我國冷鏈物流能耗現狀及對策研究

王文銘，劉曉亮

（中國石油大學（華東）經濟管理學院 ，山東 青島266555）

一、引言

近年來，隨著人民生活水平的提高，反季食品、速凍食品需求呈現日益上升的態勢，推動了處于物流大潮中的冷鏈物流產業的發展。食品安全保障體系、產品冷藏運輸規范的實施都需要冷鏈的支撐，冷藏儲運在物流業中的比重不斷提升。

建設資源節約型、環境友好型社會是我國當前的發展戰略，資源的稀缺、環境的污染以及新能源技術的滯后要求各行業積極尋求降低能耗的對策。冷鏈物流作為高耗能產業物流和冷凍的組合體，對其能耗的研究更具有現實意義。目前，對于冷鏈能源利用情況的研究成果較少。王杏、李焱等人分析了我國物流業的耗能現狀并提出了節能對策。[1]章鏞初分析了冷藏運輸的能源消耗和環境污染狀況，并對我國冷藏運輸節能減排的應用提出了建議。[2]吳治娟和童明偉通過對冷庫行業制冷系統耗電情況的研究，提出了冷庫節能的措施和方法。[3]王煒等對現有城市交通系統及規劃的城市交通系統方案進行了能源消耗的評價與分析。[4]這些研究主要集中于交通能源消耗、道路系統能耗、物流業能耗等宏觀行業領域，有的針對冷藏車、農產品冷庫等局部節能問題進行能耗探討。而對于我國冷鏈物流系統能耗研究的成果還沒有，本文通過對我國冷鏈物流系統中冷藏運輸車、冷庫以及裝卸搬運、輔助活動能源利用情況的分析，從宏觀層面提出相應的節能建議。

二、我國冷鏈物流的耗能現狀分析

1.冷鏈物流發展概述

冷鏈物流是指冷藏冷凍類產品在生產、儲藏運輸、銷售，直到消費者的各個環節始終處于適宜的低溫環境中，以保證質量，減少損耗的一項復雜的供應鏈系統。[5]它不同于普通的物流過程，是以冷藏冷凍學為基礎，保質保鮮工藝為目的，貫穿于供應鏈過程的低溫系統工程。溫度、濕度、氧氣含量等因素對存放環境的限制，使冷鏈比一般物流系統更加復雜，其運作過程始終伴隨著能源的消耗。我國的肉類、水果、蔬菜、水產品、奶類、速凍食品的平均增長率分別為 11.0%、25.8%、12.0%、24.0%、7.8%、20%，[6]藥品、花卉等的年消費量增幅也都在10%以上，這無疑為冷鏈設施設備提供了廣闊的市場空間，隨之也會增大冷鏈行業乃至整體物流行業的能源消耗。而設備陳舊、制冷技術落后、管理不到位、空駛率高、滿載率低、重復作業等問題使得我國冷鏈物流能源浪費嚴重，運行能耗居高不下。

2.物流業整體能耗水平分析

物流業的能源消耗主要以礦物燃料煤、石油、天然氣以及電力能源為主，其中石油產品的消耗占較大比重。目前，新能源的利用還處于起步階段，行業中常見的應用僅限于物流園區的太陽能照明和運輸領域的太陽能汽車，且都處于研發試用期。通過對近20年來我國物流運輸業能源消耗總量的數據比較（見表1）可以看出，物流的能耗總量持續上升，增幅明顯加大。

表1 1990~2008年物流業能源消耗總量

2008年全國交通運輸、倉儲和郵政業的能源消費占總消費量的7.86%，比2007年略有增長（見表2）。其中油品中，原油消費量165.66萬噸，汽油3090.43萬噸，煤油1174.59萬噸，柴油7649.31萬噸，燃料油1142.77萬噸，分別占同類能源總消費量的 0.46%、50.28%、90.77%、56.52%、35.30%；煤炭消費量665.41萬噸，占同類總消費量的0.23%；天然氣消費量71.55億立方米，占同類總消費量的8.8%；電力消耗571.82億千瓦時，占總消費量的1.65%。行業中煤油消費量占總消費量的比重最大，其后依次為柴油、汽油和燃料油。可見，石油產品在物流業的能源消耗中起主導作用，其利用效率的提升將有助于行業節能的實現。同上年數據對照發現，2008年汽油、天然氣消費比重比2007年有顯著提高，煤炭、燃料油、柴油消費比重有不同程度下降，煤油和電力消費比重基本保持不變。

