家具供应链碳排放测算与控制

陈 思，庞 燕，胡丽辉

（1.中南林业科技大学 物流与交通学院，湖南 长沙 410004；2.怀化学院 商学院，湖南 怀化 418000）

1 引言

自1997 签署《京都议定书》起，全球将低碳发展正式纳入议程，中国政府在控制碳排放方面做出了不懈的努力。作为全球最大的家具制造商，2017 年中国家具产量为8.07 亿件，同比增长3.64%，展示了我国家具消费能力的上升，也导致生产家具导致的能源消耗不断增加，家具供应链所产生的碳排放量也在逐年上升，阻碍了家具供应链的绿色低碳发展。控制供应链上的二氧化碳排放，会对实现中国政府一直承诺的减缓气候变化的目标做出重大贡献[1]。同时，Sarkar B,Ahmed W,Kim N.指出在当今全球市场上，供应链参与者必须相互合作以获得额外的利益和长期回报，而控制碳排放，创造清洁环境是必要的[2]。因此，有必要对家具供应链碳排放进行测算研究，提出控制家具供应链碳排放的建议，达到提高物料和能源的利用率，减少整个链条碳排放的效果，促进我国家具行业绿色低碳发展。

目前国内外碳排放相关研究可分为三方面：一是立足碳足迹：Lidija Cucek（2012）对各种检测碳足迹的分析工具进行了综述介绍[3]。Leticia Ozawa-Meida（2013）通过收集不同部门的数据以确定碳热点，对英国大学碳足迹进行了研究[4]。章玲玲（2018）从碳足迹优化入手，分析得出供应链企业协同合作可以减少供应链碳足迹[5]。李帅帅，孙贞昌（2019）提出西部地区森林碳汇的抵消效果，提出森林碳汇是低碳经济不可或缺的模式[6]。二是基于创新低碳供应链模式。王忠伟（2015）划定钢铁供应链的边界，对钢铁供应链的碳排放进行测算和分析[7]。程永伟（2017）构建供应商独立减排模式MSI，对原材料批发价、减排率及价格进行nash均衡博弈，表明高强度的碳政策并不一定能够有效激励企业减排[8]。杨仕辉（2017）构建了一个生产商作为斯塔克伯格竞争领导者的双渠道低碳供应链[9]。三是结合不同行业分析碳排放。Roibás L.通过采用新的排放因子来测算土壤的N2O，并立足香蕉价值链碳足迹进行评估[10]。Yang L,Zhang Q,Ji J.提出在两个竞争供应链中，水平方向制造商之间的减排决策存在纳什博弈[11]。周媛等人从林木产品剩余物的生物质燃料入手，采用生命周期法研究其系统边界，得出其加工成型阶段产生的碳排放最大[12]。Shih-Chang Tseng（2014）构建数学决策模型，从成本角度考虑可持续供应链管理中二氧化碳排放所涉及的社会成本[13]。Nouira I.（2016）提出了正向供应链对碳排放敏感需求的影响[14]。但总结看来国内外研究层面还停留在大型制造行业，对家具行业碳排放测算的相关研究较少。

2 家具供应链的界定

家具供应链是以家具企业为核心，由原材料供应商、家具企业、第三方物流公司和最终客户所组成的网络，是家具完成从原料到成品、从生产到消费的实现价值链增值的过程[15]。Lee K-H（2011）将碳足迹引入到汽车供应链管理中，提出系统边界的界定是碳排放测量的重中之重[16]。家具供应链的结构如图1所示，通过门店接单、采购原材料、接单、排单、生产、配送，整个家具供应链中，家具企业作为链条核心，对整个供应链成员之间信息和物流进行协调与控制，通过整合平台将链条上的各个节点企业（供应商、运输公司、配送中心，门店）的需求信息和数据整合到一起，进行有效沟通，通过对各自不同职能进行有效分工与合作，实现流畅的资金流、物流和服务流，最终实现整个家具供应链价值链持续增值。

图1 家具供应链结构图

该供应链基本活动包括产品设计、原材料采购、供应商选择、制造、再制造、运输、仓储、销售、逆向物流等。上下游节点企业：上游主要是材料供应商，下游节点企业就是门店。以需求拉动，客户信息为导向，以家具设计师、先进生产技术和信息技术为基础，将原材料供应商、设计师、家具企业、第三方物流公司、分销中心、门店、用户等形成一条高效弹性的家具供应链，使得信息流、资金流、物流和服务流贯穿整个家具供应链条。其中作为关键的家具企业环节的碳排放量就很大程度上决定了整个家具供应链的碳排放程度，也就决定了整个家具供应链是否达到绿色和低碳发展要求。

