代写物流论文范文:制造商主导的动力电池生命周期多阶段主体策略博弈分析

发布时间:2024-07-11 19:10:20 论文编辑:vicky

本文是一篇物流论文,本文以新能源汽车发展过程中遇到的问题为背景,以动力电池制造商为研究对象,探究制造商在动力电池生产、回收、再利用生命周期阶段中策略博弈及关键参数影响,综合运用文献分析、演化博弈方法、系统动力学仿真,分析了基金政策下如何促进动力电池制造商加速生态设计动力电池;达成制造商与回收商的回收合作,令回收工作顺利开展;

第1章绪论

1.1研究背景和意义

1.1.1研究背景

在“双碳”背景下,为进行能源侧改革,新能源汽车战略是不错的选择,在缓解能源压力的同时还会降低对环境的污染。2015年新能源汽车行业进入高速发展时期,至今我国新能源汽车产销量连续七年位居世界首位。动力电池有新能源汽车“心脏”之称,随着新能源汽车产业的发展,亟需解决动力电池生命周期阶段出现的重点问题,其中动力电池的全生命周期的三个主要部分为研发生产、车端使用、回收再利用。车用动力电池使用年限一般为5-8年,动力电池在2021年左右达到退役高峰期。动力电池达到自身额定容量的70%-80%时,就不能满足汽车的性能要求,需要更换电池继续使用,而此时需要退役的动力电池还存在很大的再利用空间,若不进行回收梯次利用或拆解原材料等正规处理,将导致资源浪费及环境污染问题。

2022年二十大报告中指出要深入推进能源革命,加快规划建设新型能源体系,奋力推进能源强国建设。我国的能源体系建设处于刚起步状态,完善能源体系相应规制对促进环境保护及社会可持续发展具有重要意义。动力电池的行业的健康发展依赖政府政策的支持与引导。2019年颁布的《汽车行业绿色供应链管理企业评价指标体系》中,强调要对汽车产品进行绿色设计。生产者责任延伸制度(简称EPR)指的是制造商承担自身生产产品的资源环境责任,从产品的生产环节扩展到产品的设计、消费流通、回收和再利用以及废物处置的全生命周期制度[11]。《固体废物污染环境防治法》(2020年修订)发布实施,第一次将EPR写入我国法律文件中,提出“国家建立电器电子、铅蓄电池、车用动力电池等产品的生产者责任延伸制度”。

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1.2国内外文献综述

在新能源汽车行业高速发展的背景下,有关动力电池回收再利用等问题引起各方关注,关于电子废弃物的文献已有不少研究成果。本论文针对“生产-回收-再利用”三个阶段促进动力电池制造商落实生产延伸责任。因此,下面对动力电池生态设计主体协调机制、动力电池回收主体协调机制、动力电池再利用主体协调机制的已有研究进行阐述。

1.2.1动力电池生态设计主体协调机制研究

关于动力电池生态设计的论文如下,龚本刚等[1]考虑政府基金政策及对动力电池制造商生态设计减免环境税及政府选择回收补贴促进对动力电池的生态设计及回收,落实生产延伸责任。Liu等[2]指出动力电池生态设计所消耗的成本与进行生态设计的难度系数和动力电池的生态设计水平有关。温嘉琪[3]提出要提高动力蓄电池生态设计水平,前端的资源化要与末端的资源再利用形成闭环。俞宁[4]认为生态设计动力电池方案可以从源头上实现汽车产品的绿色发展。

关于电子废弃物生态设计的论文如下,朱媛媛等[3]探究基金政策在废旧建筑物领域的应用,处理基金有助于提高建筑废弃物的资源利用率,构成建筑垃圾资源化的良性循环。赵晓敏等[6]以废弃电器电子产品为研究对象,探究现行基金政策、基金平衡政策、基金减免政策三种模式,得出基金政策为电器电子产品生产商生态设计的动力,提高了废弃产品资源化的效率和效益。2018年7月11日生态环境部颁布了《中华人民共和国固体废物污染环境防治法(修订草案)(征求意见稿)》中,草案中指出促进动力蓄电池源头资源化。黄新[7]指出制造商需承担产品的生态设计、废弃产品的回收双责任,从闭环供应链视角出发运用斯塔克伯格模型,得出消费者对价格的敏感程度将关键影响制造商选择生态设计策略。Chen等[8]研究了政府奖惩机制下产品的生态设计问题,得出奖惩机制会促进产品生态设计,对产品的末端回收更有作用。

第2章理论基础

2.1相关概念

2.1.1动力电池生命周期管理

动力电池全生命周期的三个主要部分为生产设计、车端使用、回收及再利用。动力电池是新能源汽车的核心部件之一,是车辆资产价值最高的部分。动力电池在车端的使用寿命小于车辆本身使用年限,所以在新能源汽车的生命周期内,新能源汽车需要至少更换一次动力电池。对动力电池生命周期管理意义重大,一方面可以详细监测动力电池状态,延长动力电池使用寿命,满足顾客需求;另外,生命周期管理可为电池在再利用过程中准确估计动力电池的寿命,提高动力电池回收再利用率,充分发挥动力电池的价值。

2022年2月,工信部、发改委等八部门印发关于加快推动工业资源综合利用实施方案的通知,通知中要求加强对新能源汽车动力电池进行全生命周期溯源管理工作。为贯彻落实《中国制造2025》,按照党中央、国务院关于全面推行绿色制造、智能制造的战略部署,涉及到动力电池整个产业链和全过程,以动力电池生命周期绿色发展为目标。在研发生产阶段,针对动力电池的研发创新围绕着生态设计与动力电池标准化。动力电池生态设计能够降低对环境污染程度,而标准化管理能够降低其生命周期处置成本。在回收利用方面,我国动力电池进入规模化退役阶段,2020-2022年动力电池累计退役量达到90.5GWh。其中,2020年前报废动力电池主要是磷酸铁锂电池,2022年三元与磷酸铁锂动力电池退役量几乎相同。预计2023-2025年三元动力电池退役量将继续增多,但伴随新能源汽车向市场化发展的趋势,低成本、新模组的磷酸铁锂电池,在新电池高分榜上将再次受到青睐。