無論是整體物流還是其行業分支，能耗的范圍都可以分為三類，第一類是物流運作過程的能源消耗，第二類是物流支持系統的能源消耗，第三類是物流輔助活動的能源消耗。物流運作過程的能源消耗涵蓋了物流供應鏈所有環節，包括運輸能源消耗、倉儲能源消耗、裝卸搬運能源消耗、包裝加工能源消耗等。物流支持系統的能耗包括道路建設、設備制造、場站運行以及信息系統等方面的能源消耗。物流輔助活動的能源消耗由設施設備的日常維護、經營管理活動以及物流園區日常生活等產生。研究中通常先分析各類別內的能源利用情況，進而基于對物流系統的整體把握，尋找合適的降低能耗對策。

3.我國冷鏈物流的能源消耗分析

“冷”的特殊性使得冷凍冷藏物流的能源利用有別于普通物流，冷藏車、冷庫、冷鏈連接過程、冷藏輔助活動是其能耗分析的重點。我國冷藏儲運的發展還不成熟，各種矛盾突出，能耗大、效率低的問題普遍存在。因而能源利用的研究不僅要涵蓋物流能耗范圍，而且要突出行業特色。

（1）冷藏運輸的能源利用。冷藏運輸主要分為公路冷藏運輸、鐵路冷藏運輸、水路冷藏運輸和空運冷藏運輸四類，前三者的運輸工具分別為冷藏廂車、鐵路冷藏車和冷藏船，而空運則沒有專門的冷藏飛機，現在主要采用的是冷藏箱托運。冷藏運輸的能源利用包括運輸工具制動設備和制冷設備兩部分，而我國冷鏈能源利用中兩者的能耗都很高，造成每年數億元的經濟損失。而能源利用率過低既有技術方面的原因，也存在著管理上的問題。

第一，技術方面。制造工藝、密封性能的差異使不同車型的油耗大不相同，性能差的車輛單位距離油耗較大，加上車輛的啟動頻繁，進一步加大了能源的浪費。即使同一車輛在同一路段行駛，不同的駕駛員由于習慣差異，耗油量也不相同。一般而言，運輸工具的耗油量隨時間的推移呈U形變化，投入使用初期，設備的磨合使能源浪費較多，使用3年后油耗會大幅下降，當設備陳舊老化后能耗會再次升高。此外貨物重量變化對運輸工具油耗的影響在限載范圍內并不大，超載后單位重量的油耗會加速上升。對任何運輸工具，當速度達到某一水平后，能源效率就隨速度的提高而降低。

表2 2007~2008年物流業各類能源消費量

外界溫度的不同和是否預冷處理對油耗有顯著影響（如表3），[7]外界溫度高時，冷藏車的制冷系統啟動頻繁，平均油耗量就高。如果貨物裝車前未有效預冷，在運輸時就需要使用車載的預冷系統降溫，而車上的預冷成本是地面的8~10倍，相應的能源消耗量也大。同時，堆碼方式、送風口的布置、控溫嚴格度也是運輸過程能耗的影響因素。若產品堆碼過密，冷藏箱內通風空隙就小，為保證貨品質量，就需要不間斷地開啟制冷系統和通風設備。而送風口的位置不合理，同樣會造成車內通風不暢，溫度分布不均勻，能源消費量高。

表3 冷藏車不同季節、不同條件下的油耗

第二，管理方面。首先，就設施設備而言，國內對冷藏運輸車輛沒有一套完整的淘汰更換制度，大部分車輛存在老化嚴重的問題，性能不及國外同類車輛。道路損毀失修及擁堵的現象普遍存在，尤其是人口密集地區，路況差和頻繁停車加大了無謂的能源消耗。據調查，運輸汽車在瀝青路面上行駛比在砂石路面上節油15%~20%。其次，貨物的滿載率不能完全有效保障，東部地區貨源充足，冷藏貨運超載現象嚴重；而西部部分地區貨源短缺，冷藏車往往是半載運輸。加上冷藏運輸返程空駛率較高，缺乏有效的貨運整合，能源利用情況不容樂觀。再次，貨物的裝車時間控制、堆碼方式、制冷系統開啟的間隔時間缺乏有效管理，隨意性較大，尤其是鐵路冷藏車，大多數情況裝車時間都超過《鐵路鮮活貨物運輸規則》中“6個小時”的要求。另外，傳統的專業化冷藏船和集裝箱船冷藏箱運輸之間的市場爭奪日趨激烈，而目前還沒有冷藏貨物船運的分類機制來將兩種方式可運貨物加以區分。冷藏集裝箱運輸以其價格優勢造成很多專業冷藏船載貨量不高，甚至出現了冷藏船運輸普通貨物的情況。

