高建偉，張昊渤，縱翔宇

（華北電力大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，北京102206）

　　摘要：秸稈等生物質(zhì)燃料收購價格過高始終是影響國內(nèi)生物質(zhì)發(fā)電廠效益的重要原因。傳統(tǒng)秸稈收購模式中普遍存在農(nóng)戶出售秸稈的積極性不高，機(jī)械化程度低，收購率低等問題。考慮到生物質(zhì)燃料特殊的能源商品屬性.文章基于“流程再造”思維，通過“協(xié)助收割”等服務(wù)刺激農(nóng)戶出售秸稈的積極性，并優(yōu)化秸稈收割環(huán)節(jié)和儲運(yùn)環(huán)節(jié)，提高機(jī)械化使用率和秸稈收購率。通過建立成本估算模型和案例計算，對新方案的成本進(jìn)行估算和變動分析，從經(jīng)濟(jì)性角度為收購生物質(zhì)燃料的相關(guān)人員提供參考依據(jù)和估算方法。

　　0引言

　　我國生物質(zhì)資源儲量豐富，作為能源開發(fā)和利用的潛力巨大。在國內(nèi)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和節(jié)能減排的背景下，政府于2003年開始大力扶持生物質(zhì)發(fā)電相關(guān)行業(yè)，并給予了相應(yīng)的補(bǔ)貼上網(wǎng)電價和配套的優(yōu)惠政策。然而截至現(xiàn)在，生物質(zhì)發(fā)電量占總體發(fā)電量的比例不足1％，與“十二五”規(guī)劃要求的關(guān)于生物質(zhì)發(fā)電的目標(biāo)（在電力、供熱和農(nóng)村生活用電領(lǐng)域初步實現(xiàn)商品化與規(guī)模化利用，在交通領(lǐng)域擴(kuò)大替代石油燃料）相去甚遠(yuǎn)。

　　燃料的供應(yīng)和成本一直是限制生物質(zhì)發(fā)電發(fā)展的核心問題。受制于我國目前的農(nóng)業(yè)作業(yè)形式，機(jī)械化程度和地理環(huán)境等因素，在秸稈等生物質(zhì)燃料的采集收購方面一直存在成本高、供應(yīng)不穩(wěn)定的問題。對于這些問題，不少專家學(xué)者都開展了相應(yīng)的研究，并形成了一定的研究成果。對比歐美等發(fā)達(dá)國家的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)體系。我國的農(nóng)作物種植相對分散，具有密度低，小型化的特點(diǎn)，并且缺乏相應(yīng)的收獲運(yùn)輸工具，機(jī)械化程度較低[1-2]。此外，秸稈的收購模式過于僵化，生物質(zhì)電廠單純作為買方較為被動，比較依賴秸稈經(jīng)紀(jì)人和農(nóng)戶出售意愿，不利于燃料的穩(wěn)定供應(yīng)。對比其他新能源發(fā)電.秸稈等生物質(zhì)燃料具有“密度小，質(zhì)量大”的特點(diǎn)，物流成本相對太高，這也是影響生物質(zhì)發(fā)電效益的重要因素之一[3-4]。

　　生物質(zhì)發(fā)電燃料特殊的能源商品屬性，導(dǎo)致其與其他新能源發(fā)電成本控制存在本質(zhì)上的區(qū)別，對于秸稈等燃料成本的控制是降低整體發(fā)電成本的關(guān)鍵因素之一。在秸稈交易的過程中，買方和賣方始終沒有處在最佳博弈均衡點(diǎn)上，秸稈的供應(yīng)較難得到保障。生物質(zhì)發(fā)電秸稈的收購模式存在很大的優(yōu)化空間，建立相應(yīng)的成本估算模型對于生物質(zhì)發(fā)電的成本控制很有必要。針對上述問題.本文基于“流程再造”思維優(yōu)化了收購和儲運(yùn)等環(huán)節(jié)，并通過建立成本估算模型和案例計算，對新方案的成本進(jìn)行估算和變動分析，以期改善目前秸稈收購中存在的問題和降低成本。

