1、 毕业设计（论文） 题 目 : 秸秆回收物流系统设计与评价 二一三年六月院 系 经济管理系 专业班级 工商 0901 班 学生姓名 曹佳俊 指导教师 任峰 华北电力大学本科毕业设计（论文） I 秸秆回收物流系统设计与评价 摘要 我国作为农业大国，拥有丰富的生物质能源，这其中秸秆资源又是重要的组成部分，秸秆具 有 较高的综合利用价值，但由于其固有的特性，导致了其回收利用的难题，为此，本文对秸秆回收物流系统 的构建和优化 进行了研究。 首先，通过整理相关文献，对秸秆资源的特点进行了总结，包括品种、热值、总量，分布，并归纳了秸秆利用的方式和现状以及回收利用中存在的问题。 其次，运用物流学、经济学、管
2、理学等多学科的理论，提出了构建秸秆回收物流系统的目标和原则，给出了其基本流程和结构，以及成本构成。并分析了对该系统进行优化设计的切入点。 其次 ，根据秸秆回收流程，分析了秸秆回收物流系统中的三个问题，即：回收站的设置问题，回收站的运行方式以及回收站和秸秆综合利用企业的关系问题。并根据研究结论提出了相应的政策建议。 最后，根据研究结论，探讨了本文研究的不足，包括：缺少实证分析，没有对秸秆贮存进行详细的分析等，并据此对进一步的研究方向进行了展望。 关键词： 秸秆；回收；物流系统 华北电力大学本科毕业设计（论文） II Straw recycling logistics system design
3、and evaluation ABSTRACT China, as a large agricultural country, has a rich biomass resource. The straw resource is an important component of it. Straw has a high utilization value. But its inherent properties lead to a difficult problem of recover. So this paper studies on the problem of constructio
4、n and optimization of the straw recycling logistics system. Firstly, this paper analyzes the characteristic of straw, including its varieties, Calorific value, total quantities and the distribution situations by arranging the relevant documentations and the data of China Statistical Yearbook. Whats
5、more, the first part induction the use patterns of the straw, and analyses the problems of its recovery. Secondly, by using the logistics system theory, economy theory and management theory, this paper proposes the objectives and principles of constructing straw recycling logistics system, and gives
6、 its basic process, structure and cost structure. At the end of this part, this paper proposes three questions as the starting point of the optimization of the system. Thirdly, this paper analyses the three questions, including: install of the recycle sites, the way the recycle sites operate and the
7、 relationship between the recycle sites and the comprehensive utilization of straw. And at the end of each question, this paper proposes the policy recommendations. Finally, according to research findings, this paper explores the shortcomings, including: lack of empirical analysis, no detailed analy
8、sis of straw storage, etc. And accordingly further research directions are discussed. Keywords: Straw; Recycle; Logistics System 华北电力大学本科毕业设计（论文） 目录 摘要 . I ABSTRACT. II 1 绪论 . 1 1.1 研究背景及意义 . 1 1.2 国内外研究现状 . 2 1.2.1 国外研究现状 . 2 1.2.2 国内研究现状 . 3 2 秸秆利用现状分析 . 4 2.1 生物质能发展现状 . 4 2.2 秸秆的品种、年产量和分布 . 4 2.2
