低碳物流园区的运营优化研究

戴 勇

(华东师范大学商学院，上海 200241)

1 引言

随着低碳环保理念的深入，物流行业成为低碳管理的关键，其中作为实现物流集聚的集约化、规模化，促进产业升级、优化物流系统关键点的物流园区就成为低碳物流建设的焦点。

低碳物流园区除了现有物流园区的低碳物流网络规划［1］、建立低碳物流绩效管理体系［2-3］、实现绿色生态物流的研究之外［4-6］，如何构建低碳物流园区的运营管理方法将是物流园区未来发展所需面对的首要课题。低碳物流园区的运营管理不仅是在现有物流园区基础上的改善和补充，而且需要创新性地引入当前先进的、流行的低碳环保的关键技术。目前，国内关于物流园区功能规划的相关理论研究还处于起步阶段，邢力丹［7］从绿化和水系统、建筑节能和绿色物流活动三个角度对物流园区中的功能要素进行合理定位，并采用系统布置方法建模求解，确定功能区的布局，并进行低碳化设计，但是目前的研究理论基础相对薄弱，深度也有待加强，而关于低碳物流园区的实现技术方面的理论更是处于空白。安徽益民低碳物流园区作为国内首个低碳物流园区的规划通过，标志着低碳物流园区的建设开始，然而该园区仅仅是功能定位和建设布局的低碳，对于在运营管理中实现低碳物流的目标则没有涉及。

低碳物流园区不仅仅是生态绿色、功能布局的低碳环保，而且是如何作为一个低碳物流的核心节点在整个供应链中发挥低碳高效的管理枢纽，因此对于低碳物流园区的研究应在现有基础上结合低碳布局、生态绿色评价，运用物联网技术实现低碳管理的动态优化。

2 低碳物流园区的运营模型构建

2.1 低碳物流园区的运营目标

低碳物流园区作为区域物流规划的重要组成部分，不仅仅是自身的低碳运营，同时更重要的是作为区域低碳的核心结点。因此对于低碳物流园区的运营，我们提出如图1所示的概念模型，按照以下三个方面设立运营目标:

(1)物流园区作为一个重要的物流枢纽点，其运营要满足园区内外各部门、各管理主体和谐互动，优化资源配置，实现运行高效的目标。依据和谐管理理论从系统构成部分、组织部分、内部环境部分和外部环境部分四个方面来确定系统的和谐性分析要素［8］。这四个方面又可以进一步细分为系统素质(领导素质、员工素质等)、系统实力(基础设施、产业集聚区、技术水平、区位优势等)、系统功能(物流资源配置、降低物流成本、提高服务水平、优化物流系统等)、系统结构(空间网络、仓储系统、配送系统等)、领导作用(核心企业决策能力、控制能力、协调能力等)、内部环境(供应链伙伴愿景、伙伴利益、价值观等)和外部环境(社会经济环境、自然环境、政策法规等)七个部分。

图1 低碳物流园区运营系统概念模型

(2)物流园区的建设应满足低碳经济的要求， 实现物流运作全过程的环保经济。具体的运营目标包括:①循环物料利用率;②单位产值 CO2消耗增长率;③CP2排放增长率;④能源消耗与节约;⑤材料资源的消耗与节约等方面。

(3)围绕绿色生态，建立可持续发展的物流园区。在水体质量、空气质量、噪声环境、绿化水平、垃圾管理、生物多样性等方面构成绿色物流园区的运营目标。

2.2 低碳物流园区运营管理优化策略

按照和谐管理理论的思想［9］，对低碳物流园区的运营策略可以从两个方面展开，包括对园区运营中可控的、确定的因素如物流企业碳行为进行理性的优化设计，建立“控制(治理)机制”(谐则);对不可控的、不确定的因素如碳排放量等进行不确定性消减，建立“能动致变的演化机制”(和则);通过谐则与和则围绕和谐主题的耦合，使系统形成和谐运转的机制，从而实现和谐管理、低碳物流、绿色生态“三位一体”的绩效目标(见图2)。

图2 低碳物流园区的运营管理优化策略

由于政府在物流园区的投资建设中作用重大，因此传统的物流园区的治理机制更多地考虑到以政府为主导的作用。然而，在低碳物流园区时代，仅仅依靠政府的作用并不够，在低碳物流园区运营优化的治理机制设计中，应充分发挥政府、市场、网络等多种治理机制的作用，以市场机制为基础、网络机制为核心、政府机制为引导，实现低碳物流园区运营优化的多样化混合型的治理体系。

