我国冷链物流能耗现状及对策研究

王文铭，刘晓亮

（中国石油大学（华东）经济管理学院 ，山东 青岛266555）

一、引言

近年来，随着人民生活水平的提高，反季食品、速冻食品需求呈现日益上升的态势，推动了处于物流大潮中的冷链物流产业的发展。食品安全保障体系、产品冷藏运输规范的实施都需要冷链的支撑，冷藏储运在物流业中的比重不断提升。

建设资源节约型、环境友好型社会是我国当前的发展战略，资源的稀缺、环境的污染以及新能源技术的滞后要求各行业积极寻求降低能耗的对策。冷链物流作为高耗能产业物流和冷冻的组合体，对其能耗的研究更具有现实意义。目前，对于冷链能源利用情况的研究成果较少。王杏、李焱等人分析了我国物流业的耗能现状并提出了节能对策。[1]章镛初分析了冷藏运输的能源消耗和环境污染状况，并对我国冷藏运输节能减排的应用提出了建议。[2]吴治娟和童明伟通过对冷库行业制冷系统耗电情况的研究，提出了冷库节能的措施和方法。[3]王炜等对现有城市交通系统及规划的城市交通系统方案进行了能源消耗的评价与分析。[4]这些研究主要集中于交通能源消耗、道路系统能耗、物流业能耗等宏观行业领域，有的针对冷藏车、农产品冷库等局部节能问题进行能耗探讨。而对于我国冷链物流系统能耗研究的成果还没有，本文通过对我国冷链物流系统中冷藏运输车、冷库以及装卸搬运、辅助活动能源利用情况的分析，从宏观层面提出相应的节能建议。

二、我国冷链物流的耗能现状分析

1.冷链物流发展概述

冷链物流是指冷藏冷冻类产品在生产、储藏运输、销售，直到消费者的各个环节始终处于适宜的低温环境中，以保证质量，减少损耗的一项复杂的供应链系统。[5]它不同于普通的物流过程，是以冷藏冷冻学为基础，保质保鲜工艺为目的，贯穿于供应链过程的低温系统工程。温度、湿度、氧气含量等因素对存放环境的限制，使冷链比一般物流系统更加复杂，其运作过程始终伴随着能源的消耗。我国的肉类、水果、蔬菜、水产品、奶类、速冻食品的平均增长率分别为 11.0%、25.8%、12.0%、24.0%、7.8%、20%，[6]药品、花卉等的年消费量增幅也都在10%以上，这无疑为冷链设施设备提供了广阔的市场空间，随之也会增大冷链行业乃至整体物流行业的能源消耗。而设备陈旧、制冷技术落后、管理不到位、空驶率高、满载率低、重复作业等问题使得我国冷链物流能源浪费严重，运行能耗居高不下。

2.物流业整体能耗水平分析

物流业的能源消耗主要以矿物燃料煤、石油、天然气以及电力能源为主，其中石油产品的消耗占较大比重。目前，新能源的利用还处于起步阶段，行业中常见的应用仅限于物流园区的太阳能照明和运输领域的太阳能汽车，且都处于研发试用期。通过对近20年来我国物流运输业能源消耗总量的数据比较（见表1）可以看出，物流的能耗总量持续上升，增幅明显加大。

表1 1990~2008年物流业能源消耗总量

2008年全国交通运输、仓储和邮政业的能源消费占总消费量的7.86%，比2007年略有增长（见表2）。其中油品中，原油消费量165.66万吨，汽油3090.43万吨，煤油1174.59万吨，柴油7649.31万吨，燃料油1142.77万吨，分别占同类能源总消费量的 0.46%、50.28%、90.77%、56.52%、35.30%；煤炭消费量665.41万吨，占同类总消费量的0.23%；天然气消费量71.55亿立方米，占同类总消费量的8.8%；电力消耗571.82亿千瓦时，占总消费量的1.65%。行业中煤油消费量占总消费量的比重最大，其后依次为柴油、汽油和燃料油。可见，石油产品在物流业的能源消耗中起主导作用，其利用效率的提升将有助于行业节能的实现。同上年数据对照发现，2008年汽油、天然气消费比重比2007年有显著提高，煤炭、燃料油、柴油消费比重有不同程度下降，煤油和电力消费比重基本保持不变。

