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低碳可持续发展下的逆向物流碳排放影响因素研究
孙强
摘要：随着生态与循环经济以及可持续发展的关注，逆向物流已经引起了企业的关注。如何实现逆向物流的可持续发展对提升低碳竞争力具有重要的现实意义。本文提出了逆向物流碳足迹的系统边界。在测量了逆向物流碳足迹和逆向物流碳能力之后，逆向物流碳足迹的影响因素分为逆向物流强度、能源结构、能源效率，逆向物流输出和产品再制造率五个部分。利用ADF检验，Johansen协整检验和脉冲响应的定量研究方法更准确地解释了逆向物流碳足迹与影响因素之间的关系。本研究发现能源效率，能源结构和产品再制造率更能抑制逆向物流碳足迹。统计方法将有助于该领域的专业人士构建其逆向物流活动，并帮助学者开发更好的决策模型，以减少逆向物流碳足迹。
关键词：逆向物流 碳足迹 碳容量 影响因素 约翰森协同测试 冲动响应 可持续发展
1简介
自21世纪以来，人类的存在和可持续发展发展受到资源限制，浪费量增加和恶化的严重挑战环境在经济高速发展的背景下（Demirel和Gokcen，2008）。 许多政府已经发布必要的法律法规保护环境。企业正在尽力减少他们的不利影响生产对环境产生影响，同时承担回收产品的责任（Zhang et al，2015; Ravi，2014）。 因此，物流业需要改变传统的发展模式，应该尽力实现通过均衡逆向物流与可持续发展推进物流，并均衡环境效益和经济效益。
以可持续性为导向的逆向物流是指以可持续发展为目标，依靠循环经济框架和绿色物流以高效循环方式回收和再处理废弃物的反向物流体系（Linton et al，2007）。 一个好的逆向物流系统应该能够有效利用资源和能源，保护环境，促进区域经济的可持续发展（Du and Evans，2008）。 逆向物流也是可持续发展的重要途径。逆向物流的进展为回收和再利用废物创造了一个渠道，从而大量节省了社会资源，提高了资源利用率（Nikolaou et al，2013）。 这正是可持续发展所追求的理想状态。因此，逆向物流是有效解决资源短缺和环境污染问题，促进可持续发展的重要手段（Liu，2014； Das and Chowdhury，2012； Sun et al，2015）。
碳足迹的概念来源于生态足迹，指的是温室总量人类生产和消费活动排放的气体（Weidema，2008；Pattara et al，2012）。它也是分析产品生命周期和碳排放与人类活动直接或间接相关的过程。如通过人类活动是测量碳排放量的新方法，碳足迹一直是新的焦点世界研究（Peters，2010）。碳足迹问题已经被用不同的方法进行了研究，从不同的角度进行了分析。目前关于碳的研究足迹可以分为两类:第一类是关于特定行业的碳足迹，其中包括工业、农业、交通、建筑、供水、医疗保健和公共政策（Accorsi et al，2015；Zubelzu等， 2015年； Dominic等，2008；格伦和埃德加，2008；Fargione等，2008；德鲁克曼和杰克逊，2009；崔斯特瑞姆，2002）；第二类是特定地区的碳足迹，包括个人、产品、企业、工业园区、城市和县（Yang et al，2016；Laurent，2010； Kitzes等，2007；Johnson，2008；Sovacool和Brown，2010；肯尼和格雷，2009；加内特，2009；Ohlan and Hazards，2015）。
现有文献主要是关于碳足迹的计算和评估，减少碳足迹的途径，碳足迹建模以及不同行业碳足迹的比较。缺乏关于反向物流，动态识别和分析影响逆向物流碳足迹因素的碳足迹报告，对这些问题的研究仍处于起步阶段。本文通过可持续发展、逆向物流和碳足迹等相关理论研究逆向物流的过程。在阅读了全球相关文献后，我们比较了不同年份的数据，以确定辽宁省逆向物流碳足迹的现状。通过实证研究来确定通过逆向物流增加碳足迹的影响因素，并提供可逆数据来控制逆向物流碳足迹。最后，提出关于如何减缓物流碳足迹的复杂性和实现经济与环境和谐发展的建议。提出的建议与逆向物流、可持续发展相结合，有助于发展低碳经济，制定相关政策。本文的其余部分如下：第2节描述了逆向物流碳足迹的系统边界、研究方法及实验的实施；第3节从计算结果深入地运用ADF检验，Johansen协整检验以及脉冲响应等统计方法讨论了我们的发现，并提出了低碳逆向物流的建议；最后，第4部分是研究结论和未来研究的建议。