2.2理论方法

2.2.1演化博弈理论

演化博弈理论是将传统博弈概念用动态演进分析的一种动态均衡理论,强调的是一种动态的均衡。演化博弈论与传统博弈理论不同之处在于前者不要求参与方为完全理性人,且不必满足完全信息条件。

演化博弈理论得已广泛应用归功于斯密斯与普瑞斯一起提出的概念——演化稳定策略(Evolutionary Stable Strategy),简称ESS。有限理性者他们会随着其他成员的策略选择来调节自身的策略选择,伴随着时间的推移在不断试错中找到适合自身的策略并达到稳定状态,侧重分析模型的动态调整,优化管理问题。

传统博弈理论与演化博弈理论存在区别,主要体现在传统的博弈理论简单地认为博弈参与主体是完全理性人,通常在完全理性的假设条件下,如果纳什均衡存在,博弈主体间通过一次博弈就可直接达到纳什均衡状态,同时这个结果也不受市场初始状态的影响,所以不存在动态的调整过程。而演化博弈论则认为,纳什均衡的达成应当是博弈主体通过多次博弈后才能真正达成,需要有一个动态的调整过程,博弈均衡的达到也受市场初始状态的影响,存在路径依赖状况。另外,演化博弈理论研究对象为群体,他们之间会相互学习,继而在博弈途中更改自身策略,满足自身利益最大化。在现实中,参与者在参与过程中参与目的及过程影响因素都会发生变化,博弈体系也随之发生变化,因此演化博弈比传统博弈更适合应用于现实生活中的博弈。

第3章 动力电池生产阶段制造商与政府博弈分析............................15

3.1 问题描述.................................15

3.2 双方演化博弈模型构建................................15

第4章 动力电池回收阶段制造商、回收商、政府博弈分析............27

4.1 问题描述.................................27

4.2 三方演化博弈模型构建........................27

第5章 动力电池再利用阶段制造商与再利用商博弈分析................42

5.1 问题描述............................................42

5.2 双方演化博弈模型构建.......................42

第5章动力电池再利用阶段制造商与再利用商博弈分析

5.2双方演化博弈模型构建

5.2.1博弈解释

根据上述问题描述及双方协调机制构建以下演化博弈模型。

(1)博弈假设:动力电池制造商、再利用商都为有限理性者,都以自身利益最大值为目标,处于完全理性与完全非理性之间,即他们会随着其他成员的策略选择来调节自身的策略选择,伴随着时间的推移在不断试错中找到适合自身的策略。

(2)博弈策略:动力电池制造商根据是否与再利用商共同建立回收储存站点情况,策略集为{合建,自建}。再利用商根据对动力电池的获取情况分为{租赁,购买}。将“合建”策略概率设为x,“自建”策略为1-x。再利用商选择“租赁”策略概率设为y,“购买”策略概率为1-y,其中x,y∈[0,1]。

(3)博弈模型构建:动力电池制造商通过选择与再利用商合作共同建设回收储存站点达成联盟模式,动力电池制造商与再利用商会以一定的比例分摊建设成本。废旧动力电池再利用市场正处于刚起步的状态,政府鼓励建立产业联盟,支持动力电池回收再利用工作的运行,会根据共同建设的回收储存站点给予相应的补贴,补贴回收储存站点的操作费用及建设费用,使行业参与者利益最大化。动力电池制造商为占据再利用市场主导地位,可根据自身意愿选择自己建设或者与再利用商共同建设回收储存站点,自己建设站点花费将会高于共同建设情况。

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第6章结论及展望

6.1研究结论

本文以新能源汽车发展过程中遇到的问题为背景,以动力电池制造商为研究对象,探究制造商在动力电池生产、回收、再利用生命周期阶段中策略博弈及关键参数影响,综合运用文献分析、演化博弈方法、系统动力学仿真,分析了基金政策下如何促进动力电池制造商加速生态设计动力电池;达成制造商与回收商的回收合作,令回收工作顺利开展;另外,本文还建立了动力电池制造商和再利用商的演化博弈模型,以探寻促进动力电池再利用的策略,得出以下结论:

(1)在动力电池生产阶段中,政府的法律政策会极大影响动力电池制造商的设计决策,在现行基金政策影响下,动力电池制造商大约6年完全转成生态设计动力电池策略,外生变量即动力电池的生态设计水平、基本环境税的变动会影响动力电池制造商转换策略选择的速率,改变动力电池达成生态设计动力电池策略的时间。

(2)制造商委托四三方回收商回收退役的动力电池是落实生产延伸责任的表现。动力电池制造商在与第三方回收商及政府之间的博弈中,在满足一定条件时会有8个演化博弈均衡点,分别为E1=(0,0,0),E2=(1,0,0),E3=(0,1,0),E4=(0,0,1),E5=(0,1,1),E6=(1,1,0),E7=(1,0,1),E8=(1,1,1)。制造商、回收商对实施EPR获得的收益与成本、违约金的成本影响作用相似,另外,动力电池制造商要注意回收商的机会成本,这是回收商违约的主要影响因素。制造商策略选择依据为遵循EPR策略的收益与成本所带来的净收益。因此,针对不同主体,可以改变不同外生变量制定不同的回收策略。

参考文献(略)

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