无论是整体物流还是其行业分支，能耗的范围都可以分为三类，第一类是物流运作过程的能源消耗，第二类是物流支持系统的能源消耗，第三类是物流辅助活动的能源消耗。物流运作过程的能源消耗涵盖了物流供应链所有环节，包括运输能源消耗、仓储能源消耗、装卸搬运能源消耗、包装加工能源消耗等。物流支持系统的能耗包括道路建设、设备制造、场站运行以及信息系统等方面的能源消耗。物流辅助活动的能源消耗由设施设备的日常维护、经营管理活动以及物流园区日常生活等产生。研究中通常先分析各类别内的能源利用情况，进而基于对物流系统的整体把握，寻找合适的降低能耗对策。

3.我国冷链物流的能源消耗分析

“冷”的特殊性使得冷冻冷藏物流的能源利用有别于普通物流，冷藏车、冷库、冷链连接过程、冷藏辅助活动是其能耗分析的重点。我国冷藏储运的发展还不成熟，各种矛盾突出，能耗大、效率低的问题普遍存在。因而能源利用的研究不仅要涵盖物流能耗范围，而且要突出行业特色。

（1）冷藏运输的能源利用。冷藏运输主要分为公路冷藏运输、铁路冷藏运输、水路冷藏运输和空运冷藏运输四类，前三者的运输工具分别为冷藏厢车、铁路冷藏车和冷藏船，而空运则没有专门的冷藏飞机，现在主要采用的是冷藏箱托运。冷藏运输的能源利用包括运输工具制动设备和制冷设备两部分，而我国冷链能源利用中两者的能耗都很高，造成每年数亿元的经济损失。而能源利用率过低既有技术方面的原因，也存在着管理上的问题。

第一，技术方面。制造工艺、密封性能的差异使不同车型的油耗大不相同，性能差的车辆单位距离油耗较大，加上车辆的启动频繁，进一步加大了能源的浪费。即使同一车辆在同一路段行驶，不同的驾驶员由于习惯差异，耗油量也不相同。一般而言，运输工具的耗油量随时间的推移呈U形变化，投入使用初期，设备的磨合使能源浪费较多，使用3年后油耗会大幅下降，当设备陈旧老化后能耗会再次升高。此外货物重量变化对运输工具油耗的影响在限载范围内并不大，超载后单位重量的油耗会加速上升。对任何运输工具，当速度达到某一水平后，能源效率就随速度的提高而降低。

表2 2007~2008年物流业各类能源消费量

外界温度的不同和是否预冷处理对油耗有显著影响（如表3），[7]外界温度高时，冷藏车的制冷系统启动频繁，平均油耗量就高。如果货物装车前未有效预冷，在运输时就需要使用车载的预冷系统降温，而车上的预冷成本是地面的8~10倍，相应的能源消耗量也大。同时，堆码方式、送风口的布置、控温严格度也是运输过程能耗的影响因素。若产品堆码过密，冷藏箱内通风空隙就小，为保证货品质量，就需要不间断地开启制冷系统和通风设备。而送风口的位置不合理，同样会造成车内通风不畅，温度分布不均匀，能源消费量高。

表3 冷藏车不同季节、不同条件下的油耗

第二，管理方面。首先，就设施设备而言，国内对冷藏运输车辆没有一套完整的淘汰更换制度，大部分车辆存在老化严重的问题，性能不及国外同类车辆。道路损毁失修及拥堵的现象普遍存在，尤其是人口密集地区，路况差和频繁停车加大了无谓的能源消耗。据调查，运输汽车在沥青路面上行驶比在砂石路面上节油15%~20%。其次，货物的满载率不能完全有效保障，东部地区货源充足，冷藏货运超载现象严重；而西部部分地区货源短缺，冷藏车往往是半载运输。加上冷藏运输返程空驶率较高，缺乏有效的货运整合，能源利用情况不容乐观。再次，货物的装车时间控制、堆码方式、制冷系统开启的间隔时间缺乏有效管理，随意性较大，尤其是铁路冷藏车，大多数情况装车时间都超过《铁路鲜活货物运输规则》中“6个小时”的要求。另外，传统的专业化冷藏船和集装箱船冷藏箱运输之间的市场争夺日趋激烈，而目前还没有冷藏货物船运的分类机制来将两种方式可运货物加以区分。冷藏集装箱运输以其价格优势造成很多专业冷藏船载货量不高，甚至出现了冷藏船运输普通货物的情况。

