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高建偉，張昊渤，縱翔宇
（華北電力大學經濟與管理學院，北京102206）
摘要：秸稈等生物質燃料收購價格過高始終是影響國內生物質發電廠效益的重要原因。傳統秸稈收購模式中普遍存在農戶出售秸稈的積極性不高，機械化程度低，收購率低等問題?？紤]到生物質燃料特殊的能源商品屬性.文章基于“流程再造”思維，通過“協助收割”等服務刺激農戶出售秸稈的積極性，并優化秸稈收割環節和儲運環節，提高機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，對新方案的成本進行估算和變動分析，從經濟性角度為收購生物質燃料的相關人員提供參考依據和估算方法。
0引言
我國生物質資源儲量豐富，作為能源開發和利用的潛力巨大。在國內能源結構調整和節能減排的背景下，政府于2003年開始大力扶持生物質發電相關行業，并給予了相應的補貼上網電價和配套的優惠政策。然而截至現在，生物質發電量占總體發電量的比例不足1％，與“十二五”規劃要求的關于生物質發電的目標（在電力、供熱和農村生活用電領域初步實現商品化與規?；茫诮煌I域擴大替代石油燃料）相去甚遠。
燃料的供應和成本一直是限制生物質發電發展的核心問題。受制于我國目前的農業作業形式，機械化程度和地理環境等因素，在秸稈等生物質燃料的采集收購方面一直存在成本高、供應不穩定的問題。對于這些問題，不少專家學者都開展了相應的研究，并形成了一定的研究成果。對比歐美等發達國家的現代農業體系。我國的農作物種植相對分散，具有密度低，小型化的特點，并且缺乏相應的收獲運輸工具，機械化程度較低[1-2]。此外，秸稈的收購模式過于僵化，生物質電廠單純作為買方較為被動，比較依賴秸稈經紀人和農戶出售意愿，不利于燃料的穩定供應。對比其他新能源發電.秸稈等生物質燃料具有“密度小，質量大”的特點，物流成本相對太高，這也是影響生物質發電效益的重要因素之一[3-4]。
生物質發電燃料特殊的能源商品屬性，導致其與其他新能源發電成本控制存在本質上的區別，對于秸稈等燃料成本的控制是降低整體發電成本的關鍵因素之一。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上，秸稈的供應較難得到保障。生物質發電秸稈的收購模式存在很大的優化空間，建立相應的成本估算模型對于生物質發電的成本控制很有必要。針對上述問題.本文基于“流程再造”思維優化了收購和儲運等環節，并通過建立成本估算模型和案例計算，對新方案的成本進行估算和變動分析，以期改善目前秸稈收購中存在的問題和降低成本。
1國內秸稈收購模式及其問題分析
1.1傳統秸稈收購模式
秸稈不同于煤、石油等化石能源.較難形成長期穩定的收購。農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收購和多次搬運。以華北平原為例，通過調研發現，農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，不少農戶愿意將秸稈低價甚至免費出售。但是，由于秸稈的收購價格較低，國內人均土地面積較少，平均每戶秸稈產量不高，農戶很難通過出售秸稈獲得豐厚收益。所以一旦秸稈被堆置，農戶寧可選擇外出務工或其他勞動形式也不愿費精力再次出售秸稈。從儲運模式上，秸稈收購可分為分散型和集中型兩種模式，其特點如表1所示。隨著秸稈的規?；煤褪袌鲂枨蟮脑黾?，集中型收儲運模式將成為主要發展方向。
1.2存在問題分析
調研發現，中國目前的生物質發電廠的燃料供應普遍存在生物質燃料供應量不足、成本高、能耗大等問題，這是傳統生物質燃料收儲運模式存在的同有弊端?，F有的收儲運模式本質上還是與農戶進行單純的價格博弈.然而對于單個農戶而言，秸稈屬于低價值物品，僅僅通過價格因素對農戶進行激勵，很難提高農戶的出售熱情。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發電廠或秸稈經紀人對農戶已收割的秸稈進行交易。中國實行家庭聯產承包責任制之后，秸稈收割以家庭為單位，傳統收購模式中對于秸稈的收購除了農J自發售出的秸稈外，還有一部分就是對農戶儲藏的秸稈進行交易。收割環節的優化空問大.如能合理開發和利用，會大大增加收購效率。