　　1國內(nèi)秸稈收購模式及其問題分析

　　1.1傳統(tǒng)秸稈收購模式

　　秸稈不同于煤、石油等化石能源.較難形成長期穩(wěn)定的收購。農(nóng)作物在成熟之后須盡快收割和播種，一旦錯過了收購時間勢必造成重復(fù)收購和多次搬運(yùn)。以華北平原為例，通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，農(nóng)戶本身很愿意出售秸稈，堆放田間的秸稈對于下一季的種植很麻煩，不少農(nóng)戶愿意將秸稈低價甚至免費(fèi)出售。但是，由于秸稈的收購價格較低，國內(nèi)人均土地面積較少，平均每戶秸稈產(chǎn)量不高，農(nóng)戶很難通過出售秸稈獲得豐厚收益。所以一旦秸稈被堆置，農(nóng)戶寧可選擇外出務(wù)工或其他勞動形式也不愿費(fèi)精力再次出售秸稈。從儲運(yùn)模式上，秸稈收購可分為分散型和集中型兩種模式，其特點(diǎn)如表1所示。隨著秸稈的規(guī)?；煤褪袌鲂枨蟮脑黾樱行褪諆\(yùn)模式將成為主要發(fā)展方向。

　　1.2存在問題分析

　　調(diào)研發(fā)現(xiàn)，中國目前的生物質(zhì)發(fā)電廠的燃料供應(yīng)普遍存在生物質(zhì)燃料供應(yīng)量不足、成本高、能耗大等問題，這是傳統(tǒng)生物質(zhì)燃料收儲運(yùn)模式存在的同有弊端?，F(xiàn)有的收儲運(yùn)模式本質(zhì)上還是與農(nóng)戶進(jìn)行單純的價格博弈.然而對于單個農(nóng)戶而言，秸稈屬于低價值物品，僅僅通過價格因素對農(nóng)戶進(jìn)行激勵，很難提高農(nóng)戶的出售熱情。因此，交易過程中激勵手段單一是秸稈收購率低的重要原因之一。此外.傳統(tǒng)收購模式并不涉及秸稈的收割過程，無論分散型收購還是集中型收購均由生物質(zhì)發(fā)電廠或秸稈經(jīng)紀(jì)人對農(nóng)戶已收割的秸稈進(jìn)行交易。中國實行家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制之后，秸稈收割以家庭為單位，傳統(tǒng)收購模式中對于秸稈的收購除了農(nóng)J自發(fā)售出的秸稈外，還有一部分就是對農(nóng)戶儲藏的秸稈進(jìn)行交易。收割環(huán)節(jié)的優(yōu)化空問大.如能合理開發(fā)和利用，會大大增加收購效率。

　　針對收購中存在的問題，本文總結(jié)了以下影響秸稈收購的因素：①秸稈收購價格不高，個體農(nóng)戶出售秸稈的收益低：售出環(huán)節(jié)復(fù)雜，農(nóng)戶不愿付出相應(yīng)時間成本去出售秸稈：②交通不便的農(nóng)田，秸稈回收費(fèi)時費(fèi)力；③秸稈（尤其是玉米秸稈）粉碎還田等新技術(shù)對生物質(zhì)電廠的燃料收購造成沖擊；④收割時節(jié)任務(wù)繁重，除了收割還要忙于下一季的種植.農(nóng)戶缺乏時間進(jìn)行出售；⑤從事基礎(chǔ)農(nóng)業(yè)的人員水平不高，尤其是落后農(nóng)村地區(qū)，農(nóng)戶呈老齡化狀態(tài)并且運(yùn)輸機(jī)械和運(yùn)輸能力缺乏；⑥其他相關(guān)收購秸稈企業(yè)，如造紙廠等同類企業(yè)造成的收購競爭壓力。