（2）冷藏储存的能源利用。冷藏存储库消耗的能源是电能和少量的油品。耗能设备分为仓储设备和制冷系统两类，其中仓储设备包括巷道堆垛机、自动提升货柜、分拣机等；制冷系统包括冷凝器、蒸发器、压缩机以及风机。冷库的能源利用主要是制冷系统，占到冷库总能耗的80%左右。近年来，我国的冷库容量迅速增长，截至2010年9月，全国现有的冷库能力达到900多万吨，其中国有冷库850多万吨，其余为外资、中外合资和私营冷库。库容的激增加大了电能的消耗，据统计，我国制冷设备的耗电量约占全国的15%，其中冷藏库制冷设备就占有很大比例。在冷库仓储成本组成中，冷藏动力系统费用超过了25%，因而储存成本的降低就取决于冷藏库能源效率的提升。

第一，作为我国冷藏行业主体的国有冷库，多为20世纪七八十年代建造，冷库工程设计不尽合理，施工水平差，自动化程度低。现在很多进入大修期限的冷库仍然在超期服役，制冷设备陈旧和制冷方式落后造成冷藏的高能耗，而且超期冷库的密封性普遍较差，跑冷现象严重。据统计，我国冷藏企业的平均耗电量高达106kWh/（m3a），而日本的平均水平只有50 kWh/（m3a）左右。

第二，从冷库的布局看，国内冷库主要集中在环渤海湾经济区、东部沿海地区、南部两广地区以及中西部地区，且多是小型冷库。经济发展的不平衡造成国有资本大量流向发达地区的冷库投资，而西部地区的冷库建设严重滞后，结果出现了中东部部分地区冷藏库容过剩的情况。在同一区域，由于缺乏冷库的统一布局规划，大小冷库的配置不合理，小冷库过于集中，造成无谓的能源消耗。

第三，管理上的不到位是冷库能源效率低的另一个重要原因。许多冷藏库忽视温度的记录，没有明确的能源台账，库内温度的调节单靠直觉和经验，随意性较大。堆码不规范和通风道设置不合理使得冷库的制冷系统需要频繁开启，库门开门次数和开门时间控制度低增加了制冷设备开启的时间，增大了能源的消耗量。此外，人员的专业化培训力度不够，存在制冷系统开机不合理、清洁不到位、检修误差等引起能源浪费的问题。

第四，从制冷系统技术层面分析，当压缩机、蒸发器、冷风机等设备的匹配不合理时，就造成了能源的虚耗，出现大马拉小车的情况，而这种现象却是国内诸多冷藏库的一大特色。此外冷却物温度、蒸发温度和冷凝温度的参数设定对冷库能耗也有一定的影响，如冷库温度从-30℃提高到-25℃时可节约电能9.8%左右；在蒸发温度一定时，提升冷凝温度可以减少压缩机的耗电量，反之亦然。一般而言，隔热层的传热占到冷库总热负荷的20%~30%，维护结构保温层厚度增加会促进节能的实现，但同时增大了建设的成本，因而需综合考量确定最佳经济厚度。操作过程中，昼夜温度差的有效利用、除霜技术的选取、自动或手动控制方式的选择所需的能源量也存在很大差异。可见，技术应用水平是控制能源消耗的重要一环。

（3）冷链连接点的能源利用分析。“断链”现象是实现冷链全程低温的一道屏障，“两头冷，中间断”甚至是“多点断”的情况在冷链物流过程中普遍存在。目前业内惯用的解决方法主要是缩短断链时间、利用小型冷藏箱和RFID温度标签实时监控。断链过程的能源利用具有一定的特殊性，既包括装卸搬运设备和扫码设备消耗的能源，也包括冷藏车制冷系统、冷藏箱和货品温度调整的能耗。当冷藏货物常温环境下装卸搬运时，为了确保品质，冷藏车的冷机要持续开启。而且短时升温所造成的能源浪费，需要通过下一冷藏点的制冷系统来弥补。因而能源成本高低就取决于装卸搬运时间、扫码时间、等待时间的长短。采用小型冷藏箱搬运时，消耗的能量则仅限于冷藏箱本身。射频标签是通过识别系统发射的频率提供能量，不需要额外的能源支持，但其成本较高，分析中可将购买费用作为衡量能耗的依据。

（4）冷藏物流辅助活动能源利用。广义的冷链物流系统辅助活动涵盖面广，涉及工业生产、建筑、交通、生活、信息等方方面面，道路、场站等物流基础设施建设以及运输、制冷等设备的生产均包括在内，能源消耗情况难以有效分析。因而在冷链物流系统研究中只考虑经营管理、日常作业、人员生活、信息支持系统等基本物流服务活动所利用的能源。这部分能源主要是电能，在冷链系统中所占的比重不大，但其在节能减排、政策制定中的重要性不容忽视。