2实验
2.1逆向物流碳足迹的制度边界
逆向物流过程已由不同观点的学者解释（Cucchiella等，2015；Sun和Zhou，201； Bouzon等，2016；Bazan等，2016；Manglaa等，2016）。在逆向物流系统中，使用后嵌入废物中的材料的再利用产品返回给制造商，并且可以进行修理或再制造以再次交付，从而为最终消费者制造具有二次原材料的新产品（Choudhary et al，2014；Coskun等，2016； Diabat和Salem，2015；Fahimnia等，2015；Godichaud和Amodeo， 2015）。关键过程被分解为产品采集、收集、检验和分类以及处置（Niknejad和Petrovic，2014；Agrawal等，2015；Farhani和Ozturk，2015；Ali等，2016）。在本文中，逆向物流的过程如下：首先将废物运送到废物堆场，然后将其分类运输到负责废物再利用的企业或作为废物的处理结束。图1显示了逆向物流的网络拓扑和不同的关键流程。
从图1和相关文献可以看出，后备物流引起的碳足迹主要是由回收利用检测中心、再制造中心、废物处理中心以及处理节点之间的废物运输所排放。
（1）来自循环型检测中心
回收中心 再制造中心
回收测试中心
市场
回收处置中心
图1逆向物流系统的网络拓扑图
回收利用检测中心的后备物流引起的碳足迹由两部分组成：中央运行排放的碳排放和中心内部物流排放的碳，如拆解，检测，分类 ，运输和回收废物的包装。
（2）来自再制造中心
来自再制造中心的备用物流引起的碳足迹由两部分组成：中央运行排放的碳和中心内部物流排放的碳。
（3）从废物处理中心
废物处理中心的碳排放主要包括填埋和燃烧最终废物时排放的温室气体。
（4）来自其他来源
这类碳排放主要由物流系统各个节点直接排放的碳组成，其中涉及化石燃料的燃烧、运输和生产、企业生产的废物处理间接排放的碳和员工上下班。
2.2研究方法
2.2.1碳足迹
本文根据标准煤计算能量排放量。考虑到政府间气候变化专门委员会（IPCC）的建议，计算了辽宁能源消费的碳足迹，即各种燃料与2015年辽宁温室气体清单中规定的标准煤的转换系数， 以及计算碳排放因子和碳足迹的方法如下：
其中，是能源的碳足迹，是i种能源的转换因子通过将燃料转化为基于能源的单位（TJ）净热值，是i种能源转化为标准煤的转换系数。标准煤在我国被用作能源标准，因此它是将各种能源转化为标准煤的基准。是i种消耗的能源总量，是我能源的碳排放因子。在表示消耗单位能源后排放的二氧化碳量的同时，碳排放因子也被表示为二氧化碳的排放因子，是i种能源碳氧化物比，是单位换算系数，44/12是二氧化碳和碳之间的换算系数(Ding and Yang，2015； Ma et al，2014)。
标准煤转换因子是指定计算综合能源的一般原则消费量（GB / T2589-2008）。碳氧化率、能源转换系数、碳排放系数等在IPCC国家清单（Metz et al，2007）及美国国家清单中有所规定（IPCC，2007）。根据中国重点产品能耗限额，辽宁省（辽宁省信息化委员会，2016；辽宁统计局，2016）以及调查结果，细节转换参数总结在表1中。
表1计算碳足迹的参数
2.2.2碳容量
碳容量表示植被固定碳的能力。本文定义的固碳植被包括农田、园林、林地和草地。生物质用于计算碳的容量如下：
其中，是碳的容量，是i类型的面积植被（），为碳固定系数植被，即固定在i类型中的碳量全年植被（）。碳固定系数以多种方式确定，如由辽宁省气象局、辽宁省林业局和辽宁省农业局像以前一样由其他研究人员统计数据。本文植被碳固定系数为284，花园和草地为62，而农田为42.（Zhang等，2015；Pan，2010；Yang等，2009）。
3结果和讨论
3.1结果
我们在第2.2节中提出模型，在第3.1节确定1996年至2014年在辽宁省逆向物流碳足迹和逆向物流碳排放能力。通过逆向物流碳足迹评估模型和逆向物流碳承载力模型，计算了辽宁1996 - 2014年逆向物流碳足迹和逆向物流碳承载力模型，如图2所示。从碳足迹模型可以看出，每种能源的碳足迹也可以计算出来。图3显示了辽宁1996年至2014年每种能源的碳足迹。所有的计算结果是在个人笔记本电脑上使用Intel（R）Core（TM）2 Duo CPU，2.20 GHz和2 GB ROM。