　　2方案設(shè)計

　　2.1秸稈收割存在的問題

　　考慮實際國情。本方案擬采取協(xié)助收割的方式對農(nóng)戶進(jìn)行多重激勵。以黃淮海地區(qū)為例，每逢收割季節(jié)。許多收割機(jī)團(tuán)隊到各個自然村進(jìn)行收割。這些收割機(jī)團(tuán)隊來自全國各地，通常以團(tuán)隊形式出現(xiàn)，每年有著固定的收割路線，收割完成之后與農(nóng)戶進(jìn)行現(xiàn)金交易。這種收割模式存在如下的問題：①農(nóng)作物收割作業(yè)面積大，對比收割作業(yè)人員，待收割的農(nóng)戶數(shù)量多，加上這種點(diǎn)對點(diǎn)的交易模式，農(nóng)戶需要花費(fèi)大量的時問和精力去聯(lián)系收割機(jī)，收割效率低；②收割機(jī)作業(yè)人員收割過程中秸稈留茬高度較高，給后續(xù)秸稈收集工作帶來不便：③中國在農(nóng)業(yè)機(jī)具方面已經(jīng)能夠自主生產(chǎn)打捆機(jī)等秸稈收集工具，這種流動式的作業(yè)模式，自帶打捆機(jī)的收割機(jī)數(shù)量不多，新型機(jī)具推廣難度大，導(dǎo)致新型機(jī)械化工具普及率低：④部分收割機(jī)作業(yè)人員不愿對小塊田和交通不便的地區(qū)進(jìn)行作業(yè)。

　　2.2秸稈收購環(huán)節(jié)優(yōu)化

　　如果能夠通過提高機(jī)械化程度將收購環(huán)節(jié)

　　與收割環(huán)節(jié)結(jié)合，在不影響農(nóng)戶受益前提下減輕農(nóng)戶不必要的勞動時間，能夠?qū)r(nóng)戶出售秸稈的積極性起到正向的激勵作用?；谝陨夏康?，本文為生物質(zhì)電廠秸稈收購環(huán)節(jié)優(yōu)化設(shè)計以下方案。

　　（1）收割環(huán)節(jié)

　?、偕镔|(zhì)電廠與收割機(jī)作業(yè)團(tuán)隊達(dá)成協(xié)議，作業(yè)范圍內(nèi)由生物質(zhì)電廠按照收割面積向收割機(jī)作業(yè)人員支付包括人工費(fèi)、機(jī)械費(fèi)在內(nèi)的必要收割費(fèi)用.應(yīng)生物質(zhì)電廠要求收割過程中須要實現(xiàn)一定的留茬高度并組織安裝自走式打捆機(jī)等收割機(jī)械裝置。

　　②生物質(zhì)電廠在收購半徑范圍內(nèi)，以村級為單位進(jìn)行收割作業(yè)面劃分，與村級負(fù)責(zé)人溝通并與村民達(dá)成協(xié)助收割協(xié)議；生物質(zhì)電廠對收購半徑范圍內(nèi)的秸稈進(jìn)行收割，并對該范圍內(nèi)收割的秸稈有優(yōu)先收購權(quán)，農(nóng)戶可以出售秸稈抵減收割費(fèi)用。并享有一定的優(yōu)惠，不出售秸稈的農(nóng)戶亦可按照收割面積向生物質(zhì)電廠支付收割費(fèi)用。

　?、壑贫ㄏ鄳?yīng)配套服務(wù)，比如生物質(zhì)電廠產(chǎn)生的灰渣是很好的肥料，對出售秸稈的村級點(diǎn)給予一定的肥料優(yōu)惠措施，并進(jìn)行相應(yīng)的服務(wù)和宣傳工作。

　　（2）暫儲環(huán)節(jié)

　?、偕镔|(zhì)電廠以單個或多個村級為單位組建收集團(tuán)隊，根據(jù)可收集儲量設(shè)立村級暫儲站。

　?、跁簝φ緦τ谝呀?jīng)收割打捆碼放田間的秸稈要做到盡快地收集，以防由于天氣或者人為原因造成秸稈質(zhì)量或數(shù)量的損失。

　　③暫儲環(huán)節(jié)的安全防備工作是重點(diǎn)工作，夏季天氣干燥，極易引發(fā)火災(zāi)：如遇陰雨天氣還須組織人工晾曬。

　?、苓M(jìn)行部分加工處理工作，如對散裝秸稈進(jìn)行打捆以及有必要的壓縮等減少成本的處理。

　?。?）運(yùn)輸環(huán)節(jié)

