公平偏好對秸稈發電供應鏈決策的影響分析

薛朝改， 王新鳳

(鄭州大學管理工程學院，河南鄭州 450001)

近年來，能源短缺日益成為制約國民經濟發展的重要因素，以秸稈發電為代表的生物質能源技術快速發展并得到各地區的重視，眾多發電企業紛紛成立。秸稈發電具有風險低、經濟效益好、不易受氣候等因素影響的優點。我國的各種農作物年產秸稈6億多t，其中可以用來轉化成能源的4億多t，秸稈資源十分富足[1]。但是相關數據顯示，我國秸稈燃燒發電量僅占全國秸稈資源總量的四分之一。在具體實踐中，秸稈發電項目總體發展狀況并不理想，不少地區開展的秸稈發電項目處于微盈利甚至連年虧損的狀態，秸稈發電供應鏈也表現出較強的不穩定性。研究發現，原材料供不應求是影響秸稈發電廠盈利的重要因素之一[2]。以江蘇省鹽城市為例，其秸稈資源豐富，但多達80%秸稈被擱置田間，焚燒或直接丟棄，整體秸稈利用率較低。

我國秸稈資源充足，在供應鏈實際運作中卻是供不應求，主要受到主觀因素和客觀因素的影響。主觀因素表現在原材料生產本身具有季節性，以及原材料分散和運輸存儲的限制；客觀因素表現在農戶和中間商認為自己沒有獲得期望的收益，不愿意提供秸稈，即公平偏好心理。秸稈收購價格不足以激發農戶收集秸稈的積極性，加上農作物收割時令繁忙，農戶不愿意收集秸稈。賀雪峰通過多次田野調查得出，農民并不是按照自己實際獲得的好處來衡量收益，而是根據與他人收益的比較來權衡自己的行為[3]。農戶降低供應秸稈的意愿，將秸稈就地焚燒，不僅制約了秸稈發電產業的發展，還會造成嚴重的大氣污染，背離可持續發展的理念。因此，為解決原材料供不應求帶來的問題，一方面要進行供應鏈物流成本研究，最大可能降低原材料收集運輸成本，更重要的是要考慮公平偏好這一隱性因素對秸稈發電供應鏈主體決策的影響。保證秸稈發電供應鏈有效運作和原材料的持續供應，充分利用農戶和中間商的公平偏好心理實現他們與電廠的合作協調是關鍵。

目前國內外關于公平偏好以及秸稈發電供應鏈的研究有很多，但是將公平偏好這一因素引入秸稈發電供應鏈的研究卻少之又少。有關秸稈發電供應鏈的研究主要集中在項目投資風險[4]、原材料收集成本[5]、生物質供應組織結構[6]、發電廠選址[7]以及演化博弈[8]等方面。公平偏好是指決策者在選擇最優決策時不僅想要實現個人利益最大化，還期望利益分配是公平的，否則就會采取措施懲罰對方。在公平偏好的理論描述方面，Fehr等提出的FS模型最為經典，FS模型認為，行為人并非是完全理性的，還會關注利益分配是否公平，無論自己的收益低于還是高于別人，都產生不公平厭惡心理[9]。Cui等在線性需求條件下的供應商和零售商之間契約交易模型基礎上加入公平偏好因子，并且得出結論：在只有零售商具有公平偏好或者二者均具有公平偏好的情況下，供應商只需利用批發價格契約就可以維持供應鏈整體協調[10]。Caliskan-Demirag等[11]又探討了非線性需求條件下，公平偏好對供應商和零售商之間契約交易的影響。他認為，只要零售商具有較強的公平偏好，供應商無需過多限制就可以僅利用批發價格來協調供應鏈運作。Zhou等研究發現，當供應鏈成員認為自己所得收益低于參照對象的水平時，公平感會明顯降低，反之，公平感會提高[12]。杜少甫等分析了零售商的公平偏好對二級供應鏈中契約協調的影響，提出零售商的公平偏好不會改變供應鏈的協調狀態[13]。王勇等構造了公平偏好下的二級供應鏈Stackelberg博弈模型，引入參照點效應來描述公平偏好效用函數，研究表明供應鏈參與主體的公平偏好心理，使己方效用增加，他方效用減小[14]。林潤輝等建立了包含互惠偏好的回購契約效用模型，研究發現成員的偏好心理不能使回購契約達到平衡[15]。浦徐進等采用FS公平偏好模型，設置不公平規避系數和公平感知標準系數，建立供應鏈成員以及整體的效用函數模型，研究發現，供應鏈運作受到不公平規避系數和公平感知標準系數的綜合影響，分銷商以零售商為參照點時，其公平偏好心理可以提高供應鏈的整體收益[16]。縱觀上述研究可以發現，公平偏好對供應鏈的運作有至關重要的影響，在秸稈發電供應鏈中也不例外。農戶和中間商“不患寡而患不均”的心理，會直接影響其為供應鏈付出的努力程度。農民的公平偏好主要表現為：在分配中無法獲得心理預期的收益時，農戶會降低秸稈收集的意愿，同時選擇焚燒秸稈或者暗地降低秸稈質量等投機行為。中間商的公平偏好主要表現為：在分配中無法獲得心理預期的收益時，中間商會降低秸稈收集的意愿，同時會在秸稈加工處理過程中做出投機行為。因此，研究秸稈發電供應鏈中各參與主體的公平偏好對其決策的影響問題，對實現秸稈發電的持續有效運作具有重要的現實意義。

