鉴中关于物流行业的碳排放指标极少,且物流业与诸多行业混在一起进行统计,无法得知物流业在各个环节中碳排放的真实数据,更无从得知冷链物流碳排放各项统计指标,给各位学者研究低碳物流造成很大不便,严重影响了低碳物流的发展速度。
3.完整的食品冷链物流体系尚未形成
中国的食品冷链虽然已经有了一定的规模,但尚未形成完整的体系。目前除冷冻食品情况稍好外,多数肉类、水产品、豆制品以及奶制品在运输和销售的过程中并未采取任何冷冻措施,冷冻食品有时也因为部分产品流入集贸市场拆散零卖,冷链存在中断现象。当下低碳的环保理念提倡降低损耗、避免浪费,而食品的流通过程中任何一个环节若处于常温状态,必然会造成一定的损耗,显然与低碳理念背道而驰。
4.冷链物流技术与设备闲置
目前中国诸多食品冷链物流企业已经购置了较为先进的冷链物流技术和设备,但普遍存在利用率不高及闲置问题。通过实地调研,笔者了解到存在这种问题的真正原因有两点:一是运行这些技术与设备会产生大量成本,如能源的消耗以及操作人员培训成本等。二是由于中国是人口大国,劳动力资源丰富,致使人工成本远低于设备的运行成本。基于以上两点原因,企业仍更乐于使用传统冷链物流方式来降低运营成本。冷链物流技术与设备的闲置不仅造成了资源的浪费,更加不符合低碳运营管理的理念,同时也阻碍了中国冷链物流的发展。
5.食品安全意识淡薄
如今一些食品供应商以及物流企业为了降低物流成本,经常违规操作,使人为冷链物流断链现象屡见不鲜,归根结底是缺乏食品安全意识。如多数零售企业都缺少专门用于低温食品的装卸场所以及存在冷藏食品堆放不规范,影响制冷效果的现象。一些物流企业通过租用个人的冷藏车以降低物流成本,从而增加了食品冷链物流断链的危险,很多批发市场露天经营且运输方式只是简单的敞篷车或金杯车加冰,这些行为无一例外地对食品安全产生了极大的威胁。低碳时代需要企业拥有更多的社会责任感,只有加强食品安全意识才能更好地促进企业低碳运营管理的发展。
6.缺少供应链脱碳意识
尽管低碳一词已经渐渐融入人们的生活,但很多食品冷链物流企业并没有意识到低碳经营管理与企业未来的生存与发展有什么直接关系。在没有能源能力的情况下,很难使企业产生供应链脱碳意识,更无法就食品流通过程来制订供应链脱碳计划与目标。食品冷链物流企业在运营过程中很少意识到测量温室气体排放量的重要性,尤其在能源消耗比较大的环节上,如食品储存冷藏冷冻设备、运输过程中使用的交通工具等都缺少相应碳排放的测量与计算。
二、发达国家食品冷链物流低碳运营管理的经验
20世纪30年代,发达国家就致力于开始发展食品冷链物流,经过数十年的经验积累与摸索,已经形成了完整的现代食品冷链物流体系。欧美发达国家食品的冷链物流量已占国内销售总量的50%以上,日本食品物流中已有98%通过冷链物流,并且在食品冷链物流低碳运营管理上也为中国提供了较好的学习经验。
1.建立完善的政策与标准
为更好地推广新能源交通工具的使用,美国政府采用了税收优惠的政策。1975年美国就颁布了《能源政策与节约法》以规定生产轻型卡车、小轿车公司平均燃油经济性标准,对达不到燃油经济性标准的汽车生产商进行罚款和征收高油耗税。在低碳交通领域,美国制定了发展战略和规划以及严格的碳排放标准。日本颁布的《新综合物流实施大纲》同样也促进了建立适应环保要求的新型物流体系的物流业的发展,主要手段是减少大气污染排放以及对可利用的资源进行再生利用。
2.物流协会充分发挥作用
发达国家的物流协会将政府和企业有机地结合在一起,对完善物流业管理过程起着至关重要的作用。不仅可以通过多样的宣传方式让企业多了解政府的方针和政策等,还可以代表企业的利益对相关政策提出意见,以促进其更加完善。如2003年欧洲成立了冷链协会(CCA),其中会员公司多达48家,同时为了规范冷链物流行业标准,协会建立了冷链物流质量指标(CCQI),从而大大减少冷链物流中的浪费。
3.建立现代冷链物流体系
发达国家政府认为,冷链物流质量安全体系的建设不容小觑,因此从食品的生产、加工、销售、包装、运输、储存等一系列过程都制定了较为详细的标准和规定,同时对进出口食品也有严格的把关措施。如美国、加拿大通过制订食品安全监督计划(FSEP)较好地实现了冷链物流全过程的食品安全控制和管理。
4.先进的冷链物流技术
发达国家冷链物流企业通过技术创新大大提升了行业的整体水平,技术创新体现在冷链物流的各个环节中。如法国发明出一种餐饮业的“冷链”新技术,不仅可以将提前制作的食品妥善保存直至供应给餐饮场所,还可以抑制食品中致病细菌或微生物的繁殖。再如美国推出了一种新的冷链包装技术,即温度保护,此工艺可以确保温度敏感性食品在运输过程中长时间处于低温状态。
5.共同配送策略
