基于層次分析法的新能源動力電池逆向物流績效評價*

□ 李 濤,卓武揚,郝 皓

(1.上海第二工業(yè)大學 資源與環(huán)境工程學院，上海 201209；2.上海第二工業(yè)大學 經(jīng)濟與管理學院，上海 201209)

1 引言

隨著中國新能源市場的迅猛發(fā)展，中國已經(jīng)成為世界動力電池的最大生產(chǎn)國，截至2020年，我國產(chǎn)生了20萬噸左右的退役離子電池，新能源動力汽車保有量達到492萬輛，同時也即將迎來新能源動力電池報廢和二次利用的高峰期，那么這些退役動力電池的回收處理又將成為一個新的利潤增長點，對于推動國家發(fā)展新型環(huán)保能源、改革能源消耗方式以及綠色經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略有極大的促進作用。

2 文獻綜述

國內(nèi)外關(guān)于新能源退役動力電池的研究文獻主要涵蓋動力電池回收網(wǎng)絡優(yōu)化、發(fā)展現(xiàn)狀、政策研究、回收技術(shù)、回收模式、風險評價、梯次利用等各個層面。蔣慶來等[1]在報廢動力電池回收過程相對安全策略研究中加入了過程的安全性，同時建議進一步開發(fā)出更高效、可靠的回收方案和技術(shù)。武雙賀、王攀等[2]結(jié)合我國動力電池回收利用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，重點分析歐洲新電池法規(guī)中碳足跡及再生材料使用對我國動力電池回收的借鑒意義，探討我國動力電池回收利用的綠色低碳發(fā)展道路。楊耀坤、張博、梁韻琳等[3]通過研究國內(nèi)動力電池回收技術(shù)和回收政策體系，分析得出我國動力電池在回收管理方面和回收技術(shù)方面存在的問題，并提出了合理化建議。李欣[4]分析了電池生產(chǎn)商、第三方企業(yè)、整車制造商、零售商(4s店)等部門的回收決策優(yōu)化問題，并提出了將提供回收補貼和規(guī)制回收率相結(jié)合的回收策略，并驗證該策略的有效性。潘尋、趙靜、蔣京呈[5]對我國現(xiàn)行的動力電池政策法規(guī)從國家產(chǎn)業(yè)宏觀調(diào)控政策、產(chǎn)業(yè)技術(shù)標準等三個方面進行了研究分析并給出建議，明確提出要加強政策引導、完善技術(shù)標準、規(guī)范回收市場。張哲鳴、吳正斌[6]詳細介紹了國內(nèi)外新能源動力電池的回收政策以及動力電池的回收工藝，并提出加快構(gòu)建廢舊動力電池回收體系，提高動力電池回收行業(yè)的產(chǎn)業(yè)效率，關(guān)注動力電池的經(jīng)濟和環(huán)境效益，著力進行電池的資源化處理和可持續(xù)發(fā)展研究。黎宇科[7]通過分析我國動力電池回收現(xiàn)狀以及政策法規(guī)，得出我國在動力電池回收方面存在著回收效率低、回收激勵制度不夠完善、回收體系以及回收標準不夠系統(tǒng)的問題，并對我國動力電池的行業(yè)發(fā)展做出了預測。吳小龍、王晨麟等[8]介紹了動力電池的幾種回收技術(shù)以及目前的回收現(xiàn)狀，主要從回收技術(shù)方面提出動力電池在回收過程中存在的問題，并給出了合理化建議。靳星、賈美麗、杜浩等[9]敘述了磷酸鐵鋰電池的幾種回收方法以及各自的優(yōu)缺點，提出要改進回收的方法，實現(xiàn)電池正極材料的低成本、高效、綠色回收。雷蕾、李維、李紅宇等[10]研究了動力電池的組成部分，回收技術(shù)以及有機溶劑和電解液對環(huán)境和健康的危害，并指出了電池回收過程中面臨的安全問題以及環(huán)境風險。王天雅、宋端梅、賀文智等[11]對動力電池梯次利用的現(xiàn)狀以及電池拆解技術(shù)進行分析，提出磷酸鐵鋰動力電池的濕法回收技術(shù)以及梯次利用過程具有較高的收益價值。陳永珍、黎華玲、宋文吉等[12]主要分析了磷酸鐵鋰電池的主要成分以及目前我國各項回收政策，對比分析了磷酸鐵鋰電池的各種回收技術(shù)，總結(jié)出各種回收方法的優(yōu)缺點。馬成、薛辛、殷康健等[13]提出采用智能拆解粉碎技術(shù)和物料歸集工藝可以提高材料的回收率以及分揀率。