“双碳”目标下废旧蓄电池回收模式优选研究_黄宏斌.pdf

物流科技 2022年9 月上 收稿日期：2022-03-16 基金项目：浙江省教育厅一般科研项目（Y202146859）；杭州电子科技大学研究生科研创新基金项目（CXJJ2021017） 作者简介：黄宏斌（1997-），男，浙江金华人，杭州电子科技大学管理学院硕士研究生，研究方向：物流与供应链；毛 薇 （1969-），本文通讯作者，女，吉林长春人，杭州电子科技大学管理学院，副研究员，博士，研究方向：物流与供应链。 null现代物流null 文章编号：1002-3100 （2022） 13-0063-04 Logistics Sci-Tech September, 2022（the first half） 物流科技 2022年9月上 摘 要：近年来新能源汽车的产销量快速增长，需要回收的 废旧蓄电池也呈现快速增长的态势。文章结合废旧蓄电池回收现 状，总结设计四种废旧蓄电池回收模式，并运用熵权法结合灰色 关联分析法对废旧蓄电池回收模式进行优选，以期规范废旧蓄电 池回收行业现状，并为废旧蓄电池回收行业的发展提供参考。 关键词：废旧蓄电池；回收模式；熵权法；灰色关联分析 中图分类号：F713.2 文献标识码：A DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2022.13.015 Abstract: In recent years, the production and sales of new energy vehicles have increased rapidly, and the waste batteries that need to be recycled also show a rapid growth trend. In this paper, based on the present situation of waste battery re－ cycling, four waste battery recycling modes are summarized and designed, and entropy weight method combined with grey relational analysis method is used to optimize the waste bat－ tery recycling modes, in order to standardize the present situ－ ation of waste battery recycling industry and provide reference for the development of waste battery recycling industry. Key words: waste storage battery; recycling mode; entropy weight method; grey correlation analysis “双碳”目标下废旧蓄电池回收模式优选研究 Study on Optimization of Recycling Mode of Used Battery under the Target of“Double Carbon” 黄宏斌，毛 薇 （杭州电子科技大学 管理学院，浙江 杭州 310018） HUANG Hongbin, MAO Wei (School of Management, Hangzhou Dianzi University, Hangzhou 310018, China) 0 引 言 随着经济发展、技术提升和政策支持，我国新能源汽车的产销量快速增长，近几年新能源汽车销量从2011年的0.82万辆 增长到2021年的352.1万辆，年均增长率为145.6% [1] ，其带来的废旧蓄电池回收问题也将日益严重，据估计到2025年我国废 旧蓄电池回收量将达到134GWh。面对即将到来的新能源汽车蓄电池退役潮，政府已逐步开始完善有关新能源汽车废旧蓄电池 的回收体系，2012年国务院印发《关于节能与新能源汽车产业发展规划的通知》对动力电池回收利用体系及制度建设提出明 确要求；2021年8月工信部等五部门印发《新能源汽车动力蓄电池梯次利用管理办法》进一步规范废旧蓄电池回收处理过程。 