基于地理信息技术的甜高粱乙醇供应链优化研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 彭婷 |
| 答辩日期 | 2022-06 |
| 文献子类 | 专业学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 付晶莹，王建华 |
| 关键词 | 甜高粱乙醇 供应链优化 DSSAT-Sorghum 模型 地理信息系统 混合整数线性规划方法 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 能源短缺和气候变暖是当前全球共同面临的难题，生物液体燃料是缓解能源 短缺、减少温室气体排放的有效途径之一。甜高粱具有光合效率高、生长适应性 强等特点，作为能源作物生产燃料乙醇具有巨大的发展空间和资源潜力。然而， 由于生物质产品的季节性和易损性以及运输过程中的物流调度成本等问题，我国 甜高粱乙醇供应链在发展上还面临巨大的困难和挑战。 为了实现我国车用乙醇汽油全覆盖的目标，考虑到粮食安全、生产效益双重 因素，利用边际土地种植甜高粱制备燃料乙醇的供应模式是值得探索的路径之一。 本论文的主要目标是在基于作物生长过程模型精确模拟甜高粱产量的基础上，结 合空间信息技术和供应链统筹优化模型，解决甜高粱乙醇供应链产业中原料从哪 里来、乙醇加工厂如何布局以及原料和乙醇产品如何分配等关键问题。论文首先 以土地利用数据、气象数据、土壤数据、田间试验数据等为基础，利用空间信息 技术对作物生长过程模型进行空间扩展，获得公里格网尺度的甜高粱生产潜力空 间分布结果，以此作为我国甜高粱乙醇供应链的原料来源；构建了基于地理信息 系统（GIS）的原料收购站和乙醇加工厂选址模型，确定甜高粱乙醇供应链基本 单元的候选位置；最后，创建了一个基于混合整数线性规划方法的多目标供应链 优化模型，实现了甜高粱乙醇供应链的优化。 本论文的主要成果包括：（1）估算了我国边际土地的甜高粱生产潜力和能源 潜力。中国适宜种植甜高粱的边际土地面积约为 33.9 万平方公里，边际土地上 的甜高粱地上生物量（干重）约为 59539 万吨，可转化成的燃料乙醇总产量为 3721.2 万吨，能够满足中国推广 E10 车用乙醇汽油对燃料乙醇原料的供应需求； （2）以经济效益和生态效益为约束，提出了我国甜高粱乙醇供应链优化方案。 以精细化模拟获取的边际土地甜高粱产量作为原料来源，以燃料乙醇需求量为目 标，全国范围内基于公路运输网络的甜高粱乙醇供应链的年度最低成本为 2112.53 亿元，年度最低碳排放为 8878.05 万吨。成本最低供应链布局方案建议 在黑河—腾冲分界线附近的云南昆明、甘肃陇南、陕西安康、河北承德、内蒙古 兴安盟等地区建立大型乙醇加工厂，碳排放最低供应链布局方案建议减少原料供 应区并增加乙醇运输路径以降低碳排放。敏感性分析结果表明，原料产量下降或乙醇需求量提升会导致甜高粱乙醇供应链总体成本和碳排放增加，而采用铁路运 输方式、原料产量提升或乙醇需求量减少会导致成本和碳排放降低；（3）通过与 多原料乙醇供应链对比发现，甜高粱燃料乙醇供应模式的优势在于甜高粱乙醇供 应链的整体运营成本比较稳定，可以更好地利用我国边际土地资源，由于原料统 一，在推广和生产时更容易管理和控制；而不足之处在于需要建立更多数量的原 料收购站和乙醇加工厂，消耗更多劳动力、土地等社会资源，碳排放相对较高。 本论文面向国家清洁能源发展的应用需求，集成作物生长过程模型、GIS 空 间分析和空间优化技术，构建了甜高粱乙醇供应链布局优化方案。该方案充分考 虑我国车用燃料乙醇预期市场需求和甜高粱乙醇供应链产业发展现状，实现了全 国范围内对甜高粱乙醇供应链的布局和优化，为我国生物燃料产业规划提供了重 要的方法支撑。 |
| 学科主题 | 农业工程与信息技术 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 103 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/184465]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 彭婷. 基于地理信息技术的甜高粱乙醇供应链优化研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2022. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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