美国、日本等发达国家广泛采用共同配送策略,它具有避免重复、交叉运送问题,提高车辆装载率和运输效率,降低物流成本,缓解城市交通拥堵及降低由于货运交通带来的环境污染等优势。如日本7-11便利店将物流路径集约化转变为共同配送系统,按照不同的地区和食品类别划分,组成共同配送中心。自实施共同配送后,其门店每日接待的运输车辆数量从70多辆下降为12辆。
6.深入推进物流企业的低碳理念
国外很多企业意识到低碳理念对企业今后的发展起到至关重要的作用,所以将低碳理念植入到企业运营过程中的各个环境中去。如美国Con-way运输公司通过培训驾驶员以掌握节油技巧,从而降低车队运行速度,以及采用翻新汽车拖架、设计运输网络等方式以降低碳排放。再如大型零售商沃尔玛,通过优化网络设计,实现回程载货、拼装集运,从而减少运输里程数和碳足迹;沃尔玛的配送中心全部采用新型节能灯,比普通灯可节约20%~30%的能源,仓库自然采光并安装空调热能循环利用系统。
三、促进食品冷链物流低碳运营管理的对策与建议
基于中国食品冷链物流低碳运营管理存在的问题以及发达国家的相关经验,笔者提出以下对策与建议,以改善中国食品冷链物流低碳运营管理情况。
1.运用价值工程方法来降低运营成本
价值工程是通过各相关领域的协作,对所研究对象的功能与费用进行系统分析,不断创新,旨在提高研究对象价值的思想方法和管理技术。价值工程已经在物流成本控制方面有较为广泛的应用,食品冷链物流作为附加值较高的物流业务,降低其运营成本具有重要意义。将价值工程方法引入到冷冻加工、冷冻储藏、冷冻运输和冷藏销售等环节中进行价值分析,从而找出降低食品冷链物流的运输成本、仓储成本、惩罚成本和管理成本等运营成本的有效途径。
2.拓展价值工程公式以推进低碳运营管理
价值工程的拓展公式是指将碳排量代替价值工程基本公式中的寿命周期成本,从而探求出如何以最低的碳排量,可靠地实现必要功能,最终提升产业价值。食品冷链物流的各个环节都是由制冷设备的“硬件”和管理方面的“软件”构成的,两个方面都应该采取有效的节能措施。因此,应将价值工程拓展公式分别从这两个方面进行价值分析,寻求出低碳运营的有效方法。由于价值工程基本公式、价值工程拓展公式是分别从寿命周期成本、碳排量的角度来对研究对象进行价值分析的,难免会出现结论的矛盾性。所以引入碳交易的概念,将寿命周期成本和碳排量有效结合在一起形成综合比较模式,从而得出实现食品冷链物流低碳运营的最优策略。
3.建设食品冷链物流能耗标准和法规
为了保障食品冷链物流运营过程中的低碳化,政府应当建立制冷设备能耗标准、冷库建设单位认证标准和冷藏运输车工艺标准等体系,从源头保证冷藏物流设施设备的能源利用率。同时,可采取财政补贴、税收减免、金融优惠等方式引导食品冷链物流企业向低碳物流方向发展。除此之外,食品冷链物流企业也要制定设备的操作规程、预冷制度和人员生活用电标准等规章制度,只有政府和企业共同努力,才能尽快加强和完善食品冷链物流低碳运营管理。
4.建立食品绿色物流体系
巨大的能源消耗不仅使食品冷链物流企业产生了巨大的运营成本,还对环境产生了严重的影响,所以建立食品绿色物流体系刻不容缓。一是食品生产企业应积极、主动地向郊区扩展生产基地,逐步建立并发展订单农业。二是从分散加工转变为专业集中加工,并集中处理加工过程中产生的废弃物,以减少环境污染。三是开辟公路、铁路、航空及水路常年性食品运输通道,并按照经济合理的原则将其连接起来构建高效率、低污染、低成本的绿色运输网络和联运系统。
5.推广利用冷链设施与低碳物流技术
食品冷链物流企业应充分利用已有冷链设备与设施,增加其利用率,并引进国外先进的冷链设备与设施。除此之外,还应大力推广低碳物流技术,比如,大力发展“低碳交通”,大力推广使用节能汽车、新能源汽车以及利用射频识别(RFID)技术和物联网等技术来改善交通拥堵问题,从而降低机动车污染,实现治堵和治污双赢的目的。
6.发展第三方食品冷链物流企业
随着人们对食品质量和安全需求的增加,显然只靠农户自身的传统运输储存配送方式是远远不够的,更无法适应当今物流形式对低碳经济的要求。从食品冷链物流业的发展趋势、市场导向和企业长期发展来看,专业的第三方食品冷链物流企业将会是冷链物流市场竞争的主体。它不仅可以在包装、运输等各个环节减少消耗,提高运营效率,克服资源浪费、上下游环节不畅通等弊端,还可以更快更好地满足消费者对食品的需求,降低社会总成本,整合物流资源。
7.低碳应追溯到食品的源头
为了更好地加强食品冷链物流低碳运营管理,低碳效应应该追溯到食品的生产之初。高碳食品生产模式所引发的食品污染是导致食品质量安全问题以及生态环境恶化的主要原因,为了保障食品质量和农业生态环境,应以使用生物有机肥为主,在食品生产过程中,时刻以保护生态环境为宗旨,从发达国家引进先进的生物技术创新低碳系统,从而减少碳排量。
四、结论