考虑碳排放影响的物流园区布局优化研究_耿庆桥.pdf

文章编号：1673-0291（2023）01-0115-11DOI：10.11860/j.issn.1673-0291.20220081第 47 卷 第 1 期2023 年 2 月Vol.47 No.1Feb.2023北京交通大学学报JOURNAL OF BEIJING JIAOTONG UNIVERSITY考虑碳排放影响的物流园区布局优化研究耿庆桥 1，贾元华 1，吴江 2，孙东冶 3（1.北京交通大学 交通运输学院，北京 100044；2.中国物流信息中心，北京 100711；3.中国交通通信信息中心,北京 100011）摘要：合理的物流园区功能区布局有助于提高物流作业效率、降低物流成本.在考虑碳排放影响基础上，提出一种结合拓展环境负荷模型（Stochastic Impacts by Regression on Population，Affluence，and Technology，STIRPAT）与系统布局规划理论（Systematic Layout Planning，SLP）的物流园区布局优化方法，针对物流园区的功能布局需求，采用 Kaya扩展恒等式与对数平均迪氏指数模型（Log Arithmic Mean Divisia Index，LMDI）进行因素选择及分解，通过构建 STIRPAT 碳排放模型，对员工规模、产业结构、能源结构及能源强度等因素进行回归分析，探讨物流园区碳排放的影响机理.然后，以改进 SLP法为依据，采用灰色预测模型划分货运需求状态并基于马尔科夫链进行预测结果修正，以货运搬运成本最小、综合相关性最大、碳排放量最低为优化目标，采用多种群遗传算法进行布局优化方案求解.实例分析结果表明：物流园区布局优化时，非物流关系及综合相关性分析中需要考虑与园区运营及运输组织相关的产业结构和能源强度因素，与非支配排序遗传算法（Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-，NGGA-）求 解 的 对 比 分 析 结 果 显 示，采 用STIRPAT-SLP方法所得到的布局方案更符合物流作业的流程关系，在求解收敛速度、优化目标的兼顾性以及实际布局的合理性等方面具有相对优越性，更符合物流园区功能区布局的实际需求.关键词：物流工程；功能布局；STIRPAT模型；物流园区；SLP法中图分类号：U492 文献标志码：AResearch on layout optimization of logistics parks considering impact of carbon emissionsGENG Qingqiao1,JIA Yuanhua1,WU Jiang2,SUN Dongye3（1.School of Traffic and Transportation,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China；2.China Logistics Information Center,Beijing 100711,China；3.China Transport Telecommunications&Information Center,Beijing 100011,China）Abstract:A well-designed layout of a logistics park can improve logistics efficiency and reduce associated costs.This study proposes an optimization method for logistics park layout,taking into account the impact of carbon emissions.The method combines the Stochastic Impacts by Regression on Population,Affluence,and Technology(STIRPAT)model with the Systematic Layout Planning(SLP)method.To select and decompose factors,the Kaya extended identity and Logarithmic Mean Divisia 收稿日期：2016-06-16；修回日期：2022-11-13基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金（2021YJS080）；国家自然科学基金（71340020）Foundation items:Fundamental Research Funds for the Central Universities（2021YJS080）；National Natural Science Foundation of China（71340020）第一作者：耿庆桥（1994），男，甘肃庆阳人，博士生.研究方向为交通运输碳排放、绿色低碳交通.email：.引用格式：耿庆桥，贾元华，吴江，等.考虑碳排放影响的物流园区布局优化研究 J.北京交通大学学报，2023，47（1）：115-125.GENG Qingqiao，JIA Yuanhua，WU Jiang，et al.Research on layout optimization of logistics parks considering impact of carbon emissions J.Journal of Beijing Jiaotong University，2023，47（1）：115-125.（in Chinese）北京交通大学学报第 47 卷Index(LMDI)method are used based on the functional layout requirements of the logistics park.The STIRPAT carbon emission model is constructed,and regression analysis is carried out to explore the influencing mechanism of carbon emissions in logistics parks.Factors considered in this analysis include employee size,industrial structure,energy structure,and energy intensity.Then,based on the improved SLP method,the gray forecast model is used to divide the freight demand status,the forecast result is corrected based on the Markov chain.With the optimization objectives of minimizing freight transportation cost,maximizing comprehensive correlation,and reducing carbon emissions,a multi-population genetic algorithm is used to solve the layout optimization scheme.The case study results show that when optimizing the layout of the logistics park,the industrial structure and energy intensity factors related to park operation and transportation organization should be considered in the non-logistics relationship and comprehensive correlation analysis.Moreover,comparison and analysis with the Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-(NSGA-)show that the layout scheme obtained by the STIRPAT-SLP method is more in line with the flow relationship of logistics operations.Additionally,it has relative superiority in terms of solution convergence speed,compatibility of optimization objectives,and rationality of actual layout.This method is more suitable for the actual needs of functional area layout of logistics parks.Keywords:logistics engineering；functional layout；STIRPAT model；logistics park；SLP method“双碳”政策提出以来，低碳转型已成为全社会的目标与共识，作为碳排放量与能源消耗最大的行业之一，物流业面临着严峻的碳减排任务，其中物流园区作为物资存储、中转和配送的重要节点，如何统筹协调园区经济发展与环境保护的关系对物流业实现低碳转型十分关键1.而物流园区布局形式直接决定了不同功能区间联系的便捷度和相应的交通组织形式，合理紧凑的布局有助于在相同能耗下降低基础设施能源供应量，减少温室气体的产生，促进碳环境的良性发展2.作为物流设施和企业的集结地，国内外学者从低碳排放角度对物流园区的布局优化进行了许多研究，在模型方法上主要采用环境负荷模型、Kaya 恒等式、系统布局规划理论（Systematic Layout Planning，SLP）及 拓 展 环 境 负 荷 模 型（Stochastic Impacts by Regression on Population，Affluence，and Technology，STIRPAT）等3.Abdallah 等4以降低碳排放成本为目的，结合碳敏感模型开展了物流园区的布局分析；赵泉午等5基于不同行业的物流特点，构建了考虑碳排放与物流成本的双目标整数模型，并将其成功应用于物流园区的布局优化；Lin等6以碳排放成本最小为目标，以不确定需求为随机约束，建立了优化模型并有效指导了物流园区的布局规划；赵敬源等7考虑环境成本因素，基于 SLP法从产品、产量等方面对物流园区进行了系统布局规划分析；陶经辉等8以总成本和总碳排为目标函数，探讨了物流园区的布局规划问题；孙刘诚等9基于栅格数据结构，构建了以碳排成本与运输成本最小为目标的物流园区功能区块布局集合划分模型.总体来看，学者们采用不同模型对低碳物流园区的布局优化进行了定量分析，但相应的布局研究在针对不同情景时仍存在优化空间.首先，与物流园区相关的碳排放模型选用仍相对单一，难以定量化评价碳排放的规模和影响因素；其次，大多数研究以碳排放成本控制为目标进行物流园区布局规划，缺乏对碳排放量的测算及碳排放强度的综合评价10；此外，鲜有研究考虑园区内部功能区的布置方式与交通组织形式对碳环境造成的影响.因此，在碳减排视角下，探寻适合物流园区功能布局优化的有效方法具有重要的现实意义.鉴于此，本文提出一种结合 STIRPAT 模型与改进 SLP 方法的物流园区布局优化方法，在分析园区碳排放影响因素的基础上，以