对废旧蓄电池的妥善处理，一是能减少电池中电解液对环境的污染，符合国家提出的“碳达峰”和“碳中和”目标；二是对电 池中的钴、锰、镍等重金属物质进行回收利用，能有效推动资源的循环利用，减少资源的浪费。因此如何规范废旧蓄电池回收 模式已成为关键性问题。 目前，国内学者对于废旧蓄电池的研究集中在电池回收、梯次利用及资源再利用三方面。关于电池回收的研究，郝硕硕 [2] 基于成本分析法，构建废旧动力电池回收模型以核算不同模式的废旧动力电池回收成本和利润情况；另外，董庆银 [3] 结合北京 市新能源汽车情况，建议采用前期企业自主回收模式结合后期第三方或产业联盟回收模式；朱凌云等 [4] 运用综合模糊评价法结 合上汽集团蓄电池回收情况进行最优模式选择。关于蓄电池梯次利用，目前主要存在规模化利用难度大、梯次利用环节缺少标 准化、关键技术不够成熟、电池一致性均较寿命区间内恶化更快容易带来更多的安全问题 [5-8] 。关于资源再生利用方面，目前主 要存在两种方法：火法冶金法和湿法冶金法，其中采用湿法冶金法具有资源回收率较高 [9] 、能耗较低及产品纯度高等优点 [10] ， 但我国部分末端再生利用企业的动力电池回收利用率低，靠少数资质较高的回收企业难以支撑回收市场 [11] 。 综上所述，目前将有大量报废蓄电池流入回收市场，如何选择最优的废旧蓄电池回收模式对于后续的回收决策有重要意 义，但国内学者对于废旧蓄电池回收模式的研究较少，大多集中于电池回收瓶颈、梯次利用及资源再利用这三方面的研究。因 此，本文聚焦废旧蓄电池回收模式选择的研究缺口，总结设计了四种废旧蓄电池回收模式，通过运用熵权法结合灰色关联度法 计算四种回收模式的综合评价值，初步对四种废旧蓄电池回收模式进行比选并确定最优模式。 1 废旧蓄电池回收模式 目前非正规的汽车蓄电池回收企业众多，符合国家标准的企业只占少数，据企查查数据显示全国共约有40 209家企业从 事新能源汽车废旧蓄电池回收工作，其中仅2021年就成立24 436家，占比为60.8%，根据国家工信部《新能源汽车废旧动力 蓄电池综合利用行业规范条件》企业名单显示符合国家标准的企业只有47家，占比仅约为千分之一。本文通过查阅文献及市 场调查，总结设计了四种符合废旧蓄电池回收的模式，具体分别为：生产企业自营回收模式（MT）、生产者责任组织回收模式 63 物流科技 2022年9 月上 “双碳”目标下废旧蓄电池回收模式优选研究 （PRO）、第三方回收商回收模式（TPT）和生产厂商联盟回收模式（CRA），上述四种回收模式的比较如表1所示。 表1 四种回收横式的比较 MT模式 PRO模式 TOT模式 CRA模式 责任主体 生产企业 PRO组织 第三方回收商 生产联盟 运行机制 生产企业自主建设回收体系， 对自身企业的废旧产品进行回收、 拆解、再利用等 PRO 组织本身不承担回收义 务，仅作为中间组织协调生产企 业与回收商之间的具体回收服务 生产企业通过外包合同将回 收业务承包给第三方回收商，由 回收商自主协调回收工作 由同行业企业成立联盟组织， 负责联盟内部的废旧蓄电池回收 工作，联盟共担收益和风险 优势 可对市场的动态变化做出适 时地调整；以自身的利益出发促 使企业充分利用回收产品 能很好解决孤儿产品问题； 有助于生产企业与各回收商之间 的沟通 回收流程更加专业化，提升整 体行业的竞争力；生产企业不需要 投资回收设备，有效减少社会资源 的浪费 容易实现规模效应；促进行 业内技术交流，有利于实现技术 和管理的创新 劣势 产品单一及数量的限制以致难 以形成规模效应；缺少专业积累， 产品的回收率较低，安全性也难以 保障 存在自然垄断属性，当处于垄 断地位的 PRO 组织出价与要价的 价差过大时，会对产业产生较大的 损失 将回收业务外包，需要提供 给第三方回收企业产品的设计信 息，可能会导致信息泄露 与TPT模式相同生产企业需 承担一定的产品信息泄露风险和 一定的盈亏风险 2 废旧蓄电池回收模式指标体系构建 通过查阅相关文献过程中总结了几种指标体系的构建方法，分别为：德尔菲法、平衡记分卡法及扎根理论等 [12-14] ，本文则 基于专家意见，遵循系统性、可操作性、客观性等原则，结合实地考察废旧蓄电池回收实际情况，拟从经济因素、环境因素、 