賈曉峰、馮乾隆、陶志軍等[14]根據(jù)具體數(shù)據(jù)分析得出磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池具有較高的梯次利用價值和拆解回收經(jīng)濟性，并提出濕法回收工藝具有較高的試產(chǎn)前景。劉誠、陳宋璇、呂東等[15]總結(jié)分析了幾種主要的動力電池回收工藝，比較了回收工藝過程的優(yōu)劣性，提出了一種經(jīng)濟綠色的廢舊動力電池回收方法。朱華炳、衛(wèi)道柱、葛曉倩等[16]針對廢舊動力電池傳統(tǒng)回收工藝效率低、污染環(huán)境的難題,提出了采用RFID射頻識別技術(shù)對電池進行分類機械切割處理，制定完整的回收工藝標準，有利于回收電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模化。黃慶華、郭建、李鵬[17]分析了我國廢舊動力電池回收的現(xiàn)狀，總結(jié)了廢舊動力電池材料鈷元素的獲取工藝流程，強調(diào)了綠色回收的重要性。倪飛[18]提出利用ERP制度研究我國動力電池的回收網(wǎng)絡構(gòu)成要素以及回收的有效途徑，為動力電池的有效回收提供參考。董慶銀、譚全銀、郝碩碩等[19]通過分析中國動力電池回收的現(xiàn)狀并結(jié)合國外的四種回收模式，提出了北京市動力電池的特有回收模式，要與市場發(fā)展情況相適應，在經(jīng)濟上，對于三元鋰電池來說濕法回收可以獲取更高的價值。姚燕和蔣瓊[20]分析了我國動力電池回收技術(shù)標準、回收現(xiàn)狀、動力電池回收的法律法規(guī)和三元鋰電池材料回收技術(shù)，提出動力電池應以新能源汽車企業(yè)為主體進行逆向回收。朱凌云、陳銘[21]通過模糊綜合評價法得出上汽集團適合自營模式對動力電池進行回收。張國方、劉詩娓和宋景芬[22]從回收效率、回收成本、經(jīng)營模式等方面對比分析了五種回收模式，并針對我國動力電池的回收現(xiàn)狀提出了有利于電池回收行業(yè)健康發(fā)展的回收模式。謝英豪等[23]依據(jù)國家政策，并根據(jù)我國動力電池回收市場的現(xiàn)狀，提出了以整車企業(yè)為主體的商業(yè)回收模式，同時推出區(qū)塊鏈追蹤技術(shù)，促進動力電池回收行業(yè)的健康發(fā)展。沈一斌[24]利用模糊綜合評價法對動力電池項目進行科學評估，判斷項目的風險等級，為項目的開發(fā)提供指導意見。周世峰[25]分析了大連DT公司動力電池回收處理項目風險管理案例，列出項目的階段性風險，并結(jié)合實際給出有價值的理論參考以及建議。孫亦辰[26]考慮動力電池回收的各種風險，并依據(jù)多目標多周期的混合整數(shù)非線性規(guī)劃模型設計了較為理想的網(wǎng)絡模型，對現(xiàn)實網(wǎng)絡規(guī)劃建設有一定的指導意義。王丹[27]建立了動力電池網(wǎng)絡多目標優(yōu)化模型，并進行了實例驗證，對降低動力電池回收成本和保護環(huán)境有一定的現(xiàn)實意義。李建林等[28]分析了當前我國梯次利用的政策法規(guī)以及梯次利用工程應用，為雙碳目標下動力電池的梯次利用技術(shù)的發(fā)展貢獻了寶貴意見。周媛等總結(jié)分析了退役動力電池相關(guān)標準的不足，為企業(yè)相關(guān)人員提出了合理化建議。李建林等[29]總結(jié)分析了國內(nèi)動力電池的回收技術(shù)以及行業(yè)政策標準，并結(jié)合動力電池行業(yè)現(xiàn)狀提出了符合企業(yè)實際情況的建議和未來動力電池的發(fā)展趨勢。Heelan J等[30]指出鋰電池行業(yè)回收滯后，回收工藝落后，需要一種全新的商業(yè)回收技術(shù)，然后開發(fā)出了一種回收鋰、鎳的新技術(shù)，使整個回收系統(tǒng)可以商業(yè)化，讓鋰電池回收更加普遍，同時可增加回收量。Pagliaro M等[31]提供了一種關(guān)于鋰電池回收再利用的循環(huán)經(jīng)濟見解，回收鋰電池內(nèi)的金屬正變得有利可圖。Thompson D L等[32]調(diào)查了鋰電池的回收問題，并討論了電池拆解簡化等問題，提出了綠色回收以及回收技術(shù)的適當經(jīng)濟方向，同時指出隨著電池設計的改變，回收方式也會相應改變。