（2）冷藏儲存的能源利用。冷藏存儲庫消耗的能源是電能和少量的油品。耗能設備分為倉儲設備和制冷系統兩類，其中倉儲設備包括巷道堆垛機、自動提升貨柜、分揀機等；制冷系統包括冷凝器、蒸發器、壓縮機以及風機。冷庫的能源利用主要是制冷系統，占到冷庫總能耗的80%左右。近年來，我國的冷庫容量迅速增長，截至2010年9月，全國現有的冷庫能力達到900多萬噸，其中國有冷庫850多萬噸，其余為外資、中外合資和私營冷庫。庫容的激增加大了電能的消耗，據統計，我國制冷設備的耗電量約占全國的15%，其中冷藏庫制冷設備就占有很大比例。在冷庫倉儲成本組成中，冷藏動力系統費用超過了25%，因而儲存成本的降低就取決于冷藏庫能源效率的提升。

第一，作為我國冷藏行業主體的國有冷庫，多為20世紀七八十年代建造，冷庫工程設計不盡合理，施工水平差，自動化程度低。現在很多進入大修期限的冷庫仍然在超期服役，制冷設備陳舊和制冷方式落后造成冷藏的高能耗，而且超期冷庫的密封性普遍較差，跑冷現象嚴重。據統計，我國冷藏企業的平均耗電量高達106kWh/（m3a），而日本的平均水平只有50 kWh/（m3a）左右。

第二，從冷庫的布局看，國內冷庫主要集中在環渤海灣經濟區、東部沿海地區、南部兩廣地區以及中西部地區，且多是小型冷庫。經濟發展的不平衡造成國有資本大量流向發達地區的冷庫投資，而西部地區的冷庫建設嚴重滯后，結果出現了中東部部分地區冷藏庫容過剩的情況。在同一區域，由于缺乏冷庫的統一布局規劃，大小冷庫的配置不合理，小冷庫過于集中，造成無謂的能源消耗。

第三，管理上的不到位是冷庫能源效率低的另一個重要原因。許多冷藏庫忽視溫度的記錄，沒有明確的能源臺賬，庫內溫度的調節單靠直覺和經驗，隨意性較大。堆碼不規范和通風道設置不合理使得冷庫的制冷系統需要頻繁開啟，庫門開門次數和開門時間控制度低增加了制冷設備開啟的時間，增大了能源的消耗量。此外，人員的專業化培訓力度不夠，存在制冷系統開機不合理、清潔不到位、檢修誤差等引起能源浪費的問題。

第四，從制冷系統技術層面分析，當壓縮機、蒸發器、冷風機等設備的匹配不合理時，就造成了能源的虛耗，出現大馬拉小車的情況，而這種現象卻是國內諸多冷藏庫的一大特色。此外冷卻物溫度、蒸發溫度和冷凝溫度的參數設定對冷庫能耗也有一定的影響，如冷庫溫度從-30℃提高到-25℃時可節約電能9.8%左右；在蒸發溫度一定時，提升冷凝溫度可以減少壓縮機的耗電量，反之亦然。一般而言，隔熱層的傳熱占到冷庫總熱負荷的20%~30%，維護結構保溫層厚度增加會促進節能的實現，但同時增大了建設的成本，因而需綜合考量確定最佳經濟厚度。操作過程中，晝夜溫度差的有效利用、除霜技術的選取、自動或手動控制方式的選擇所需的能源量也存在很大差異。可見，技術應用水平是控制能源消耗的重要一環。

（3）冷鏈連接點的能源利用分析。“斷鏈”現象是實現冷鏈全程低溫的一道屏障，“兩頭冷，中間斷”甚至是“多點斷”的情況在冷鏈物流過程中普遍存在。目前業內慣用的解決方法主要是縮短斷鏈時間、利用小型冷藏箱和RFID溫度標簽實時監控。斷鏈過程的能源利用具有一定的特殊性，既包括裝卸搬運設備和掃碼設備消耗的能源，也包括冷藏車制冷系統、冷藏箱和貨品溫度調整的能耗。當冷藏貨物常溫環境下裝卸搬運時，為了確保品質，冷藏車的冷機要持續開啟。而且短時升溫所造成的能源浪費，需要通過下一冷藏點的制冷系統來彌補。因而能源成本高低就取決于裝卸搬運時間、掃碼時間、等待時間的長短。采用小型冷藏箱搬運時，消耗的能量則僅限于冷藏箱本身。射頻標簽是通過識別系統發射的頻率提供能量，不需要額外的能源支持，但其成本較高，分析中可將購買費用作為衡量能耗的依據。

（4）冷藏物流輔助活動能源利用。廣義的冷鏈物流系統輔助活動涵蓋面廣，涉及工業生產、建筑、交通、生活、信息等方方面面，道路、場站等物流基礎設施建設以及運輸、制冷等設備的生產均包括在內，能源消耗情況難以有效分析。因而在冷鏈物流系統研究中只考慮經營管理、日常作業、人員生活、信息支持系統等基本物流服務活動所利用的能源。這部分能源主要是電能，在冷鏈系統中所占的比重不大，但其在節能減排、政策制定中的重要性不容忽視。