为适应家具供应链高能耗、高碳排放现状，家具供应链中的供应商、家具制造商和分销商以及各个节点企业有机组织起来，形成了供应-生产-仓储-销售-配送的供应链，从图1 中可以看出，原料供应商、家具制造商和分销商形成的复杂上下游供需链条结构成为共同解决高碳排放的难题。

3 家具供应链碳排放测算

3.1 家具供应链碳排放体系构建

结合家具供应链分析了家具供应链碳排放与经济、社会以及环境之间的关系，构建了如图2 所示的家具供应链总体碳排放体系。

图2 家具供应链碳排放体系结构图

图2 表示的主要包括家具供应链的原材料和辅料的采购，家具产品的生产、销售、组配包装、配送和回收等环节。由于供应链条上和消费环节产生的碳排放量比较少，所以在下面的模型中就暂时没有涉及其中，在生产环节中由于使用漆料和涂胶等产生的可挥发性有机物用二氧化碳等量转换，但碳排放系数可能不是很精确。其次，家具供应链在家具的生产和运输环节以及仓储环节均产生不小量的碳排放。构建家具供应链碳排放体系模型测算出每个环节上消耗的能量或是产生的碳排放，并以此作为碳排放控制的依据。

3.2 家具供应链生产流程分析及碳排放测算模型

要实现家具供应链的低碳发展，就应实现对整个链条的碳排放监控、测算和控制整条链的碳排放情况。碳排放的计量是一个行业节能减排的第一步[17]。在整个供应链过程中，主要的碳排放环节有采购环节、生产加工环节、销售、运输、仓储和回收环节五个方面。即：

式（1）中，分别是采购过程、生产过程、运输过程和回收流程中产生的碳排放量（t），其中为计算方便，将采购、运输、销售以及回收的碳排放概括成运输环节碳排放计算，耗费的主要是来往车辆所耗费的燃油资源；由于家具生产一般使用的能源有天然气、电力以及漆料、涂料分解所转化成的废水废渣，则将生产碳排放分解为天然气燃烧、电力消耗以及废水废渣所产生的碳排放来核算碳排放量；仓储环节则通过仓储所占空间的电力耗能来测算碳排放量。具体计算如下：

3.2.1 家具供应链生产流程分析及碳排放测算模型。一件实木家具要经过生产才能进入家具供应链，家具的生产工艺流程图以及其中的碳排放环节如图3所示，图中G表示可挥发性气体VOCs。

图3 木制类家具生产工艺流程（木质文件柜为例）

通过图3，将家具供应链生产过程产生的碳排放量分解为天然气燃烧和消耗电力以及各种油漆、涂胶转化消耗来核算。 设以上分别为E生产，E1，E2，E3。即：

（1）化石燃料燃烧所产生的碳排放。根据政府出台的企业计算碳排放指南公式：

式（3）中i为化石燃料的种类；ADi为化石燃料品种i明确用作燃料燃烧的消费量；CCi为化石燃料i的含碳量；OFi为化石燃料i的碳氧化率。

（2）电力、热力消耗所产生的碳排放。家具供应链由电力消耗产生的碳排放量按公式（4）计算：

（3）漆料、涂胶转化成废水、废物，处理废水、废物所产生的碳排放按公式（5）、（6）、（7）计算，TOW为工业废水中可降解有机物的总量，以化学需氧量（COD）为计量指标；S为以污泥方式清除掉的有机物总量；EFCH4-废水为工业废水厌氧处理的CH4排放因子；W 为厌氧处理的工业废水量；CODin 为进入厌氧处理系统的废水平均COD浓度；CODout 为从厌氧处理系统出口排出的废水平均COD浓度；B0为工业废水厌氧处理系统的甲烷最大生产能力，单位千克CH4/千克COD；MCF为甲烷修正因子，表示不同处理系统或排放途径达到甲烷最大产生能力（B0）的程度，也反映了处理系统的厌氧程度。

3.2.2 运输环节分析及碳排放测算模型。借鉴李双艳从生物质的角度针对生物质电厂碳排放强度大的问题，研究其燃料供应次级运输最小碳排放路径的实现办法[18]。由于采购和销售的碳排放测算模型类似，回收和运输的碳排放测算模型类似，由此用运输环节概括采购、销售和运输环节，假设家具产品所有产生位移的环节运输量为Q总（t），主要采用公路、铁路、水路三种运输方式，各种运输方式承担的运输量和运距分别是n1,n2,n3,d1,d2,d3，燃料的排放因子为EFa（kg/TJ），设运输环节总碳排放、公路、铁路和水路运输的碳排放量分别为为E运输,E公,E铁,E水，（能源折标准煤系数见表1）则：