綜上所述，當新能源動力電池退役潮來臨之時，采取科學合理的措施處理動力電池至關(guān)重要。目前，關(guān)于退役動力電池回收的研究主要集中于回收現(xiàn)狀、政策研究、回收模式、回收技術(shù)、回收風險、網(wǎng)絡優(yōu)化等方面，而缺乏對于動力電池在回收方面的績效評價研究，不能很好地根據(jù)實際情況給企業(yè)或者政府提出更加科學合理的指導意見，因此，構(gòu)建科學的評價體系將有利于政府和公司科學決策，避免盲目的項目決策造成巨大的經(jīng)濟損失。

3 建立指標評價體系

文章分別從六個層面(資源層面，環(huán)境層面，經(jīng)濟層面，技術(shù)層面，安全層面，社會層面)對新能源動力電池回收產(chǎn)業(yè)進行指標衡量，同時結(jié)合逆向物流本身的活動特點，充分考慮動力電池回收整個流程(動力電池運輸、回收放置、拆卸分解、倉儲、成本、技術(shù)可靠性、環(huán)境清潔度、安全等方面)，并結(jié)合國家政策、國家標準以及行業(yè)規(guī)定，構(gòu)建新能源動力電池回收的逆向物流績效評價體系。

4 方法模型

面對復雜的社會問題，總是缺乏對事物本身的全面了解，因此需要采用定性和定量相結(jié)合的方法進行評價，在評價中注意多種方法相結(jié)合，避免因單一方法的局限性造成錯誤的判斷。此時綜合評價就顯得尤為重要了，可以彌補單種方法評價存在的不足。本文采取層次分析法以及專家調(diào)查法，構(gòu)建動力電池回收逆向物流績效評價體系。具體過程如下。

具體數(shù)據(jù)由專家調(diào)查法和德菲爾專家調(diào)查法獲取。根據(jù)專家打分結(jié)果制定指標判斷矩陣，然后利用層次分析法確定權(quán)重。具體步驟如下。

①構(gòu)建新能源動力電池回收逆向物流評價指標體系，以動力電池回收企業(yè)逆向物流績效水平為評價對象。如表1所示。

表1 新能源動力電池企業(yè)逆向物流績效評價體系

②邀請物流專家以及企業(yè)人員等對指標的取值進行評分，并建立相應的指標因素評價矩陣。

③建立判斷矩陣，目標層的判斷矩陣如表2所示。

④計算權(quán)重，并進行一致性檢驗。

⑤同理，可以得到準則層的權(quán)重，如表3-8所示。

⑥最后可得新能源動力電池回收逆向物流評價體系指標綜合權(quán)重，如表9所示。

5 實例驗證

本文主要是通過專家調(diào)查法獲取數(shù)據(jù)，首先是調(diào)查走訪逆向物流領(lǐng)域?qū)＜摇⑿履茉磩恿﹄姵鼗厥掌髽I(yè)專業(yè)研究員、動力電池梯次利用企業(yè)研究員、新能源動力電池回收行業(yè)標準的制定者、動力電池回收行業(yè)的相關(guān)政府工作人員以及循環(huán)經(jīng)濟領(lǐng)域的專家等，然后采用SPSS Statistics 25.0版本的專業(yè)數(shù)據(jù)分析軟件對調(diào)查數(shù)據(jù)進行效度和信度分析，得到可靠分析克隆巴哈α系數(shù)結(jié)果為0.935，說是問卷可信度較好。

利用層次分析法對數(shù)據(jù)進行分析，如表2所示。

表2 準則層判斷矩陣

通過對第一層因素指標進行分析，可以得到各個指標的權(quán)重系數(shù),如表2所示，可知重要性排序：安全層(0.45978)、環(huán)境層(0.26852)、技術(shù)層(0.11525)、社會層(0.07469)、經(jīng)濟層(0.05507)、資源層(0.02669)。

