低碳背景下基于系統動力學的冷鏈農產品產業分析

楊磊 付小康

摘? 要：為分析農產品銷售尤其是線上銷售的過程中冷鏈的使用對農產品質量的保證與碳排量和碳成本之間的關系，文章運用了系統動力學理論，建立了農產品生產銷售過程中冷鏈投資與碳排量的成本對行業利潤影響的仿真模型。結果表明：冷鏈的大量引入雖然會增加基礎投資，但是該行業的總利潤還是呈積極上升之勢，但農產品行業在配送和存儲上的碳排量增加較大。最后在仿真結果的基礎上提出了適用于企業相關的發展聯動策略。

關鍵詞：系統動力學;農產品;冷鏈物流;低碳;仿真分析

中圖分類號：F304.3? ? 文獻標識碼：A

Abstract： In order to analyze the relationship between the quality assurance of agricultural products and carbon emission and carbon cost in the process of agricultural products sales， especially in the online sales process， the paper uses the system dynamics theory to establish a simulation model of the impact of cold chain investment and carbon emission on the industry profits. The results show that although the introduction of cold chain will increase the basic investment， the total profit of the industry is still rising， but the carbon emission of agricultural products industry in distribution and storage is increased greatly. Finally， based on the simulation results， the development linkage strategy suitable for enterprises is proposed.

Key words： system dynamics; agricultural products; cold chain logistics; low carbon; simulation analysis

0? 引? 言

近年來，隨著GDP的增長，人們對蔬菜、水果等生鮮農產品的品質要求越來越高，為減少生鮮農產品在運輸過程中的新鮮度損耗，冷鏈物流應運而生，并逐步成為物流行業備受關注的焦點。目前國外發達國家冷鏈物流使用的比例已經超過90%，某些產品比如肉禽的冷鏈流通率更是達到了100%，但是在我國果蔬、肉類、水產品的冷鏈流通率占比僅為22%、34%、41%。并且國外的農產品損耗率只有5%到8%，而中國的損耗率卻高達30%，使得對冷鏈的關注越來越大。同時隨著全球變暖的現象逐漸加劇，全世界對環保的重視力度增強，加強了對二氧化碳等排放的監控，許多國家也早已將碳稅運用到制造商所產生污染的運作中，我國也已在鋼鐵等行業征收碳稅，并且也逐漸將碳稅應用到其他行業中。而對于線上農產品的銷售來說，為了保證其新鮮度，冷藏配送的使用、冷庫的使用無疑會帶來較多的碳排量，不僅對環保不利，同時碳成本的增加對該行業也增加了相應的負擔。因此，基于上述背景，農產品物流開始受到更多的關注，尤其是低碳物流和冷鏈物流如何進行整合聯動發展，本文聚焦于此進行了仿真研究。

1? 國內外研究現狀

1.1? 農產品碳足跡

農產品同工業產品一樣，在它的整個生命周期中，包含了生產、運輸儲存配送、銷售三個階段，在這三個階段均會產生相關的碳排放。張佳雯[1]在基于LCA法對農產品物流碳足跡的計算中采用生命周期評價法和清單處理等方法，以馬鈴薯為示例，給出了各個環節具體的碳排量。劉倩晨[2]運用生命周期評價方法對冷鏈物流碳排放進行了計算，并以番茄為研究對象，計算了其各環節中的碳排放量。馬愛進等[3]采用生命周期理論，研究了食物生命周期，并討論了其碳排放的核算范圍。Strut等[4]采用生命周期法對水產品的碳足跡進行了研究及評價。Benjaafar等[5]通過將碳足跡應用于供應鏈中并構建其測算模型，并以牛奶供應鏈為研究對象進行了實證分析。Carlsson-Kanyama[6]運用生命周期法，以不同食品為研究對象對其不同環節中的碳排放量進行了測算，并對不同環節進行了比較分析。由此可見，目前已有許多對于農產品碳足跡的研究，通過生命周期來對其碳排量進行分析是比較成熟和可靠的方法。

1.2? 冷鏈物流

國內許多專家針對我國現有冷鏈發展不足的狀況進行了研究，有許多文章針對冷鏈運用的風險進行了研究，卜梅蘭[7]、王熒熒和張敏等[8]對農產品冷鏈物流運作的風險進行研究，找出冷鏈物流運作中的主要風險，并提出風險控制策略;楊揚和朱瑤瑤[9]對冷鏈物流與農產品生產的聯動機理進行了研究，并且選取了云南省作為示例，構建了農產品生產與冷鏈物流聯動發展的系統動力學模型。

因此到目前為止，國內外對于農產品碳足跡和冷鏈使用都有著各自領域相關的研究，但是對于兩者綜合的研究卻比較少，即在低碳的大背景下對農產品冷鏈發展的農產品產業發展進行研究的文章相對較少，因此本文從該角度進行創新，適應農產品發展需要的低碳、高質量、低腐損率的要求來進行仿真研究和分析，并提出相關的發展建議。