1 分散決策下秸稈發電供應鏈模型構建與分析

與一般供應鏈相比，秸稈發電供應鏈同樣具有網鏈結構模型，包含多個節點企業，注重經濟效益最大化和供應鏈系統性。同時，秸稈發電供應鏈也表現出一些獨特特征：原材料產量大，地域分散，收購網點多；原材料的替代用途和處理方式多，還可以用來制造飼料、造紙等，導致供應波動極大；原材料易受潮、腐爛，收集、運輸、存儲方面的成本較高。此外，在其他農產品供應鏈中，農戶處于相對弱勢地位，需要考慮種植成本、農產品保鮮期等因素，難以抵御市場變化帶來的風險。而秸稈是農作物生產的副產物，過去農戶通常是焚燒處理而且也不會獲得相關收益。現今從環境保護和節約資源的角度，政府號召企業和農戶收集利用秸稈。這種情況下，農戶在提供秸稈時，相比于成本問題，會更多地衡量哪種秸稈處理方式對自己最有利，這就造成了原材料供應受制于農戶和中間商的局面。由于農戶和中間商這種公平偏好心理，電廠作為供應鏈中的核心成員，并非占據強勢的主導地位。

秸稈發電原材料供應包含生產、收集、加工、運輸及存儲等過程，涉及到許多工序流程和人力物力，常見的秸稈發電供應鏈的合作模式如圖1所示。

從圖1中可以看出，秸稈發電供應鏈的成員分別是農戶、中間商、電廠。其中，農戶負責原材料的生產，中間商負責原材料的收集和加工，而電廠則是將中間商加工的秸稈產品用于發電。

1.1 不考慮公平偏好時的分散決策

在農戶以及中間商都不具有公平偏好的情況下，農戶、中間商和電廠均以各自的利潤最大化為目標作出決策，農戶的成本函數如下[17]：

式中：t0為秸稈的質量運輸費率，α0為單位面積秸稈的產量，k為秸稈綜合收集系數，q為收集的秸稈數量，B為曲折因子，w為收集時人工、存儲等各項費用。

此時，發電廠、中間商、農戶三者的最大利潤函數分別為：

maxGd=(psw-cd)rq-pdzq-c2q；

maxGz=pdzq-pznq-czq,pdz>pzn；

式中：Gd為電廠的利潤，Gz為中間商的利潤，Gn為農戶的利潤，psw為秸稈發電廠發電后的上網電價，cd為單位發電過程中的變動成本，r為電廠秸稈發電的轉換率，c2為電廠的存儲成本，pzn為中間商向農戶收購的秸稈價格，pdz為電廠向中間商收購秸稈的價格。cz=cyy+c1，y為存儲點到發電廠的平均運輸距離，cy為單位運輸成本(包括燃料、人工、設備維修等)，c1為中間商的存儲成本。