針對收購中存在的問題，本文總結了以下影響秸稈收購的因素：①秸稈收購價格不高，個體農戶出售秸稈的收益低：售出環節復雜，農戶不愿付出相應時間成本去出售秸稈：②交通不便的農田，秸稈回收費時費力；③秸稈（尤其是玉米秸稈）粉碎還田等新技術對生物質電廠的燃料收購造成沖擊；④收割時節任務繁重，除了收割還要忙于下一季的種植.農戶缺乏時間進行出售；⑤從事基礎農業的人員水平不高，尤其是落后農村地區，農戶呈老齡化狀態并且運輸機械和運輸能力缺乏；⑥其他相關收購秸稈企業，如造紙廠等同類企業造成的收購競爭壓力。
2方案設計
2.1秸稈收割存在的問題
考慮實際國情。本方案擬采取協助收割的方式對農戶進行多重激勵。以黃淮海地區為例，每逢收割季節。許多收割機團隊到各個自然村進行收割。這些收割機團隊來自全國各地，通常以團隊形式出現，每年有著固定的收割路線，收割完成之后與農戶進行現金交易。這種收割模式存在如下的問題：①農作物收割作業面積大，對比收割作業人員，待收割的農戶數量多，加上這種點對點的交易模式，農戶需要花費大量的時問和精力去聯系收割機，收割效率低；②收割機作業人員收割過程中秸稈留茬高度較高，給后續秸稈收集工作帶來不便：③中國在農業機具方面已經能夠自主生產打捆機等秸稈收集工具，這種流動式的作業模式，自帶打捆機的收割機數量不多，新型機具推廣難度大，導致新型機械化工具普及率低：④部分收割機作業人員不愿對小塊田和交通不便的地區進行作業。
2.2秸稈收購環節優化
如果能夠通過提高機械化程度將收購環節
與收割環節結合，在不影響農戶受益前提下減輕農戶不必要的勞動時間，能夠對農戶出售秸稈的積極性起到正向的激勵作用。基于以上目的，本文為生物質電廠秸稈收購環節優化設計以下方案。
?。?）收割環節
?、偕镔|電廠與收割機作業團隊達成協議，作業范圍內由生物質電廠按照收割面積向收割機作業人員支付包括人工費、機械費在內的必要收割費用.應生物質電廠要求收割過程中須要實現一定的留茬高度并組織安裝自走式打捆機等收割機械裝置。
②生物質電廠在收購半徑范圍內，以村級為單位進行收割作業面劃分，與村級負責人溝通并與村民達成協助收割協議；生物質電廠對收購半徑范圍內的秸稈進行收割，并對該范圍內收割的秸稈有優先收購權，農戶可以出售秸稈抵減收割費用。并享有一定的優惠，不出售秸稈的農戶亦可按照收割面積向生物質電廠支付收割費用。
?、壑贫ㄏ鄳涮追?，比如生物質電廠產生的灰渣是很好的肥料，對出售秸稈的村級點給予一定的肥料優惠措施，并進行相應的服務和宣傳工作。
（2）暫儲環節
①生物質電廠以單個或多個村級為單位組建收集團隊，根據可收集儲量設立村級暫儲站。
?、跁簝φ緦τ谝呀浭崭畲蚶Υa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量或數量的損失。
③暫儲環節的安全防備工作是重點工作，夏季天氣干燥，極易引發火災：如遇陰雨天氣還須組織人工晾曬。
④進行部分加工處理工作，如對散裝秸稈進行打捆以及有必要的壓縮等減少成本的處理。
（3）運輸環節
收購環節的運輸分為農田一暫儲站，暫儲站一電廠兩類運輸環節。主要涉及到運輸工具、運輸方式以及人工條件等問題。
?、俎r田一暫儲站：該環節的特點是運輸距離短、運輸重量輕、運輸路況復雜、涉及對象較多等；這個環節適用農用三輪、拖拉機等運輸機械，并且可以充分利用農戶資源，發揮社會效益。
②暫儲站一電廠：部分農用運輸機械受到道路交通的限制，該環節的運輸機械選擇要根據運輸距離和運輸路況區分.可采用的運輸機械有拖拉機、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，相關符號參數見表2。
3.2算例