物流企业生产规模不断增大、生产结构不均衡、以石油化石能源为主的能源结构和能源效率较低是物流企业高碳排放的原因［10］，因此在低碳物流园区的治理机制设计中应围绕这些因素发挥市场机制的作用。例如，利用市场的资源配置作用实现物流企业生产作业的均衡化，在物流企业能源效率的提高方面引入市场竞争机制，增加低能源效率和高碳能源结构物流企业的市场交易成本，在低碳物流园区的产业发展中引入中充分发挥市场选择机制，对高排放的物流企业进入设立高门槛，对园区内现有物流产业收取高碳排放标准，控制高碳排放物流企业的生产规模扩大以致逐步淘汰。

针对我国物流园区内物流产业集群普遍存在的无序过度竞争造成的碳排放过高和低碳分工协作不足的问题，利用产业集群的网络治理机制是解决问题的关键。网络治理是物流供应链上的各网络结点物流企业通过契约关系的联接与社会关系的嵌入所形成的协调彼此间权益关系的制度安排，通过优化的低碳契约设计和低碳供应链执行，充分发挥网络治理机制的约束作用，如物流园区的仓储与运输企业在传统物流外包契约关系的基础上强化低碳运营对供应链履行的作用。另一方面，通过培育物流园区企业之间的低碳信任机制、碳声誉机制、集群碳文化环境和氛围等手段实现有效的网络治理，建立绿色生态的物流产业集群网络系统。

在低碳物流产业园区建设中，要发挥低碳物流产业政策的激励作用。政府应通过政策制定和执行，激励和保护企业的创新积极性，强化物流企业采用低碳技术的社会责任，适当增加环保投资，设置合理的碳排放的监控程序和责任机制，同时征收环境资源税和环境补偿税。对物流污染排放实行强制性的高收费政策，对于减少污染排放则给予经济激励。通过税收的杠杆作用引导物流产业走上节能减排之路，这是低碳物流园区建立政府管理机制的有效途径。

内陆淤积软土依据其形成机制不同分为湖相沉积软土与河流相沉积软土。湖相沉积软土多分布于大面积湖泊周围。湖相沉积软土具有有机质含量高，颗粒级配均匀，淤泥质土层深厚等特点。典型河流相软土中间粒径在0.005～0.05mm范围内。砂砾及有机物质含量较少。偶尔会含有稀薄的砂砾夹层。

我国目前运营的600多个主要物流园区都是在原有的物流思路基础上规划的，缺乏以低碳为核心的全新的物流理念，推倒重来重新规划新的低碳物流园区并不现实。所以，在原有物流园区的基础上升级改造，实现物流园区的低碳化运营，从而实现低碳物流园区的建设目标将是关键。低碳物流园区应以实现碳循环管理为目标，首先在原有物流园区实现碳源排放监控，其次实现物流园区的碳吸收，最后实现整个物流园区的碳管理，成为真正意义上的低碳物流园区。按照这个思路，我们设计了三阶段的演变路径:从园区物流产业的低碳环保优化(阶段1)逐步发展到构建完整碳循环系统的绿色生态(阶段2)，最终成为区域低碳建设中的智能枢纽型节点(阶段3)，实现和谐高效。

根据倪外［11］的研究，创新是低碳区域经济发展的驱动力，因此我们以技术创新为驱动，实现低碳物流园区的升级演化。

(1)基于RFID动态碳采集技术的低碳环保优化。通过动态技术手段的引入，实现对碳源的及时有效管理，因此碳采集技术将成为低碳物流园区实现低碳环保目标的关键。这里我们提出利用先进的物联网技术即基于RFID的物流碳足迹优化技术来帮助物流园区实现动态优化，基于RFID的物流园区碳足迹测度改变了现有低碳物流园区规划中对碳足迹的静态衡量计算方法，利用RFID实时监控物流作业环节的碳排放，利用运输优化、网络规划等方法实现碳排放的优化，建立低碳运输路径管理系统，包括两大组成部分:

①基于RFID的碳排放采集系统。设计集成采集碳排放的RFID芯片，对物流园区的运输、仓储、装卸搬运、流通加工、包装、信息等环节的碳排放足迹进行采集，实现对于物流园区静态与动态全程作业碳足迹的采集与实时监控。