表1 能源折标准煤系数

3.2.3 仓储环节分析及碳排放测算模型。家具供应链的仓储环节考虑的主要是家具存放在一定空间内所耗费的资源能源产生的二氧化碳排放，用E仓储表示。仓储环节分为三个部分：首先是未出库前，在库所耗费的空间带来的电力耗费和日常保养材料的耗费,由Ea表示；其次是中间商卖场里所占的仓储空间所带来的资源耗费，用Eb表示；最后是回收的废旧家具产品形成的材料耗费以及所占空间的水电资源耗费，用Ec表示。假设以上家居产品在不同阶段所占仓库的有效容积分别为S1,S2,S3，每单位面积所耗费的电力为Qs,家具产品的数量为m1,m2,m3，每单位废旧家具产品所需的材料耗费为q1,q2,q3，则：

4 实例

本文以国内某典型家具制造企业木制家具为实例，对碳排放测算模型进行验证。该公司在2018 运营期年产60 万套家具在生产环节所耗费的各种油漆、涂料、部分能源消耗、各阶段所产生的碳排放数据分别见表1-5。

表2 项目油漆工艺碳排放产生情况

表3 项目涂胶有机废气大气污染物产生及排放情况

表4 2018年该家具制造企业部分能源消耗量

表5 2018年该家具制造企业供应链各阶段的碳排放 （万t）

结合前文中所出现的计算模型和几张表中的数据计算，选取的国内典型家具制造企业碳排放为0.9亿t。家具供应链碳排放除了由采购、销售、配送等运输类耗费的汽油产生外，还有生产流程中耗费的各种电力、天然气以及各种油漆、涂胶产生的废气废水处理产生的碳排放，占整个供应链碳排放量的64.95%。测算和控制家具供应链的生产流程是整个家具供应链碳排放测算的重点，优化生产流程也是控制碳排放的关键。所以企业应该提高能源效率，使用清洁生产技术，同时推进技术革新，采用耗能低的生产设备，实行低碳生产，打造低碳家具物流。

5 家具供应链碳排放控制策略建议

通过对国内典型家具制造企业实例进行分析，对上文中构建的家具碳排放测算模型进行验证，并结合调研情况得出了以下碳排放的控制策略。

（1）发展策略上：首先在测算环节要做到精确控制，选用合适的碳排放测算工具，确定不同环境表现下减少不同温室气体排放的范围；调整资源结构，转变家具产业的发展方式，实现家具供应链绿色低碳管理；加快产品升级，全面推进家具品种、全面推进质量和标准提升；选用低碳排放的机械化设备，优化设施布局；实施政府补贴，通过政府补贴机制来调节消费方和供应方的矛盾，以达到供应链上各方共同对抗碳排放效果。

（2）技术以及供应链协作：推进技术创新和设施创新；采用高效的清洁生产技术，达到生产环节碳排放较低，以及家具供应链的碳排放控制；供应链参与者必须相互合作，并且建立经济效益和碳减排互相协调的可持续供应链模型，共同控制碳排放，并创造一个清洁的环境促使供应链绿色发展；加强零售商和制造商的合作，采用效益分成合同促进两者实现共赢，降低排放量。未来减缓碳排放增速的重点需要着眼于降低能源强度，即提高技术水平，通过减少能源转换的损失来减少生产过程中的碳排量。

（3）采购生产环节：优化供应链各个环节，购买绿色的环保材料，选用低碳的涂胶和各种漆料；优化生产流程，通过智能控制系统控制生产无效能耗，采用节能设备提高能源效率；锅炉燃料从生物质燃料调整为天然气燃料；使用太阳能清洁可再生能源；使用除尘系统，通过智能监控系统开关除尘口和生产设备，通过生产状态启停动作模组节约能源。

（4）运输环节：分析不同的运输方式在碳排放上的差异，采用碳排放最小的运输方式并通过碳税提高能源价格进而减少运输中的碳排放，或通过合理搭配各种运输方式达到最优的运输效果，用各种运输方式协调分担碳排放。

（5）仓储环节：对仓储环节所涉及到的能源使用和材料耗费等方面进行控制，对于库容的有效性需要合理设置，通过对家具产品的有效调配尽量减少库存产品的在库时间，减少电力消耗和材料消耗。

6 结论

随着国家对生态环境建设提出了新标准，家具行业已进入了绿色发展的轨道，但仍处于初级阶段。为改善家具行业的高能耗、高碳排放现状，应以供应链角度出发坚持走绿色制造、绿色生产道路，上下游协同合作，共同解决碳排放环节存在问题。本文结合国内典型家具制造企业进行实地考察调研，构建了模型，大致算出一件木制家具所产生的碳排放量并得出结论：家具行业碳排放环节主要在生产和运输环节，生产和运输环节所耗费的能源以及所产生的各种涂胶、油漆和废气进行处理均会导致大量碳排放；根据国家的政策和家具行业的特殊性提出了相关的碳排放控制策略建议。最后，因为模型和数据的不精确，得出的最终数据不是很精确，希望能够在的研究当中不断加深理解，弥补不足之处。