2? 低碳背景下農產品生產與冷鏈聯動發展的系統動力學模型

2.1? 模型的基本假設

該模型的成立是建立在一些基本假設上的，假設如下：假設農產品的產量產值、基礎的客戶需求是與GDP成正相關;假設總的碳排量是與農產品成正相關;假設冷鏈投資的建設成本是與冷鏈物流效率成負相關，與冷鏈使用量成正相關。

2.2? 系統要素

低碳背景下的農產品生產與冷鏈聯動發展構成了一個相互關聯、相互影響的復合系統，這一聯動發展的系統中包含著農產品碳排量子系統、冷鏈物流子系統和農產品行業發展利潤子系統三個部分，接下來對每個模塊進行簡要的介紹。

（1）農產品碳排量子系統：以農產品生命周期的碳足跡分析為基礎，將農產品生產流通銷售整個過程中的碳排量分解為生產碳排量、冷鏈配送和儲存碳排量、銷售碳排量和腐爛變質碳排量，這四部分之和構成了單位農產品總碳排量，而總的農產品碳排量隨著農產品的產品產量增加而增加，其中冷鏈配送和儲存碳排量隨冷鏈的使用量增加而增加，隨著冷鏈使用效率的增加而降低，腐爛變質碳排量隨著冷鏈的使用量和冷鏈的使用效率增加而降低。

（2）冷鏈物流子系統：政府政策的引導支持使得冷鏈物流技術、冷鏈物流信息化程度、冷鏈物流設備等都得到了相應的提高，促進冷鏈物流發展，冷鏈物流的效率得以提升，促進冷鏈物流使用量的增加。而冷鏈投資建設成本則隨著冷鏈物流使用量的增加而增加，隨著冷鏈物流效率的增加而降低。農產品的腐爛率也會隨著冷鏈物流的使用量增加而減少。

（3）農產品行業發展利潤子系統：用GDP代表人們的經濟發展水平情況，經濟水平的提高使客戶對農產品的基本需求量增加，使得農產品生產量增加，農產品生產產值也會相應提高。產量增加會帶來農產品生產和銷售的碳排量增加，而農產品冷鏈配送和存儲碳排量與變質腐爛碳排量還與冷鏈物流子系統相關，其和為碳排放總量。政府對環保的重視程度會決定單位碳稅的高低，即單位碳排量的成本。農產品的成本由生產成本、平均冷鏈物流成本、平均碳成本組成，利潤由農產品單價和農產品銷量決定，銷量由基礎需求量和低碳偏好顧客需求和高質量產品顧客需求決定，農產品質量越高，高質量產品顧客需求就越高，總碳排量越高，則低碳偏好顧客需求就越低。

2.3? 低碳背景下的農產品生產與冷鏈聯動發展的系統動力學模型

在系統因果關系分析的基礎上，利用Vensim PLE軟件構建了低碳背景下的農產品生產與冷鏈聯動發展的系統動力學模型，如圖1所示。

2.3.1? 初始狀態下仿真分析

按照初始數據整理轉化來的值來對模型進行仿真，觀察在現有狀態下碳排量的狀況、腐爛產品的狀況、碳成本和冷鏈成本的狀況、需求構成的狀況、總成本和利潤的狀況等。

首先是農產品行業的銷售利潤，如圖2（左）所示，該圖較高的線表示的是10年來的累積總利潤，較低的線表示的是每年單獨的利潤，由此可以看出，每年的利潤都是大于0的，并且每年的凈利潤逐漸增長，行業發展較為穩定。

其次對農產品銷售過程中的成本進行分析，成本主要由生產成本、碳排放成本和冷鏈物流成本構成，此處不對生產成本進行探究，主要聚集于碳排放成本和冷鏈物流成本。由圖2（右）可以看出在初期時冷鏈投資較少，因此冷鏈投資的成本相對較低，但由于較低的冷鏈使用率導致農產品在運輸儲存和銷售的過程中腐爛率較高，導致腐爛造成的碳成本較高;而隨著冷鏈使用的普及，冷鏈的投資成本會不斷增加，而由冷鏈設備帶來的碳排量也會不斷增加，但會因為冷鏈的使用而降低農產品腐爛的數量進而降低腐爛所帶來的碳排量。由此，雖然兩者的成本都在增加，但冷鏈投資的成本增加得更加迅速，甚至已經超過了碳成本。

2.3.2? 對農產品利潤的分析

由此可以看出，目前的農產品行業發展勢態較為良好。但若將參數予以改變，將低碳偏好顧客對碳排量的敏感度增加，得到的利潤結果如圖3所示，current2是經過調整之后將敏感度調高的結果，current3是經過調整之后將敏感度調低的結果。可以看出若顧客對低碳產品的敏感度較高，那么利潤的增加會因為碳排量的增加而放緩，并且敏感度越高對農產品的利潤邊際影響越大。