9、 秸秆回收利用的主要途径 . 6 3 秸秆回收物流系统的构成 . 9 3.1 系统构建的目标和原则 . 9 3.1.1 系统构建的目标 . 9 3.1.2 系统构建的原则 . 9 3.2 秸秆回收物流系统的基本流程和结构 . 10 3.3 秸秆回收 物流系统优化研究 . 10 3.3.1 秸秆回收物流系统的成本构成 . 10 3.3.2 秸秆回收物 流系统优化过程中需要考虑的几个问题 . 11 4 秸秆回收物流系统的优化 . 12 4.1 回收站设置问题研究 . 12 4.1.1 基本假设 . 12 4.1.2 设置 7个回收站时的成本构成 . 12 4.1.3 设置 3个回收站时的成本构成
10、. 14 4.1.4 设置 1个回收站时的成本构成 . 15 4.1.5 三种模式的比较和讨论 . 15 4.2 回收站回收方式研究 . 16 4.2.1 参数假定 . 16 4.2.2“农户送货上门” . 17 4.2.3“回收站以固定收购 价格 A上门收购” . 17 4.2.4“回收站以变动收购价格上门收购” . 18 4.2.5 结果讨论 . 19 4.3 回收站和工厂的关系问题研究 . 20 4.3.1 基本假设与参数设定 . 20 4.3.2 回收站作为下 属单位 . 21 4.3.2 回收站作为独立主体 . 21 4.3.3 对比与讨论 . 22 4.4 本章小节 . 22 5
11、结论与展望 . 24 5.1 结论 . 24 5.2 展望 . 24 华北电力大学本科毕业设计（论文） 参考文献： . 25 致谢 . 27 华北电力大学本科毕业设计（论文） 1 1 绪论 1.1 研究背景及意义 能源是人类赖以生存和发展的物质基础。我国作为世界第二大经济体，最大的发展中国家，自新中国成立，特别是改革开放三十余年来，取得了巨大的经济发展成就，与此同时，快速的经济增长也消耗了大量的能源。根据国家统计年鉴的数据， 2010 年我国能源消费总量达到 32.5 亿吨标准煤，且能源消费增长率在经历金融危机的 2008 年的下降后，又开始重新攀升。作为人口第一大国，由于长期的粗放型增长方式
12、，特别是我国以煤为主的能源消费结构，导致了我国面临着更加严峻的人口、资源与环境压力。 图 1-1 2006 年 -2010 年国内生产总值及 增长率 图 1-2 2006 年 -2010 年能源消费总量及其增长率 华北电力大学本科毕业设计（论文） 2 资源与环境是一个国家和民族生存和发展的基础，随着经济的不断发展，人口、资源与环境问题日益突出。为了实现可持续发展的目标，我国采取了包括大力发展可再生能源在内的五项措施。开辟出一条可再生能源利用之路，不仅是实现科学发展的必由之路，也是我国在新世纪国家竞争中占据有利地位的重要一方面。 我国作为一个人口大国和粮食生产大国，拥有丰富的生物质能源，尤其是秸
13、秆资源，据测算，每年我国可供利用的秸秆总量超过 7 亿吨。因此，发展秸秆的综合利用工程，包括秸秆发电、沼气化等等，是非常有前景的行业。 秸秆资源，由于其轻质化、密度低、分散化的特点，导致了其存在固有的收集难题，秸秆回收物流系统的不合理导致回收成本高，阻碍了秸秆综合利用企业的竞争力提升，限制了秸秆资源综合利用的产业化。因此，本文选择秸秆回收物流系统的设计与优化作为研究内容。 1.2 国内外研究现状 1.2.1国外研究现状 在国外的相关文献中，欧洲的学者和企业界主要从如何最大化回收比例和最大化利用角度出发研究，美国的研究人员则侧重如何最小化回收成本，具体的研究工作包括回收物流系统的网络类型，回收物
14、流系统的构建和评价等等。 （ 1）回收物流网络类型研究 文献 24根据回收处理的形式，回收物流网络被分为：再生产网络，再循环网络和再使用网络。进一步的研究， 文献 20加入了产品回收的驱动因素和回收处理的主体两个变量。 文献 25和文献 26根据回收利用的主体的不同，回收物流网络分为开环网络和闭环网络。开环指回收后的使用者不是原始生产商，闭环指回收后的使用者是原始生产商。 （ 2）回收物流网络的模型构建研究 国外大部分的研究将各种随机情况进行确定性的近似后，将模型构建问题通过建立混合整数规划模型或非线性规划模型，从而加以解决，由于其具有的复杂性，一般采用启发式算法。具体的应用 ，例如文献 27
15、从欧盟的环境政策要求出发，建立“生态 -经济”模型，并探讨了“经济 -生态”闭环供应链优化问题。 （ 3） 回收 物流系统评价研究 影响回收物流系统的隐身包括 时间、地点、数量、质量等的不确定性、复杂性和分散性，因此对其的评价要综合考虑经济利益、社会效益、环境利益和技术华北电力大学本科毕业设计（论文） 3 问题。 1.2.2国内研究现状 我国在秸秆回收物流系统方面研究起步较晚，文献较少。国内的主要研究工作集中在回收物流系统的重要性和模型研究，回收物流的绩效评价，回收物流运作管理模式研究等。 （ 1）回收物流系统的重要性和模型研究 包括强调回收物流系统成功实施需要政府的介入， 文献 13从产业组