1.2 考慮農戶的縱橫向公平偏好時的分散決策

事實上，農戶作為原材料的最初供應者，其心理公平感受很大程度上影響了秸稈發電供應鏈的順利進行。如果農戶認為收益分配不公平，從而改變對秸稈的處理方式(例如，進行焚燒或者另作他用)，秸稈發電供應鏈就難以為繼。因此，農戶的公平偏好對秸稈發電供應鏈至關重要。

本研究將公平偏好分為縱向和橫向2個維度：縱向公平偏好，即供應鏈參與主體以鏈中上下游合作伙伴的收益為參照點，對比自己的收益；橫向公平偏好，即供應鏈參與主體以其他同行在相同成本條件下的收益為參照點，對比自己的收益。農戶的公平感受，一方面來自于以中間商收益為參照點的縱向公平偏好，另一方面來自于以同樣成本條件下的收益為參照點的橫向公平偏好。此時，考慮農戶縱向及橫向公平偏好(下同)情況下，農戶的最大利潤函數變為

結論1：當農戶具有縱橫向公平偏好時，隨著縱向偏好系數αn1的增大，農戶的秸稈供應量q增大，中間商對農戶的收購價格pzn增大，電廠對中間商的收購價格pdz減小。隨著橫向偏好系數αn2的增大，農戶的秸稈供應量q減少，中間商對農戶的收購價格pzn增大，電廠對中間商的收購價格pdz增大。

1.3 考慮中間商橫向公平偏好時的分散決策

秸稈供應鏈運作過程中，在農戶愿意提供秸稈的前提下，供應鏈的穩定則會受到中間商公平偏好心理的影響。如果中間商覺得收益分配不公平，也會降低秸稈加工的意愿，或者采取投機行為，降低秸稈的質量。由于秸稈發電供應鏈運作模式中，中間商相對于電廠的投資可比性不大，只會關注于電廠對其秸稈的收購價格，而不會與其收益作對比。因此，我們只考慮中間商對其橫向收益具有公平偏好。這種情況下，中間商的最優利潤函數為：

結論2：當中間商具有橫向公平偏好時，隨著中間商偏好系數αz增大，農戶的秸稈供應量q減少，中間商對農戶的收購價格pzn減小，電廠對中間商的收購價格pdz增大。

結論2說明在這種情況下，一旦中間商產生了公平偏好心理，一方面會降低對農戶的秸稈收購價格，農戶的供應量自然會隨之減少，另一方面電廠為調動其積極性提高收購價格。

1.4 考慮農戶及中間商公平偏好時的分散決策

在農戶和中間商交易議價過程中，雙方不可避免地對比自己與他方的收益。如果同時考慮農戶的縱橫向公平偏好及中間商的橫向公平偏好，那么發電廠、中間商、農戶三者的最大利潤函數為：

根據上述決策方法，可以得到最優決策為：

結論3：當農戶和中間商均具有公平偏好時，隨著農戶縱向偏好系數αn1增大，農戶的秸稈供應量q減少，中間商對農戶的收購價格pzn增大，電廠對中間商的收購價格pdz減小。隨著橫向偏好系數αn2增大，農戶的秸稈供應量q減少，中間商對農戶的收購價格pzn增大，電廠對中間商的收購價格pdz增大。隨著中間商偏好系數az增大，農戶的秸稈供應量q減少，中間商對農戶的收購價格pzn減小，電廠對中間商的收購價格pdz增大。