②基于RFID的碳足迹优化。根据碳足迹建立碳优化模型，优化园区路网运输路径与物流作业方式，实现低碳的物流作业管理。

(2)基于碳汇技术的绿色生态系统。低碳物流园区在实现园区内物流产业碳排放的有效动态管理的基础上，应着手建立物流园区的碳循环系统，即建立物流园区的碳吸收系统，实现从碳源管理到有效碳吸收的封闭式碳生态系统，其中的关键在于碳汇技术的应用:

①水域生物修复。发挥城市水域(湿地)、海洋在物流园区碳汇中的作用，挖掘湿地固碳潜能。在坚持种植本地物种的前提下，适当引种固碳量大且适宜在湿地水域生长的植物物种。注重水生植物对水质净化和生态效应的作用。

③循环生态体系。建立废弃物、垃圾、废水、土地利用的循环生态体系，变碳源为碳汇。

(3)基于云计算开放式碳平台的和谐高效低碳枢纽。低碳物流园区完成了内部运营的碳系统之后，园区碳整合系统将成为低碳物流园区的下一步目标，通过碳整合系统的建设物流园区可以实现园区的碳资源配置，为物流园区与其他区域的碳交易和碳金融打下基础，其中园区碳管理平台将是关键。因此我们设计了基于云计算的物流园区碳足迹管理平台技术，即基于云计算开发物流园区的碳排放平台(Open Carbon Footprint Platform，OCFP)，将物流园区各种碳排放源(包括建筑物、物流作业、能源、人活动等)的计算方式集成在公共云中，客户可以根据需求选择低碳的物流解决方案，包括:

①基础设施层设计。基础设施层包括对平台起支撑作用的硬件资源、软件资源。这些资源由分布式计算系统管理，对外提供统一的计算服务，可以采用专用云、公用云和混合云的构建模式。

②模块设计。包括各种碳计算方法设计、存储计算模型、客户模式选择、客户碳方案计算等主要模块。

③客户端实现。利用移动互联网技术，设计客户解决方案。

④碳交易。以平台为基础，建立碳交易系统，实现园区与其他区域的碳交易。

3 基于上海临港物流园区的低碳化案例分析

3.1 上海临港物流园区的基本情况

上海临港物流园区地处上海临港产业区内，是上海临港产业区的重要组成部分，位于临港产业园区的中心位置，规划占地面积21.5平方公里，是由保税港、国际物流园区和自营物流园区组成的国家级物流园区。以港口物流、产业物流、特种物流协调发展的综合物流枢纽为目标，推动物流产业向集约化、高端化、增值型发展，推进物流产业向供应链管理、保税交割仓储等功能拓展，拓展物流产业的增值服务功能，着力提升物流业对区域经济的综合效益。

图3 临港物流园区的产业构架

3.2 临港物流园区的低碳化发展目标

临港物流园区所在的临港地区是上海市三大低碳示范区，到2015年，力争单位GDP二氧化碳排放量比2010年下降20%，单位工业增加值能耗比2010年下降20%［13］。其中低碳物流是上海临港低碳示范区的五大核心之一，以临港物流园区为依托的低碳物流园区将建设成为低碳城市示范区的核心枢纽。因此临港物流园区被赋予了低碳发展的使命，将自己定位为低碳城市实践区建设提供便利的大件物流运输条件，为低碳新城低碳物流产业发展提供优越国际物流和现代服务的基本目标。

临港物流园区在产业选择上除了港口物流和第三方物流之外，更加注重发展国际贸易、国际采购、国际展览、国际金融、物流信息软硬件服务等高增值的现代服务业;以及以再制造业务为核心，与保税业务紧密结合的绿色物流产业，建立加工制造和生活废料处理的物流系统。

根据临港物流园区的规划目标和产业方向，我们发现临港物流园区的低碳化发展其实可以从低碳环保、绿色生态和和谐高效三个方面展开(见图3)。从和谐高效的角度来说，临港低碳物流不仅仅是物流园区的低碳化运营，更重要的是将低碳能源、低碳研究、低碳制造、低碳社区等方面的低碳化产出都离不开作为生产性服务业和生活性服务业重要一环的低碳物流的有效支持，因此低碳物流的运营效果将直接影响到整个低碳示范区的成败，低碳物流园区的发展是整个低碳城市示范区的和谐统一体。同时从临港物流园区的自身来说，在利用临港区位优势的风能、太阳能以及东海天然气接入的便利实现传统的港口物流和第三方物流低碳化基础上，引入贸易、展览、金融、信息等高端的低碳物流产业，表明了在产业选择方面的低碳环保，再制造和废物处理系统的建设则从生态链的角度突出了绿色生态的特点。