三、发展我国冷链物流的节能建议

1.统筹规划，促进冷链物流的协调发展

空间、时间和供需状态的失衡是我国冷链物流发展的重要障碍，需要国家从全局出发，在对行业和经济等因素深入分析的基础上，统筹规划，合理布局。政府、行业组织和企业要通力合作，确保区域内冷库总容量及冷藏车数量同货物需求量相匹配，逐步削弱部分地区需求过剩或需求不足所带来的发展问题。对于季节性供需差异大的商品，依靠行业内的资源整合，实现冷藏储运保障的最大化。此外，冷库的改造建设围绕“一库多能，多库合一”的原则，以大型冷藏库和多温储藏库为主，避免小冷库林立及冷库存货单一的现状。同时适时鼓励企业投资建造新型冷库和购置冷藏车，取代现有的高耗能国有冷库和陈旧的冷藏运输车。对于四种冷藏运输方式之间的协调规划要根据承载力、发展潜力和能耗水平来制定。

2.加快冷链物流能耗标准和法规建设

国内物流行业标准和法规的制定严重滞后，目前尚没有一部关于物流的法规，更不用说冷链物流能耗方面。冷链能耗的关联因素众多，标准的制定要从行业内外两方面展开。在行业外，要建立冷藏运输车工艺标准体系、制冷设备能耗标准、冷库建设单位认证标准等，从源头保证冷藏物流设施设备的能源利用率。其中有资质的冷库建设单位既要有建筑能力，又要具备冷库节能方面的知识，如通风道位置、维护结构厚度等指标的设计原理。对研发低能耗运输和制冷设备的企业，国家要在政策上给予大力支持。同时，促进温度立法，保障每种冷藏商品的最佳储藏温度都有法可依。在行业内，制定设备的操作规程、冷藏物的堆码规范、库门开启时间控制、预冷制度、人员生活用电标准等规章。通过运用绿色税收制度，促进冷藏物流企业建立具体的节能降耗目标，提高员工节能意识。

3.采用企业联盟的运作模式

联盟发展是企业全球化竞争的重要策略，可以突破单个企业发展的壁垒，整合资金、管理、技术等方面的资源，实现整体利益的最大化，并能有效地规避风险。同样，冷链过程的企业联盟对于能耗的降低也至关重要。冷藏物流企业通过联盟的方式集中冷库、冷藏运输车等资源，共同管理使用，集中储存、共同配送，最大程度降低冷藏库容过高和运输车满载率低的现状。冷链上下游企业间的协同合作与信息共享，能够缩短货物储运和等待时间，降低能耗的同时又能加快市场响应速度，提升客户服务水平，增强供应链整体的竞争力。同时企业还可以联合开展冷链物流人员的培养工作，为冷链过程的操作规范化奠定基础。

4.利用新技术推动节能实现

科技进步是经济发展的助推器，冷链物流企业依靠新技术可以最大限度的节约能源，降低成本。如在运输过程中安装速度控制装置可以降低燃油消耗；制冷系统的自动化控制能够杜绝人为因素的影响；VIP真空隔板保温能大幅降低能耗；LED技术应用于冷冻冷藏照明可节省50%的电量；此外还有冷冻、冷藏、加温多功能双温车，新型除霜设备等。一方面国家要加大低能耗新技术设备的研发力度，另一方面冷链企业也要积极做好技术更新替换的工作。部分有能力的冷链物流企业可以设立专门的技术革新部门，负责操作技术的节能研究和新设备的运行试验。

5.开展能源利用模式的转换

随着化石燃料的大量消耗，能源与消费、能源与环境的矛盾日益突出，发展新能源和节能减排已经成为我国一项长期的能源发展战略。在此背景下，冷链企业要抓住机遇，积极开展能源利用模式的转换，解决行业高污染和高能耗的困境。根据不同能源资源燃烧值、燃烧效率和污染程度的差异，对现有的能源进行转换升级，实施煤转油、油改气等措施，同时分阶段地推进新能源的利用。运输方式转换中，高能耗的公路运输在冷链中的主导地位将逐步由铁路和水路取代，并且将利用太阳能运输和制冷作为未来能源转变的主要方向。

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