2 集中決策下秸稈發電供應鏈模型構建與分析

2.1 不考慮公平偏好時的集中決策

在集中決策情況下，不考慮參與主體的公平偏好時，供應鏈整體最大利潤等于農戶、中間商以及電廠三者最大利潤之和：

2.2 考慮農戶縱橫公平偏好時的集中決策

同理，考慮農戶縱橫向公平偏好時，供應鏈整體最大利潤等于農戶、中間商以及電廠三者最大利潤之和：

根據上述方法，可以得到最優決策為：

結論4：當農戶具有縱橫向公平偏好時，隨著縱向偏好系數αn1增大，農戶的秸稈供應量qq減少，中間商對農戶的收購價格不變，電廠對中間商的收購價格ppdz減小。隨著橫向偏好系數αn2增大，農戶的秸稈供應量qq減少，中間商對農戶的收購價格ppzn不變，電廠對中間商的收購價格ppdz增大。

2.3 考慮中間商橫向公平偏好時的集中決策

同理，考慮中間商的公平偏好時，供應鏈整體最大利潤等于農戶、中間商以及電廠三者最大利潤之和：

根據上述方法，可以得到最優決策為

結論5：當中間商具有橫向公平偏好時，隨著中間商偏好系數αz增大，農戶的秸稈供應量qq減少，中間商對農戶的收購價格ppzn減小，電廠對中間商的收購價格ppdz減小。

2.4 考慮農戶及中間商公平偏好時的集中決策

同理，考慮農戶縱橫向公平偏好和中間商橫向公平偏好時，供應鏈整體最大利潤等于農戶、中間商以及電廠三者最大利潤之和：

根據上述方法，可以得到最優決策為：

結論6：當農戶和中間商均具有公平偏好時，隨著農戶縱向偏好系數αn1增大，農戶的秸稈供應量qq減少，中間商對農戶的收購價格ppzn減少，電廠對中間商的收購價格ppdz減少。隨著農戶橫向偏好系數αn2增大，農戶的秸稈供應量qq增大，中間商對農戶的收購價格ppzn增大，電廠對中間商的收購價格ppdz增大。隨著中間商偏好系數αz增大，農戶的秸稈供應量qq增大，中間商對農戶的收購價格ppzn增大，電廠對中間商的收購價格ppdz增大。

3 案例分析

為了更好地理解公平偏好心理對秸稈發電供應鏈的影響，在上述模型和決策分析基礎上，以某地區秸稈發電為例，進行決策分析，并利用matlab軟件繪制變化趨勢圖，進行數值分析。其中，電廠、中間商、農戶的相關數據如表1所示：

表1 電廠、中間商、農戶相關數

首先，分析分散決策下，各供應鏈成員的收益變化情況。圖2和圖3表示，在農戶具有縱橫向公平偏好時，隨著農戶縱向偏好系數αn1和橫向偏好系數αn2增大，Gn增大，Gd和Gz減小，且Gn>Gd>Gz。說明在這種情況下，農戶的縱向偏好和橫向偏好對供應鏈運作的影響相同，無論農戶的最終秸稈供應是增加還是減少，都會迫使中間商提高秸稈收購價格，從而使己方收益增加，其他成員收益減少。還可以看出，電廠的收益波動較小，中間商承擔主要風險。

圖4表示中間商具有橫向公平偏好時，各供應鏈成員收益的變化。顯然，隨著中間商偏好系數αz增大，Gz增大，Gd和Gn減小。另外，中間商的公平偏好心理增強到一定程度后，Gz始終大于Gd和Gn。這是由于中間商產生公平偏好心理后，一方面對電廠造成壓力迫使其提供秸稈收購價格，另一方面中間商會降低對農戶的秸稈收購價格，導致中間商和農戶的收益降低。然而，中間商的公平偏好對農戶、電廠的收益影響較小，供應鏈整體的收益呈增加趨勢。

圖5、圖6和圖7表示當農戶和中間商均具有公平偏好時，偏好系數對各個成員收益的影響。從圖5可以看出，隨著農戶縱向偏好系數αn1增大，Gn增大，Gd和Gz減少。這種情況下，中間商具有橫向公平偏好心理，其收益雖然呈遞減趨勢，但仍大于其他成員，說明此時中間商的公平偏好心理對供應鏈運作的影響更加顯著。從圖6可以看出，隨著農戶橫向偏好系數αn2增大，Gn增大，Gd和Gz減少。從圖7可以看出，隨著中間商橫向偏好系數αz增大，Gz增大，Gn和Gd減少。綜合圖5、圖6和圖7可知，當農戶和中間商均具有公平偏好時，農戶的公平偏好心理使中間商收益減少，中間商的公平偏好心理使己方效用增加，但后者影響較強，中間商的收益最終成增加趨勢。分散決策時，供應鏈成員的公平偏好心理會使己方收益增加，其他成員的收益減少，但是整體上收益增加量大于減少量。雖然供應鏈的收益增加，但是造成收益分配不公平，并不利于供應鏈的長期穩定運作。