然后進一步評價指標層各個因素的相對權(quán)重，如表3-8所示。

表3 資源層指標權(quán)重

表4 環(huán)境層指標權(quán)重

表5 經(jīng)濟層指標權(quán)重

表6 技術(shù)層指標權(quán)重

表7 安全層指標權(quán)重

表8 社會層指標權(quán)重

6 結(jié)果分析

通過表9可以看出，新能源動力電池回收逆向物流績效評價的指標層相關(guān)因素重要性排序結(jié)果為退役動力電池處理安全制度執(zhí)行情況T56、退役動力電池處理安全制度完備率T55、退役動力電池環(huán)境管理體系認證情況T28、退役動力電池報廢率T26、退役動力電池處理消防設施完備率T54、退役動力電池處理企業(yè)安全檢查次數(shù)T53、退役動力電池處理企業(yè)新技術(shù)研發(fā)率T43、退役動力電池廢料排放量T21、退役動力電池處理企業(yè)事故發(fā)生率T52、退役動力電池處理企業(yè)專利申請數(shù)量T45、退役動力電池包裝回收率T27、退役動力電池處理能量消耗率T25(這里僅指出了排名前十位的重要影響因素)。然后從準則層可以得出新能源動力電池回收逆向物流績效評價相關(guān)因素的重要性排序為安全層(0.460)、環(huán)境層(0.269)、技術(shù)層(0.115)、社會層(0.075)、經(jīng)濟層(0.055)、資源層(0.027)。

表9 新能源動力電池回收績效評價層次總排序權(quán)值

7 對策及建議

根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析，可以給出以下建議：

①加強新能源動力電池回收企業(yè)安全體系的建立。首先新能源動力電池企業(yè)內(nèi)部要高度重視動力電池在處理過程中發(fā)生的安全事故，在企業(yè)內(nèi)部成立安全事故調(diào)查委員會進行專項處理，定期根據(jù)企業(yè)安全現(xiàn)狀完善企業(yè)安全制度并及時公布事故調(diào)查結(jié)果，明確責任，追究事故責任，明確獎罰制度，讓企業(yè)安全深入人心，同時安全事故委員會應結(jié)合高新技術(shù)，充分利用大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)，建立企業(yè)安全事故大數(shù)據(jù)庫，對企業(yè)內(nèi)部的安全事故進行科學分析和預判，提早預防安全事故的發(fā)生。充分利用人工智能技術(shù)，引進智能預警技術(shù)以及機器人技術(shù)，在危險工作領(lǐng)域盡量減少人員參與。

②落實新能源電池回收企業(yè)內(nèi)部環(huán)境保護責任。在企業(yè)內(nèi)部成立環(huán)境督導小組，定期進行企業(yè)環(huán)境檢查，宣傳環(huán)境保護，突出責任意識，認真研究污染來源，突破因技術(shù)和設備落后帶來的環(huán)境污染問題，切實實行動力電池處理環(huán)境保護制度，取得國家環(huán)境保護管理體系認證。加強安全督查力度，形成完善的責任體系。

③加大新能源動力電池回收企業(yè)創(chuàng)新型人才的投入。在企業(yè)內(nèi)部培養(yǎng)動力電池回收方面的科技人才，突破動力電池過程中的污染難題、動力電池資源再利用難題，提高動力電池回收處理的科技研發(fā)率，利用大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)分析動力電池回收過程中存在的技術(shù)難點，加強科技攻關(guān)，精準投放研發(fā)資金，集中發(fā)力，突破技術(shù)難關(guān)。

④培養(yǎng)創(chuàng)新型綠色科技企業(yè)。企業(yè)在成長的過程中，重點關(guān)注企業(yè)員工科技文化素養(yǎng)，培養(yǎng)創(chuàng)新型企業(yè)，讓科技綠色文化深入人心，不斷提高企業(yè)競爭實力，成立企業(yè)科技創(chuàng)新中心，研發(fā)核心技術(shù)。嚴格執(zhí)行新能源電池回收行業(yè)國家法律法規(guī)以及行業(yè)技術(shù)標準，推行生產(chǎn)責任制，打造新能源動力電池回收標桿企業(yè)，在客戶心中樹立美好企業(yè)形象。

⑤經(jīng)濟層是第五大影響因素，資金投入對于一個公司的生存和發(fā)展來說至關(guān)重要，其中員工培訓成本以及科技研發(fā)成本投入占比較大，總之要加強科技人員的培訓，打造創(chuàng)新型科技企業(yè)，不斷升級動力電池回收設備，減少環(huán)境污染，提高動力電池的回收利用率。

⑥資源層是第六大影響因素，其中動力電池的回收率以及梯次利用率占比最高，因此建議打造全國動力電池回收網(wǎng)絡，借助大數(shù)據(jù)、人工智能分析技術(shù)，突破回收信息獲取困難的行業(yè)難題，同時借助區(qū)塊鏈技術(shù)實行動力電池溯源制度，便于動力電池的回收利用，增大動力電池的回收利用率，推行企業(yè)生產(chǎn)責任延伸制度，建立可靠的回收渠道，鼓勵第三方企業(yè)建立龐大的回收網(wǎng)絡，對各種型號的動力電池進行統(tǒng)一回收，科學分類處理。