技术因素和社会因素四个方面构建废旧蓄电池回收模式指标体系，具体如图1所示： 回 收 渠 道 建 设 成 本 回 收 渠 道 收 益 率 回 收 渠 道 运 营 成 本 规 模 经 济 效 益 回 收 渠 道 的 环 境 友 好 程 度 材 料 再 利 用 率 蓄 电 池 回 收 率 信 息 反 馈 管 理 创 新 能 力 回 收 设 施 技 术 水 平 回 收 渠 道 基 础 建 设 政 府 政 策 支 持 用 户 参 与 度 行 业 竞 争 力 经济因素 环境因素 技术因素 社会因素 新能源汽车废旧蓄电池回收模式指标体系 图1 废旧蓄电池回收模式指标体系 3 研究方法 3.1 熵权法 熵权法是由指标的信息熵来确定客观权重。具体为指标的信息熵越小，在评价体系中所起的作用也就越大，其权重也就越 大。反之则权重也就越小。 3.1.1 数据标准化。该步骤的目的是将各个指标的数据进行标准化处理，对原始数据X ij 采用离差标准化的方法进行数据处理， 得到标准化后的数据Y ij ，其中Y ij = X ij -min X i nullnull max X i nullnull-min X i nullnull （i：第i个评价对象；j: 第j个评价指标）。 3.1.2 指标的信息熵。根据信息论中信息熵的定义，计算各指标的信息熵H j =- 1 lnn * n i = 1 nullP ij *lnP ij （n: 评价对象数量），其中：P ij = Y ij n i = 1 nullY ij ，当Y ij 为0时，将导致P ij 也为0，此时可采用数据平移将每个数据多加0.0001或者直接定义lim P ij null0 P ij *lnP ij =0，本文采用 数据平移的方式解决。 3.1.3 确定各指标权重。根据上一步骤求得各个指标的信息熵为H j j=1,2,3,…, null null m ，然后通过信息熵以计算各指标的权重为 W j ：W j = 1-H j m j = 1 null 1-H j null null 。 3.2 灰色关联分析法 灰色关联分析法的思路是通过确定参考数据列和比较数据列的相似程度来判断其联系是否紧密，其核心是按照一定规则确 立母序列，把各个评估对象作为子序列，求各个子序列与母序列的相关程度，依照相关性大小得出结论。 3.2.1 确定参考数列。确定系统的参考数列和比较数列，参考数列为该系统较为理想的数据集合，可以为各指标的最优、最劣 64 物流科技 2022年9 月上 表3 比较数列与参考数列的确定 指 标 模式一 模式二 模式三 模式四 参考数列 回收渠道建设成本 7.500 7.214 7.286 7.786 9 回收渠道收益率 7.357 7.214 7.857 7.429 9 回收渠道运营成本 7.786 7.286 8.071 7.714 9 规模经济效益 7.714 7.071 8.143 7.786 9 回收渠道的环境友好程度 7.429 6.929 7.643 7.143 9 材料再利用率 7.500 7.214 7.286 7.429 9 蓄电池回收率 7.214 7.286 7.071 7.429 9 信息反馈 7.429 7.714 7.500 7.714 9 管理创新能力 6.929 7.357 7.429 7.286 9 回收设施技术水平 7.357 7.429 7.643 7.214 9 回收渠道基础建设 7.286 7.286 7.357 7.214 9 政府政策支持 6.786 7.429 7.143 7.500 9 用户参与度 7.500 7.714 7.786 7.571 9 行业竞争力 7.429 8.429 7.857 7.714 9 值或为平均值等。记为X 0 nullnull m ，比较数列为X n nullnull m ，其中m为评价指标的数量，n为评价对象的数量。 3.2.2 数据的无量纲化处理。由于系统中各因素的数据可能因量纲不同，在比较时难以得到正确的结论。因此在进行灰色关联 度分析时，一般都要进行数据的无量纲化处理。通常将各数列与参考数列作比较，得到无量纲化的数据X null = X null 0 ,X null 1 ,…,X null n null null。