在集中決策下，不考慮公平偏好時，供應鏈整體的收益Gs=11 576.25萬元。從圖8和圖9可以看出，當農戶具有縱橫向公平偏好心理時， 供應鏈整體收益大于公平中性時的收益，而且隨著偏好系數αn1和αn2增大，整體收益增加。

圖10表示中間商具有橫向公平偏好時，供應鏈整體的收益隨著其偏好系數αz增大而減少。說明中間商的公平偏好心理，嚴重損害供應鏈的運作，這種情況是最不希望出現并盡可能避免的。

圖11、圖12和圖13描繪了農戶和中間商均具有公平偏好時，供應鏈整體收益受偏好系數的影響趨勢。由圖11可見，農戶的橫向公平偏好程度一定時，隨著縱向公平偏好程度增強，供應鏈整體收益先減少后增加，當偏好系數αn1=0.3，αn2=0.4，Gs最小；由圖12可見，隨著農戶的橫向公平偏好系數αn2增大，Gs增大；由圖13可見，農戶具有一定程度的公平偏好心理時，隨著中間商的公平偏好系數αz增大，Gs增大。此時，農戶和中間商的公平偏好心理存在交互作用，減少秸稈供應量和收購價格的波動，有利于供應鏈的整體運作。

4 秸稈發電供應鏈的若干建議

我國秸稈發電產業起步較晚，雖然近年來發展迅速，但并沒有達到預期的成效。在實際的秸稈發電供應鏈運作中，考慮到農戶和中間商的公平偏好心理對原材料供應的影響，本研究從電廠、中間商和農戶層面提出如下幾點建議：

(1)農戶層面。農戶的縱橫向公平偏好心理，使其減少秸稈的供應量，進而影響到中間商加工秸稈和電廠發電環節。為能夠讓電廠獲得充足的秸稈原料和持續發電，一方面通過思想教育和激勵政策，加強引導，廣泛開展秸稈再利用宣傳活動，增強廣大農戶節約資源和保護環境的意識；以村為單位配備秸稈收集和捆扎設備，對主動提供秸稈的農戶給予一定補貼，積極參與到秸稈發電產業化中。另一方面，通過制定相關的法律法規，加大對秸稈禁燒工作的督促力度，依法懲處違規焚燒行為。

(2)中間商層面。中間商關系供應鏈中秸稈的流通環節，其努力程度既影響農戶提供秸稈的積極性，又影響秸稈收集、加工的質量，其公平偏好心理對供應鏈運作有重要影響。中間商企業之間加強合作，共同改善原材料處理技術，建立必要的原材料存儲基地；政府加強合理經營的規劃指導，在原材料收集、運輸和儲存環節給予經濟補貼；調整秸稈收購價格，防止中間商過度壓低秸稈收購價格，打擊農戶積極性。

(3)電廠層面。雖然電廠企業是供應鏈的核心企業，但并不處于優勢地位。農戶和中間商的公平偏好，最終導致電廠獲得的秸稈數量減少和質量下降，損害電廠收益。加之發電設備和電廠運營需要較高的成本， 電廠企業陷入進退兩難的境地。電廠應該拓寬融資渠道，加大對技術創新和先進設備引進方面的資金投入，盡最大可能地降低發電成本。應該因地制宜，擴大發電原材料來源，采用適合混合燃料的能源轉換技術，降低秸稈供應不足的風險。政府為保證秸稈發電產業的健康發展，應對新建電廠提供資金和技術支持、稅收優惠和上網電價補貼等，確保電廠的建設和持續運營。建立標準規范體系，優化發電項目立項、建設和運營監督流程，加快培育發電行業產業鏈。