　　收購環(huán)節(jié)的運(yùn)輸分為農(nóng)田一暫儲站，暫儲站一電廠兩類運(yùn)輸環(huán)節(jié)。主要涉及到運(yùn)輸工具、運(yùn)輸方式以及人工條件等問題。

　?、俎r(nóng)田一暫儲站：該環(huán)節(jié)的特點(diǎn)是運(yùn)輸距離短、運(yùn)輸重量輕、運(yùn)輸路況復(fù)雜、涉及對象較多等；這個環(huán)節(jié)適用農(nóng)用三輪、拖拉機(jī)等運(yùn)輸機(jī)械，并且可以充分利用農(nóng)戶資源，發(fā)揮社會效益。

　　②暫儲站一電廠：部分農(nóng)用運(yùn)輸機(jī)械受到道路交通的限制，該環(huán)節(jié)的運(yùn)輸機(jī)械選擇要根據(jù)運(yùn)輸距離和運(yùn)輸路況區(qū)分.可采用的運(yùn)輸機(jī)械有拖拉機(jī)、卡車等。

　　3成本估算模型及案例

　　3.1估算模型

　　針對上述秸稈收購方案建立成本估算模型，相關(guān)符號參數(shù)見表2。

　　3.2算例

　　黃淮海地區(qū)地處平原，交通便利，是中國（冬）小麥主產(chǎn)區(qū)，其小麥播種面積占中國的50％以上，該地區(qū)擁有豐富的生物質(zhì)資源，小麥總產(chǎn)量占全國的61.6％[7]。中國平均秸稈資源密度為88.55t／（km2·a），在中國8大小麥產(chǎn)區(qū)中，黃淮海地區(qū)是中國秸稈資源密度最高的地區(qū).2005年平均秸稈資源密度達(dá)到380.53t／（km2·a）[8]。2009年，一座25MW的生物質(zhì)電廠平均秸稈消耗量約為21.8萬t，為保障供應(yīng)穩(wěn)定，實際收購秸稈總量須超出消耗量50％，即約為32.7萬t[9]。以黃淮海地區(qū)的秸稈資源密度計算，若是收集率能夠達(dá)到14％，就是能夠?qū)崿F(xiàn)燃料的正常供應(yīng)（實際調(diào)研中發(fā)現(xiàn)大多數(shù)生物質(zhì)電廠的收集率普遍不足20％）。

　　假設(shè)在設(shè)計方案下共有5個儲量相同的暫儲站，收儲站距離暫儲站的距離分別為10，20，30，40，50km。暫儲站的輻射半徑為5km。暫儲站的分布見圖1。

　　假設(shè)暫儲站范圍內(nèi)運(yùn)輸工具為農(nóng)用拖拉機(jī)，暫儲站至電廠的運(yùn)輸工具為貨運(yùn)卡車。曲折因子β的取值為根號2；截止至2015年11月，93#汽油平均價格為5.70元／L，0#柴油平均價格為5.3元／L。假設(shè)秸稈收集過程中采用的運(yùn)輸車型為輪式拖拉機(jī)和農(nóng)用汽油車，由式（5），（6）計算出運(yùn)輸機(jī)械的單位運(yùn)輸成本C1，C2分別為1.54，1.28元／（t·km）。

　　國內(nèi)常用的運(yùn)輸工具以及燃料屬性參數(shù)如表3，4所示[10]。

　　在僅考慮收割成本和運(yùn)輸成本（含裝卸費(fèi)）的前提下，計算出生物質(zhì)電廠的收購成本為[7081.5，9036.5]萬元，其中，收割成本C1為[3382.82，4905.00]萬元，農(nóng)田至?xí)簝φ具\(yùn)輸成本C2為519.58萬元，暫儲站至發(fā)電廠運(yùn)輸成本C3為1419.18萬元，折算成單位秸稈的收購價為[102.74，209.29]元／t。