三、發展我國冷鏈物流的節能建議

1.統籌規劃，促進冷鏈物流的協調發展

空間、時間和供需狀態的失衡是我國冷鏈物流發展的重要障礙，需要國家從全局出發，在對行業和經濟等因素深入分析的基礎上，統籌規劃，合理布局。政府、行業組織和企業要通力合作，確保區域內冷庫總容量及冷藏車數量同貨物需求量相匹配，逐步削弱部分地區需求過剩或需求不足所帶來的發展問題。對于季節性供需差異大的商品，依靠行業內的資源整合，實現冷藏儲運保障的最大化。此外，冷庫的改造建設圍繞“一庫多能，多庫合一”的原則，以大型冷藏庫和多溫儲藏庫為主，避免小冷庫林立及冷庫存貨單一的現狀。同時適時鼓勵企業投資建造新型冷庫和購置冷藏車，取代現有的高耗能國有冷庫和陳舊的冷藏運輸車。對于四種冷藏運輸方式之間的協調規劃要根據承載力、發展潛力和能耗水平來制定。

2.加快冷鏈物流能耗標準和法規建設

國內物流行業標準和法規的制定嚴重滯后，目前尚沒有一部關于物流的法規，更不用說冷鏈物流能耗方面。冷鏈能耗的關聯因素眾多，標準的制定要從行業內外兩方面展開。在行業外，要建立冷藏運輸車工藝標準體系、制冷設備能耗標準、冷庫建設單位認證標準等，從源頭保證冷藏物流設施設備的能源利用率。其中有資質的冷庫建設單位既要有建筑能力，又要具備冷庫節能方面的知識，如通風道位置、維護結構厚度等指標的設計原理。對研發低能耗運輸和制冷設備的企業，國家要在政策上給予大力支持。同時，促進溫度立法，保障每種冷藏商品的最佳儲藏溫度都有法可依。在行業內，制定設備的操作規程、冷藏物的堆碼規范、庫門開啟時間控制、預冷制度、人員生活用電標準等規章。通過運用綠色稅收制度，促進冷藏物流企業建立具體的節能降耗目標，提高員工節能意識。

3.采用企業聯盟的運作模式

聯盟發展是企業全球化競爭的重要策略，可以突破單個企業發展的壁壘，整合資金、管理、技術等方面的資源，實現整體利益的最大化，并能有效地規避風險。同樣，冷鏈過程的企業聯盟對于能耗的降低也至關重要。冷藏物流企業通過聯盟的方式集中冷庫、冷藏運輸車等資源，共同管理使用，集中儲存、共同配送，最大程度降低冷藏庫容過高和運輸車滿載率低的現狀。冷鏈上下游企業間的協同合作與信息共享，能夠縮短貨物儲運和等待時間，降低能耗的同時又能加快市場響應速度，提升客戶服務水平，增強供應鏈整體的競爭力。同時企業還可以聯合開展冷鏈物流人員的培養工作，為冷鏈過程的操作規范化奠定基礎。

4.利用新技術推動節能實現

科技進步是經濟發展的助推器，冷鏈物流企業依靠新技術可以最大限度的節約能源，降低成本。如在運輸過程中安裝速度控制裝置可以降低燃油消耗；制冷系統的自動化控制能夠杜絕人為因素的影響；VIP真空隔板保溫能大幅降低能耗；LED技術應用于冷凍冷藏照明可節省50%的電量；此外還有冷凍、冷藏、加溫多功能雙溫車，新型除霜設備等。一方面國家要加大低能耗新技術設備的研發力度，另一方面冷鏈企業也要積極做好技術更新替換的工作。部分有能力的冷鏈物流企業可以設立專門的技術革新部門，負責操作技術的節能研究和新設備的運行試驗。

5.開展能源利用模式的轉換

隨著化石燃料的大量消耗，能源與消費、能源與環境的矛盾日益突出，發展新能源和節能減排已經成為我國一項長期的能源發展戰略。在此背景下，冷鏈企業要抓住機遇，積極開展能源利用模式的轉換，解決行業高污染和高能耗的困境。根據不同能源資源燃燒值、燃燒效率和污染程度的差異，對現有的能源進行轉換升級，實施煤轉油、油改氣等措施，同時分階段地推進新能源的利用。運輸方式轉換中，高能耗的公路運輸在冷鏈中的主導地位將逐步由鐵路和水路取代，并且將利用太陽能運輸和制冷作為未來能源轉變的主要方向。

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