3.3 临港物流园区的低碳化运营策略

在临港物流园区的低碳化运营中，坚持了政府引导、市场调节、网络自治的多样化混合治理模式，具体的治理措施见表1。

表1 临港物流园区低碳化运营的治理机制

随着整个临港产业区低碳发展第一阶段启动实施阶段的完成，目前临港物流园区低碳化的进程也完成了初步工作，从低碳演进阶段角度基本处于阶段1和阶段2，完成了阶段1的碳产业排放管理的建筑物管理、能源结构优化等静态管理的任务，并完成了阶段2中碳汇的规划布局，但对于园区碳排放的动态优化如园区路网的碳排放优化等工作、碳循环生态系统的实施健全还在进行中，为建立无缝低碳物流系统和低碳物流园区打下基础。随着临港产业区低碳发展第二阶段攻坚深化阶段的展开，技术创新的实施将会主导临港物流园区低碳化朝着智能化的方向发展。

临港物流园区在我国的物流园区中一直以高起点规划而著称，并且在上海智慧城市建设中充当了重要角色，智慧物联网等技术在临港物流园区的应用为临港物流的低碳化发展提供了有利条件。

(1)依托物联网技术的应用，实现下一步临港物流的低碳动态优化。在临港物流园区的物联网技术应用中主要集中在电子标签等物联网传感技术的普及，目前临港物流园区利用临港产业区物联网示范应用先导区的机遇，发展智能仓储、自动装卸、绿色包装等多项技术和手段，以及建立智能交通系统，为今后利用RFID实现实时碳排放管理打下了基础。

(2)碳汇规划的健全实施，完成临港物流的低碳化生态系统建设。由于地处海边的原因，临港产业区的主要碳汇来自于区域内滩涂湿地和绿化林地。其中临港滩涂面积有87.2平方公里，占总面积的29.4%，再加上内陆水域和水产养殖区，湿地总面积达108.9平方公里，占规划区总面积的36.72%。园区重视湿地系统的修复，围绕滴水湖构建适合临港特殊生境条件和功能要求的多目标生态环湖绿带，同时在临港物流园区的碳汇应用中，增加绿地尤其是乔灌木的种类和数量，提倡混植和竖向绿化，减少人工修剪草坪的面积，最大程度减少碳排放量。

(3)云计算平台的规划建设，为临港物流的低碳化集成管理建设创造条件。在临港低碳实践区的规划中，规划利用云计算技术，建成临港区域能源数据监测管理系统，并在区域内建立低碳认证制度和低碳金融体系，这为临港物流的低碳化智能化集成管理创造了机会。

4 总结

低碳物流园区是低碳区域经济建设的重要组成部分，除了物流园区的碳排放较高，同时如港口物流等物流园区作为区域经济的重要节点承担了低碳化管理枢纽的责任，简单的静态低碳物流布局无法满足低碳物流园区的使命和要求。因此本文提出了和谐高效、低碳环保、绿色生态的低碳物流园区运营管理的概念模型，该模型将对指导低碳区域规划、实现物流园区的升级、发展智慧化物流提供有益的建议。

(1)以低碳物流园区为核心节点的低碳区域碳规划。低碳区域规划应充分考虑和谐高效的特点，将物流园区作为区域碳规划中的重要子节点之一，以物流的碳管理为抓手，在发挥物流园区物流高效运作的基础上实现园区系统内外的碳交换和碳平衡，达到低碳和谐发展。

(2)以碳排放—碳吸收—碳管理为路径的传统物流园区的低碳运营升级优化。现有物流园区在低碳化升级的过程中，一方面应建立从碳排放到吸收的完整闭环碳管理系统，另一方面应不断完善相应的治理机制，实现从传统物流园区到低碳化园区的改变。

(3)以低碳物流园区为载体的智慧化物流建设。低碳物流园区将是智慧城市以及智慧物流的重要载体，在低碳物流园区的发展中应充分利用先进的物联网、云计算等技术，实现碳动态监控、碳数据管理及碳开放平台，这些技术的建成和示范效果将为智慧物流的建设打下基础。

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