對于消費者高質量產品偏好的敏感度卻相反，如圖4所示，可以看出當顧客對于高質量產品的敏感度較高的時候，農產品行業的利潤會增加得更多，這是因為冷鏈投資的增加使得農產品的質量提升，從而帶來更多高質量產品偏好需求的提升。

除此之外，冷鏈的使用對農產品的利潤影響也很大，圖5中，current6、current和current7三組數據的冷鏈使用量逐漸增加，可以看到農產品的銷售利潤也是在不停增加，表明雖然冷鏈物流投資會增加許多成本，但由此帶來腐爛產品的減少和高質量偏好需求的增加已經彌補了這部分的成本和多余的碳排放帶來的成本，從而使得總利潤反而會增加。

2.3.3? 對碳排量的分析

接下來對碳排量的情況進行研究，當其他情況不變時，對冷鏈的使用量進行改變，圖6中，current6、current和current7三組數據的冷鏈使用量逐漸增加，可以看到總的碳排量也是依次增加，表明冷鏈的使用雖然減少了變質腐爛的產品，但是由于運輸儲存等耗費使得運輸儲存過程中產生的二氧化碳超過了變質腐爛的減少帶來的二氧化碳的差值。從圖7的腐爛變質碳排量和運輸儲存碳排量圖中也可以得到驗證。

3? 結論與政策

本文通過分析低碳背景下農產品生產與冷鏈物流的聯動發展，研究了農產品碳排量子系統、冷鏈物流子系統和農產品行業發展利潤子系統之間相互影響和作用的反饋機制，構建了相關的系統模型，對影響農產品行業利潤、碳排量總額以及配送儲存碳排量、變質腐爛碳排量等的因素進行了分析對比，結論表明：（1）目前狀態下農產品行業的發展態勢良好，利潤持續上升;（2）顧客的低碳產品偏好和高質量產品偏好對農產品行業利潤有較大的影響，低碳產品偏好越高，則總的需求量就越低，而高質量產品偏好越高，那么總的需求量就越高，利潤就越大;（3）冷鏈投資雖然會帶來較大的成本，但是冷鏈的使用量提高會增加總的利潤，因為它可以使腐爛的農產品減少，從而抵消成本的劣勢;（4）冷鏈的使用會增加總的碳排量，雖然它會減少因為腐爛而帶來的碳排量，但其自身工作所增加的碳排量會更多。

因此，在此背景下，建議農產品生產和冷鏈物流業聯系兩業聯動發展的影響因素應當根據自身的實際情況做出相應的決策：（1）企業應當時刻關注碳市場碳稅和消費者偏好的變化情況，通過整合供應鏈上下游農產品生產企業的資源和冷鏈物流活動，協調冷鏈物流，改進服務模式，優化業務流程，降低冷鏈物流成本，合理配置資源，實現供應鏈結構的優化，從而實現冷鏈物流投資的降低;（2）政府應當積極支持冷鏈物流的發展，制定引導冷鏈物流發展政策，引進冷鏈物流人才，提高冷鏈技術，使冷鏈物流市場更加規范合理化等。

參考文獻：

[1] 張佳雯. 基于LCA法對農產品物流碳足跡的計算[J]. 現代營銷，2018（10）：68-69.

[2] 劉倩晨. 考慮碳排放的冷鏈物流研究[D]. 北京：清華大學（碩士學位論文），2010.

[3] 馬愛進，趙海珍. 食品生命周期碳排放評價研究[J]. 食品工業科技，2011（9）：461-463.

[4]? Strutt J， Wilson S， Shorney D H， et al. Assessing the carbon footprint of water production[J]. Journal of the American Water Works Association， 2008，100（6）：80-89.

[5]? Benjaafar S， Li Y， Daskin M. Carbon footprint and the management of supply chains： Insights from simple models[J]. IEEE Transactions on Automation Science & Engineering， 2013，10（1）：99-116.

[6]? Carlsson K A. Climate change and dietary choices—how can emissions of greenhouse gases from food consumption be reduced[J]. Food Policy， 1998，23（S3/4）：277-293.

[7] 卜梅蘭. 農產品冷鏈物流運作風險及其發展路徑分析[J]. 赤峰學院學報（自然科學版），2011（9）：40-42.

[8] 王熒熒，張敏，朱文英. 農產品冷鏈物流安全評估體系研究[J]. 物流技術，2013（10）：125-128.

[9] 楊揚，朱瑤瑤. 基于系統動力學的農產品生產與冷鏈物流聯動機理研究——以云南省為例[J]. 物流工程與管理，2018，40（9）：1-7.