X null n nullnull m = X n nullnull m X 0 nullnull m ，其中X null 0 nullnull m =1。 3.2.3 计算关联系数。首先，计算无量纲化处理后的比较数列与参考数列差值的绝对值，并比较绝对值的最大值和最小值，其 中绝对值 K= X null 0 nullnull j -X null i nullnull j （i=1,2,…,n; j=1,2,…,m）；K 的最大值 Max=max n i=1 max j=1 m X null 0 nullnull j -X null i nullnull j ；K 的最小值 Min=min n i=1 min j=1 m X null 0 nullnull j -X null i nullnull j ，然后计算关联系数λ i nullnull j = Min+αMax K+αMax ，其中α为分辨系数，α的取值范围为 0, null null 1 ，通常α取0.5。 3.2.4 计算加权关联度。结合各指标的权重计算各个模式各指标的关联度r inullnullj =w i *λ i nullnull j ，再将各指标的关联度求和得到各模式 的加权灰色关联度R i = m j = 1 nullr i nullnull j ，并进行关联度排序。 4 实证分析 本文通过给专家发放调查问卷的方式收集四种废旧蓄电池回收模式的评分，共计回收到14份有效问卷，根据回收的问卷 数据，运用前述熵权法结合灰色关联分析方法对数据进行综合计算，对四种废旧蓄电池回收模式进行比选，以期得到最优的废 旧蓄电池回收模式来规范废旧蓄电池回收市场。 4.1 采用熵权法确定指标权重 根据相关领域专家的评分，运用熵权法计算各指标的信息熵，确定各指标在废旧蓄电池回收模式指标体系中的权重，计算 数据如表2所示： 表2 熵权法权重计算结果 指 标 信息熵H 熵权w 指 标 信息熵H 熵权w 回收渠道建设成本 0.620 0.097 信息反馈 0.696 0.078 回收渠道收益率 0.644 0.091 管理创新能力 0.786 0.055 回收渠道运营成本 0.768 0.059 回收设施技术水平 0.718 0.072 规模经济效益 0.774 0.058 回收渠道基础建设 0.750 0.064 回收渠道的环境友好程度 0.721 0.071 政府政策支持 0.764 0.060 材料再利用率 0.703 0.076 用户参与度 0.703 0.076 蓄电池回收率 0.743 0.066 行业竞争力 0.693 0.078 4.2 基于灰色关联分析法的回收模式评价 根据灰色关联分析法的思路，按照问卷调查收集专家对各模式下各指标的评分，以各指标理想中的最优值组成参考数列 （本文设置参考数列的评分为9），其他各模式为比较数列，具体如表3所示（以模式一、模式二、模式三和模式四分别表示生 产企业自营回收模式、生产者责任组织回收模式、第三方回收商回收模式和生产厂商联盟回收模式）： “双碳”目标下废旧蓄电池回收模式优选研究 65 物流科技 2022年9 月上 根据上述熵权法确定各指标的权重，再结合灰色关联分析法得到各模式的加权灰色关联度，并按加权灰色关联度由高到低 对各模式进行排序，最终计算第三方回收商回收模式的加权灰色关联度最高为0.673，其余依次为生产厂商联盟回收模式、生 产者责任组织回收模式、生产企业自营回收模式，加权灰色关联度依次为0.649,0.637,0.621。根据研究结果可得新能源汽车废 旧蓄电池的最优回收模式为第三方回收商回收模式。 5 结 论 基于本文研究结果提出以下建议：（1）提高行业准入标准。政府应提高废旧蓄电池回收企业的准入标准，给予符合标准 的企业“回收许可证”，避免不良的行业竞争降低规范化企业的积极性。（2）搭建技术创新平台。政府应积极搭建平台以促进 技术创新，通过给予符合行业标准企业一定的财政支持，扶持企业建构产学研平台，通过技术创新使促进废弃物再生利用。 （3）构建“互联网+”回收网络。政府可利用互联网进行废旧蓄电池回收的宣传和知识普及，推广典型优秀模式，以点带面促 进废旧蓄电池回收的全方面落实；企业也可借助互联网的优势，依靠大数据分析消费者的回收行为，并以此提供差异化的激励 措施提高消费者参与回收的积极性。