16、织理论对回收物流系统进行分析， 文献 14对回收物流系统的功能进行分类，研究其系统结构及相应的系统技术。以上研究方向都是从宏观角度对回收物流系统的重要性进行研究，文献 15提出了进行回收物流研究急待解决的问题，并提出了一些设计原则。 （ 2）回收物流绩效评价研究 文献 16对回收物流的含义 进行了 定义 并 阐述 了 其战略价值， 文献 17从理论 角度 探讨了回收物流 ， 并提出了对其的考核原则和标准 。 文献 18运用层次分析法对 第三方 回收模式运行下的 物流 企业进行 了 评价。 （ 3）回收物流运作管理模式研究 回收物流的模式主要有联合回收、零售商回收，生产商回收，第三方回收等。在这
17、个框架内，对各种具体的回收领域进行研究， 例如 :文献 19研究了 废旧电子产品， 文献 3研究了 有机废弃物资源的沼气化利用等等。 综上所述，在回收物流系统的研究方面，国外的研究，不管是理论还是应用，其深度和广度都远远超过国内，并且，国内外专门针对秸秆回收物流系统的研究还是比较少。本文的 包括 生产商回收，联合回收和第三方回收 等 ，在同时考虑空间分布和经济利益最大化的角度，评价各种回收模式的优劣，设计出一种较优的回收物流系统。 华北电力大学本科毕业设计（论文） 4 2 秸秆利用现状分析 2.1 生物质能发展现状 作为可再生能源的重要组成部分，生物质能源的开发利用越来越受到人们的关注。生物质
18、能（ biomass energy ），就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。 生物质生长过程中吸收 CO2，排出 O2，燃烧时排出 CO2，其生产和利用构成了一个 CO2 的封闭循环，因此不会产生 CO2 的过度排放的问题，可以称之为“ CO2中性燃料”。而且生物质能源相比煤炭、石油等，含硫量、含氮量低，灰分少，因此，使用过程中 SOx、 NOx 和粉尘的排放水平远远低于传统化石燃料。因此，生物质是一种理想的清洁能源
19、。 但是，生物质能源也有其不足，不管是秸秆、 木材废弃物 还是 动物粪便 ，因为含氧量高，燃烧热值低（仅为煤的 1/2，石油的 1/3）。 表 2-1 各种类型能源的 几个指标 8 能源品种 热值（ MJ/kg） 含硫量（ %） 灰分（ %） 密度（ g/cm3） 生物质（干） 14-16 0.1-0.3 7 0.9-1.1 煤炭 18-27 1-5 10-25 1.25-1.4 石油 36-42 0.06-0.8 0.05-0.5 0.8-0.9 天然气 36-43 痕量 - 0.6-0.8 在我国， 依据来源的不同，可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水
20、、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。 生物质能的利用主要有直接燃烧、 热化学 转换和生物化学转换等 3 种途径。生物质的直接燃烧在今后相当长的时间内仍将是我国生物质能利用的主要方式。 在生物质能源中，我国的秸秆资源十分丰富。因此本文选择秸秆的回收利用作为研究的切入点。 2.2 秸秆的品种、年产量和分布 秸秆是成熟农作物茎叶（穗）部分的总称。通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油料、棉花、甘蔗和其它农作物在收获籽实后的剩余部分。农作物光合作用的产华北电力大学本科毕业设计（论文） 5 物有一半以上存在于秸秆中，秸秆富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等，是一种具有多用途的可再生的生物资源。 我国是一个粮食生产大
21、国，农作物秸秆资源十分丰富。从秸秆总量上看，三大粮食作物的 秸秆所占比例最大，占约 87%，其中玉米最多，占 40.7%。 各类秸秆所占百分比见下图。 图 2-1 秸秆 种类 百分比 从总量上看，我国幅员辽阔，太阳能资源丰富，又由于我国有 13 亿多人口，每年生产的作物和秸秆的资源总量巨大，我们利用相关数据，可初步测算秸秆资源的总量。 秸秆生成量 =ni ii rQ1 *其中： n-区域内农作物的种类 iQ -第 i 种农作物的产量 ir -第 i 种农作物的谷草比 表 2-2 几种农作物及其谷草比 7 品种 谷草比 品种 谷草比 品种 谷草比 品种 谷草比 品种 谷草比 稻谷 1.0 玉米
22、2.0 豆类 1.7 棉花 3.0 麻类 1.7 小麦 1.1 其他 1.6 薯类 1.0 油料 2.0 糖类 0.1 根据中国统计年鉴的“主要农产品产量表”的相关数据，估算出我国各年农作物秸秆的资源量，结果如下： 表 2-3 2004-2007 年我国各种秸秆资源量 单位：万吨 年份 秸秆总量 稻谷秸秆 小麦秸秆 玉米秸秆 其他谷物 豆类秸秆 薯类秸秆 棉花秸秆 油料秸秆 麻类秸秆 糖类秸秆 2004 72842 17909 10115 26057 1639 3795 3558 1897 6733 183 957 2005 75035 18059 10719 27873 1658 3668 3469 1714 6742 188 945 30.4 16.8 40.7 4.5 5.5 2.1 水稻 小麦 玉米 豆类 薯类 棉花