　　4成本變動因素分析

　　在上述算例成本核算過程中，秸稈補(bǔ)差費(fèi)用和相關(guān)管理費(fèi)用、倉儲費(fèi)、折舊費(fèi)、修理費(fèi)等并未納入分析這些費(fèi)用在一定程度上影響秸稈收購成本.決定生物質(zhì)電廠的運(yùn)營能力，并且具有一定的功能性作用，不可忽視。

　　（1）秸稈補(bǔ)差費(fèi)用

　　秸稈補(bǔ)差費(fèi)用是在收購階段發(fā)生的，影響單位秸稈補(bǔ)差費(fèi)的因素有政策補(bǔ)貼、電廠收購方案。政策補(bǔ)貼是國家對秸稈收購的支持鼓勵，由生物質(zhì)電廠所在地區(qū)決定。電廠收購方案則是在實際收購過程中，考慮成本因素后，人為設(shè)置一定的單位秸稈補(bǔ)差額，如果協(xié)助收割成本過高，則由農(nóng)戶支出一部分補(bǔ)差額：相反。如果收購成本較低，電廠則會對農(nóng)戶支付一定補(bǔ)差額，用以促進(jìn)收購。不同的生物質(zhì)電廠由于收購條件不同，秸稈補(bǔ)差費(fèi)用也有區(qū)別，由于秸稈補(bǔ)差費(fèi)用針對的對象是農(nóng)戶，因而其區(qū)間的最小值應(yīng)為農(nóng)戶所能接受的單位收割成本的極大值忌。，區(qū)間的最大值應(yīng)為生物質(zhì)電廠能夠接受的采購成本的極大值ke，且kp≤ke。當(dāng)kp＞ke時，則意味著收購方案不合理。單位秸稈補(bǔ)差費(fèi)用直接反應(yīng)在秸稈的單位成本中，可在單位秸稈收購價基礎(chǔ)上增減△。

　　（2）其他費(fèi)用

　　由于收儲運(yùn)過程中相應(yīng)的管理費(fèi)、倉儲費(fèi)、折舊費(fèi)、能源燃料費(fèi)、修理費(fèi)等費(fèi)用沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。不易核算清楚，這些費(fèi)用可以在秸稈收購總價的基礎(chǔ)上按照百分比估算。根據(jù)目前生物質(zhì)電廠燃料收購數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，建議比例控制在2O％以下。

　　將以上算例分析得到的秸稈收購價與目前的生物質(zhì)燃料收購成本（[200，300]元／t）對比，可以發(fā)現(xiàn)，本文提出的秸稈收購方案的成本仍在可接受范圍內(nèi)，而且通過秸稈補(bǔ)差和相應(yīng)政策補(bǔ)貼等措施有較靈活的調(diào)整能力，各個環(huán)節(jié)仍有優(yōu)化空間，具備一定的可行性。

　　5結(jié)論

　　本文在研究國內(nèi)生物質(zhì)發(fā)電廠秸稈收購現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上。提出了一種基于“協(xié)助收割”的秸稈收購優(yōu)化模式，從服務(wù)和收購價格兩個角度刺激農(nóng)戶出售秸稈的積極性：進(jìn)而針對該方案建立了成本核算模型，得出秸稈到廠價格的核算公式，并分析了其成本變動因素。

　　本文的研究意義：①總結(jié)當(dāng)前秸稈收購模式。對當(dāng)前生物質(zhì)電廠秸稈收購環(huán)境以及收購模式存在的問題進(jìn)行綜述和整理，分析目前生物質(zhì)電廠秸稈采集率低和收購成本高的根本原因；②通過廣泛調(diào)研和數(shù)據(jù)整理，按照“流程再造”的思維從激勵角度設(shè)計出基于“協(xié)助收割”的新型秸稈收購方案。針對性解決傳統(tǒng)秸稈收購模式中存在的問題：③針對新型收購模式建立成本核算模型并輔以算例.從成本角度對新型收購方案進(jìn)行分析，相關(guān)結(jié)論和數(shù)據(jù)有利于直觀了解秸稈收購的成本情況，并證實本優(yōu)化方案有投入實踐的可行性。