黃淮海地區地處平原，交通便利，是中國（冬）小麥主產區，其小麥播種面積占中國的50％以上，該地區擁有豐富的生物質資源，小麥總產量占全國的61.6％[7]。中國平均秸稈資源密度為88.55t／（km2·a），在中國8大小麥產區中，黃淮海地區是中國秸稈資源密度最高的地區.2005年平均秸稈資源密度達到380.53t／（km2·a）[8]。2009年，一座25MW的生物質電廠平均秸稈消耗量約為21.8萬t，為保障供應穩定，實際收購秸稈總量須超出消耗量50％，即約為32.7萬t[9]。以黃淮海地區的秸稈資源密度計算，若是收集率能夠達到14％，就是能夠實現燃料的正常供應（實際調研中發現大多數生物質電廠的收集率普遍不足20％）。
假設在設計方案下共有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。
假設暫儲站范圍內運輸工具為農用拖拉機，暫儲站至電廠的運輸工具為貨運卡車。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。假設秸稈收集過程中采用的運輸車型為輪式拖拉機和農用汽油車，由式（5），（6）計算出運輸機械的單位運輸成本C1，C2分別為1.54，1.28元／（t·km）。
國內常用的運輸工具以及燃料屬性參數如表3，4所示[10]。
在僅考慮收割成本和運輸成本（含裝卸費）的前提下，計算出生物質電廠的收購成本為[7081.5，9036.5]萬元，其中，收割成本C1為[3382.82，4905.00]萬元，農田至暫儲站運輸成本C2為519.58萬元，暫儲站至發電廠運輸成本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，秸稈補差費用和相關管理費用、倉儲費、折舊費、修理費等并未納入分析這些費用在一定程度上影響秸稈收購成本.決定生物質電廠的運營能力，并且具有一定的功能性作用，不可忽視。
?。?）秸稈補差費用
秸稈補差費用是在收購階段發生的，影響單位秸稈補差費的因素有政策補貼、電廠收購方案。政策補貼是國家對秸稈收購的支持鼓勵，由生物質電廠所在地區決定。電廠收購方案則是在實際收購過程中，考慮成本因素后，人為設置一定的單位秸稈補差額，如果協助收割成本過高，則由農戶支出一部分補差額：相反。如果收購成本較低，電廠則會對農戶支付一定補差額，用以促進收購。不同的生物質電廠由于收購條件不同，秸稈補差費用也有區別，由于秸稈補差費用針對的對象是農戶，因而其區間的最小值應為農戶所能接受的單位收割成本的極大值忌。，區間的最大值應為生物質電廠能夠接受的采購成本的極大值ke，且kp≤ke。當kp＞ke時，則意味著收購方案不合理。單位秸稈補差費用直接反應在秸稈的單位成本中，可在單位秸稈收購價基礎上增減△。
?。?）其他費用
由于收儲運過程中相應的管理費、倉儲費、折舊費、能源燃料費、修理費等費用沒有統一標準。不易核算清楚，這些費用可以在秸稈收購總價的基礎上按照百分比估算。根據目前生物質電廠燃料收購數據統計分析，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燃料收購成本（[200，300]元／t）對比，可以發現，本文提出的秸稈收購方案的成本仍在可接受范圍內，而且通過秸稈補差和相應政策補貼等措施有較靈活的調整能力，各個環節仍有優化空間，具備一定的可行性。
5結論
本文在研究國內生物質發電廠秸稈收購現狀的基礎上。提出了一種基于“協助收割”的秸稈收購優化模式，從服務和收購價格兩個角度刺激農戶出售秸稈的積極性：進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總結當前秸稈收購模式。對當前生物質電廠秸稈收購環境以及收購模式存在的問題進行綜述和整理，分析目前生物質電廠秸稈采集率低和收購成本高的根本原因；②通過廣泛調研和數據整理，按照“流程再造”的思維從激勵角度設計出基于“協助收割”的新型秸稈收購方案。針對性解決傳統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行分析，相關結論和數據有利于直觀了解秸稈收購的成本情況，并證實本優化方案有投入實踐的可行性。
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