考虑再利用的经济效益与排放效率的动力电池回收模式选择

doi:10.16381/j.cnki.issn1003-207x.2021.2731

摘要/Abstract

摘要：

选择合适的回收模式是实现废旧动力电池规范回收的关键，本文从闭环供应链视角出发，根据“回收-梯级利用-材料再生利用”的废旧动力电池处理技术路线，分别构建了以动力电池制造商、新能源汽车制造商和第三方回收企业为回收主体的Stackelberg博弈模型，求解了三种回收模式的最优决策与最优利润，并探讨了再生材料收益对回收模式选择以及闭环供应链系统的碳排放的影响。研究结果表明：从供应链视角出发，当再生材料收益低于某个阈值时，新能源汽车制造商作为回收主体是最优的，否则，动力电池制造商为最优回收主体；再生材料收益不同会导致供应链上成员对回收模式选择不一致，此时通过供应链利润协调可以达到长期一致的最优回收模式；当动力电池回收技术的碳排放效率较高时，最优回收模式对应的碳排放量最少，否则，最优回收模式会造成碳排放负担。本文的发现为动力电池闭环供应链的回收模式选择以及政府对材料回收再利用环节补贴政策的制定提供参考。

关键词: 废旧动力电池, 回收模式, 再生材料收益, 碳排放, 闭环供应链

Abstract:

Choosing an appropriate recycling model is the key to achieving standardized recycling of waste power batteries. According to the recycling technical route of waste power battery： recycling- echelon utilization- material recycling， a Stackelberg game model with the main recycler of a new energy vehicle（NEV） manufacturer， a power battery（PB） manufacturer and a third-party recycling enterprise respectively is constructed to solve the optimal decision and optimal profit of this three recycling models. Besides， the effect of recycled material revenue on the choice of recycling model and the carbon emission of the closed-loop supply chain system is discussed.The results show that from supply chain perspective， as recycled material revenue is below a certain threshold， when NEV manufacturer becomes the recycler is the optimal recycling model， otherwise， when PB manufacturer becomes the recycler is the optimal recycling model. Meanwhile， different recycled material revenue will lead to inconsistent choices of recycling models among supply chain members， so that coordination of supply chain profit is required to achieve a long term and consistent optimal recycling model. Moreover， when the carbon emission efficiency of power battery recycling technology is high， the optimal recycling model corresponds with the lowest carbon emission， otherwise， the optimal recycling model will cause carbon emission burden.The findings of this paper provide a reference for power battery closed-loop supply chain to select the optimal recycling model and it can also assist the government to formulate subsidy policies for the material recycling chain.

Key words: waste power batteries, recycling model, recycled material revenue, carbon emission, closed-loop supply chain

中图分类号:

焦建玲, 潘正涛, 李晶晶. 考虑再利用的经济效益与排放效率的动力电池回收模式选择[J]. 中国管理科学, 2024, 32(11): 201-213.

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图/表 7

图1

表1

模式B、模式E和模式T的最优解"

参数	模式B	模式E	模式T
w	$Q e + c b - c e 2$	$Q e + c b - c e 2$	$Q e + c b - c e 2$
θ	$[A + k (- I B + v)] r s u 2 B - k r s u 2$	$[A + k (- I E + v)] r s u 4 B - k r s u 2$	$[A + k (- I T + v)] r s u 4 B - k r s u 2$
p_i	$A (k r s u 2 - B) + B k (v - I B) k (2 B - k r s u 2)$	$B k (v - I E) + A (k r s u 2 - 3 B) k (4 B - k r s u 2)$	$B k (v - I T) + A (k r s u 2 - 3 B) k (4 B - k r s u 2)$
F	——	$(A - I E k) (2 B - k r s u 2) - 2 B k v k (- 4 B + k r s u 2)$	$(A - I T k) (2 B - k r s u 2) - 2 B k v k (- 4 B + k r s u 2)$
q_e	$Q e - c b - c e 4 a$	$Q e - c b - c e 4 a$	$Q e - c b - c e 4 a$
q_r	$B [A + k (- I B + v)] 2 B - k r s u 2$	$B [A + k (- I E + v)] 4 B - k r s u 2$	$B [A + k (- I T + v)] 4 B - k r s u 2$
q_su	$B r s u [A + k (- I B + v)] 2 (2 B - k r s u 2) 2$	$B r s u [A + k (- I E + v)] 2 (4 B - k r s u 2) 2$	$B r s u [A + k (- I T + v)] 2 (4 B - k r s u 2) 2$
$Π B$	$(c b + c e - Q e) 2 8 a + 4 B [A + k (- I B + v)] 2 8 k (2 B - k r s u 2)$	$(c b + c e - Q e) 2 8 a + 4 B [A + k (- I E + v)] 2 8 k (4 B - k r s u 2)$	$(c b + c e - Q e) 2 8 a + 4 B [A + k (- I T + v)] 2 8 k (4 B - k r s u 2)$
$Π E$	$(c b + c e - Q e) 2 16 a$	$(c b + c e - Q e) 2 16 a + B 2 [A + k (- I E + v)] 2 k (- 4 B + k r s u 2) 2$	$(c b + c e - Q e) 2 16 a$
$Π T$	——	——	$B 2 [A + k (- I T + v)] 2 k (- 4 B + k r s u 2) 2$
$Π i$	$3 (c b + c e - Q e) 2 16 a + B [A + k (v - I B)] 2 2 k (2 B - k r s u 2)$	$3 (c b + c e - Q e) 2 16 a + B (6 B - k r s u 2) [A + k (v - I E)] 2 2 k (- 4 B + k r s u 2) 2$	$3 (c b + c e - Q e) 2 16 a + B (6 B - k r s u 2) [A + k (v - I T)] 2 2 k (4 B - k r s u 2) 2$
$∇ E i$	$(Q e - c b - c e) (e b + e e) 4 a + e r B r s u [A + k (- I B + v)] 2 (2 B - k r s u 2) 2 - e r c B [A + k (- I B + v)] 2 B - k r s u 2$	$(Q e - c b - c e) (e b + e e) 4 a + e r B r s u [A + k (- I E + v)] 2 (4 B - k r s u 2) 2 - e r c B [A + k (- I E + v)] 4 B - k r s u 2$	$(Q e - c b - c e) (e b + e e) 4 a + e r B r s u [A + k (- I T + v)] 2 (4 B - k r s u 2) 2 - e r c B [A + k (- I T + v)] 4 B - k r s u 2$

表1

图2

图3

图4

图5

图6

参考文献 36

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