（4）深化产业链上下游合作，不断完善上下游的垂直布局，开展更大范围、更深层次的 战略合作，建立新型战略伙伴关系，以降低交易成本，提升行业的整体竞争力。 废旧蓄电池在电网储能、削峰填谷、通信基站等方面有重要的使用价值，对废旧蓄电池回收模式的优选研究，不仅能有效地 降低企业的回收成本，增加企业落实废旧蓄电池回收政策的积极性，还能有效减少碳排放，实现“碳达峰、碳中和”战略目标。 参考文献： [1] 管小红. 2022 年中国新能源汽车补贴新政、补贴新政背景、补贴退坡对车型车企的影响、车企的应对措施分析[EB/OL]. (2022-03-08)[2022-03-16]. https://www.chyxx.com/industry/1100677.html. [2] 郝硕硕，董庆银，李金惠. 基于成本核算的废旧动力电池回收模式分析与趋势研究[J]. 中国环境科学，2021,41(10):4745 -4755. [3] 董庆银，谭全银，郝硕硕,等. 北京市新能源汽车动力电池回收模式及经济性分析[J]. 科技管理研究，2020,40(20):219-225. [4] 朱凌云，陈铭. 废旧动力电池逆向物流模式及回收网络研究[J]. 中国机械工程，2019,30(15):1828-1836. [5] 吴星宇，阮丁山，唐盛贺,等. 退役动力锂离子电池梯次利用概述[J]. 电池，2020,50(6):594-596. [6] 周媛，信天，王鑫,等. 动力电池梯次利用标准化现状探讨[J]. 电池，2021,51(5):534-537. [7] 李建林，李雅欣，吕超,等. 退役动力电池梯次利用关键技术及现状分析[J]. 电力系统自动化，2020,44(13):172-183. [8] 谢英豪，余海军，李长东. 车用动力电池梯次利用回收风险与安全性研究[J]. 电源技术，2018,42(5):638-640. [9] 王玲，李平，范丽珍,等. 废旧锂离子电池回收再利用研究进展[J]. 电源技术，2015,39(6):1315-1318. [10] 覃俊桦，鲍莹，戴永强,等. 锂离子动力电池回收利用现状及发展趋势[J]. 现代工业经济和信息化，2021,11(6):99-100. [11] 王天雅，宋端梅，贺文智,等. 废弃动力锂电池回收再利用技术及经济效益分析[J]. 上海节能，2019(10):814-820. [12] 武丽志，吴甜甜. 教师远程培训效果评估指标体系构建———基于德尔菲法的研究[J]. 开放教育研究，2014,20(5):91-101. [13] 李丽红，郭珍旭，李智军. 科技成果转化中试基地绩效评价指标体系构建[J]. 中国高校科技，2021(8):26-29. [14] 王言. 基于扎根理论的文旅舆情信息价值评价指标体系研究———从信息觅食视角出发[J]. 图书馆工作与研究，2021(5):5-15. 结合熵权法得到的各指标权重，计算最终的各模式加权灰色关联度数据，具体如表4所示，并进行最优模式的比选。 表4 灰色关联分析计算结果 指 标 加 权 灰 色 关 联 度 模式一 模式二 模式三 模式四 经济因素 回收渠道建设成本 0.062 0.056 0.058 0.070 回收渠道收益率 0.055 0.053 0.068 0.057 回收渠道运营成本 0.043 0.035 0.049 0.042 规模经济效益 0.040 0.032 0.049 0.042 环境因素 回收渠道的环境友好程度 0.045 0.038 0.049 0.040 材料再利用率 0.049 0.044 0.045 0.047 蓄电池回收率 0.038 0.039 0.036 0.041 技术因素 信息反馈 0.049 0.054 0.050 0.054 管理创新能力 0.029 0.033 0.034 0.033 回收设施技术水平 0.044 0.045 0.049 0.042 回收渠道基础建设 0.038 0.038 0.039 0.037 社会因素 政府政策支持 0.030 0.038 0.034 0.039 用户参与度 0.049 0.053 0.055 0.050 行业竞争力 0.049 0.078 0.059 0.055 加权灰色关联度Ri 0.621 0.637 0.673 0.649 “双碳”目标下废旧蓄电池回收模式优选研究 66