根據本研究得出的結論，農戶和中間商單獨具有公平偏好時，會使得己方收益增加，其他成員收益減少，收益不公平的現象不利于秸稈發電供應鏈長期的穩定，所以要盡量避免他們一方具有公平偏好的情況。當農戶和中間商均具有公平偏好時，二者會相互作用相互制約，這時政府應該加大對電廠的支持，達到三者的平衡狀態。

5 結束語

現實中，供應鏈各參與主體的決策行為通常會受到公平偏好心理的影響。本研究以“農戶—中間商—電廠”三級秸稈發電供應鏈為對象，結合秸稈發電供應鏈的特點，構建了不同情形下的公平偏好模型，探究了分散決策和集中決策下公平偏好系數對決策變量以及供應鏈收益的影響趨勢，為供應鏈企業和政府決策提供了理論支持。根據本研究結論，在不同的偏好情形下，電廠企業和中間商企業可以適當調整秸稈的收購價格。政府可以制定激勵和補貼政策，使企業之間能夠持續合作。當然，本研究仍存在不足，尚未充分考慮政府在秸稈發電供應鏈中的作用。事實上，政府行為對于原材料供應問題舉足輕重，在資源有限的條件下，政府如何補貼能夠使供應鏈運作最優，這一方面有待繼續研究和完善。

參考文獻：

[1]相龍方，李 軍，王繼榮，等. 生物質燃料發電供應鏈博弈分析[J]. 物流科技，2011(6)：98-100.

[2]張 欽，周德群. 江蘇省秸稈發電的現狀分析及對策[J]. 中國軟科學，2010(10)：104-111.

[3]賀雪峰. 熟人社會的行動邏輯[J]. 華中師范大學學報(人文社會科學版)，2004，43(1)：5-7.

[4]唐朝賢. 生物質發電項目投資風險分析與決策研究[D]. 長沙：中南大學，2011.

[5]曹 溢，沈 輝. 秸稈發電過程中原料收集的成本分析[J]. 電力與能源，2012，33(5)：463-466.

[6]梁 歌，王琳穎，張 永，等. 基于系統動力學的生物質供應組織結構績效研究[J]. 物流技術，2012，31(9)：185-188.

[7]陳 聰，李 薇，李延峰，等. 生物質發電廠優化選址建模及決策研究[J]. 農業工程學報，2011，27(1)：255-260.

[8]王 燕，沈 輝. 生物質發電供應鏈的完全信息動態博弈分析[J]. 價值工程，2010，29(19)：41-42.

[9]Fehr E，Schmidt K M. A theory of fairness，competition，and cooperation[J]. The Quarterly Journal of Economics，1999，114(3)：817-868.

[10]Cui T H，Zhang Z J. Fairness and channel coordination[J]. Management Science，2007，53(8)：1303-1314.

[11]Caliskan-Demirag O，Chen Y，Li J. Channel coordination under fairness concerns and nonlinear demand[J]. European Journal of Operational Research，2010，207(3)：1321-1326.

[12]Zhou H，Long L R. Effect of pay strategy on employees’ pay satisfaction：testing and modifying the equity theory[C]. 2007：1448-1453.

[13]杜少甫，杜 嬋，梁 樑，等. 考慮公平關切的供應鏈契約與協調[J]. 管理科學學報，2010，13(11)：41-48.

[14]王 勇，朱龍濤. 考慮公平偏好的兩級供應鏈Stackelberg博弈模型[J]. 工業工程，2012，15(4)：28-34.

[15]林潤輝，侯如靖. 互惠偏好對回購契約協調效果和決策行為影響[J]. 工業工程與管理，2014，19(1)：85-90.

[16]浦徐進，金德龍. 公平偏好、參照點效應和三級供應鏈的運作[J]. 控制與決策，2015，30(5)：859-864.

[17]王 燕. 博弈情況下的生物質發電供應鏈合作模式研究[D]. 南京：南京航空航天大學，2011.