从图2可以看出逆向物流碳足迹从2000年的105,010吨到2014年为107,358吨增加了20％，碳足迹稳定意味着企业正在取得进展可持续发展。此外，碳的容量从2000年的2932到2014年的5810增加了98％。增加的植被可有效吸收企业排放的二氧化碳，提高固碳能力，缓解的压力生态环境。
图2 辽宁1996年至2014年碳足迹和碳承载力
图3表示每种能源的碳足迹。从这张图中可以清楚地看到，汽油、柴油、天然气和电力每年持续增长。汽油引起的碳足迹增加从499到1246增加了150％，天然气诱导碳占地面积从24到39.4 64％，电力引起的碳足迹从94,385增到99,413千瓦时增长了5％。这可能是由于企业生产力的增长，导致了这些能源的需求每年增加。另一方面，在回收废物逆向物流渠道得到改善和稳定的同时，企业运输和再制造产品规模较大。同时，碳足迹原煤和焦炭排放量每年下降。生煤炭引起的碳足迹从4194吨到1749吨，降低了140％。焦炭引起的碳足迹从2472减少至1259吨，降低了117％，降低的这些均是未完全燃烧造成的。企业采用先进的制造技术（例如清洁生产）来最大限度地扭转逆转废物回收的物流效率。结果是焚烧后的垃圾大大减少了，能源消耗得到缓解，低碳环保得到加强，并且企业运营成本也有所降低。
图3 1996-2014年辽宁省各能源碳足迹
就碳足迹的增量而言，汽油引起的碳足迹增加幅度最大（150％），其次是天然气（64％）。这意味着很长一段时间里逆向物流业务将继续快速增长。在这种情况下，我们可以优化逆向物流网络，促进资源循环利用，并将影响降到最低，使再制造过程对环境造成的影响在预期中一样节能环保。原煤和焦炭所排放的碳排放量分别减少140％和117％，减少了碳排放量。它也表明，其有利于缓解社会和企业逆向物流对环境的影响，通过优化能源、再制造能够减少更多的废物。
3.2讨论
3.2.1影响逆向物流碳足迹的因素
逆向物流包括在复制和发展阶段产品或服务的重新使用，包括收购再利用材料、再制造、运输、处置和恢复（Mohajeri和Fallah，2016；Kannan et al，2012； Vahabzadeh等， 2015）。逆向物流网络专注于两条备选恢复路线，包括维修和再制造，这是与传统整合的正向生产路线和处置选项。返回产品进行检查以确定其质量和分离修理，再制造和基于修理的处置路线和再制造质量门槛（Niknejad和Petrovic，2014；Awasaki等，2015年）。
逆向物流最近受到越来越多的重视，作为经济效益和企业、社会战略的工具，更好的理解和高效率为反向物流提了竞争优势（Liobikiene和Dagiliute，2016；Markaki等，2017）。材料效率将通过技术战略来实现，包括用于回收利用的设计和再利用的产品并从不需要的产品中回收组分，或通过轻量化设计或非物质化设计使用较少材料的产品（Allwood et al，2013）。由于高能量强度的物质提取和生产过程，导致整个材料使用的减少减少对采矿，加工和原材料运输的能源需求，从而减少温室气体排放（Schanes et al，2016；Sun and Zhou，2016； Krikke，2011）。
考虑到逆向物流实施的管理影响，逆向物流碳足迹（C）被定义为因变量，反向强度物流（alpha;），能源结构（beta;），能源效率（gamma;），逆向物流输出（delta;）和产品再制造率（ε）被定义为本文中的独立变量。关系模型如下：
数据来源于辽宁统计年鉴。为了从原始数据中消除价格因素这里将1996年作为转换数据的基准。对数转换也在数据上完成消除时间序列中的异方差并避免原始时间协整关系的变化系列。
3.2.2ADF检验
每个时间序列应该进行静态测试，然后创建VAR模型以检查它们是否合适集成了相同的订单。ADF检验是统一测试的根源，是一种常见的选择用于测试系列的固定。从表2的结果可以看出，很显然ADF一阶差分值的五个变量都低于阈值，这意味着这五个变量表现出固定的属性和统一的根源存在。因此，这五个变量是固定的。
表2 ADF检验结果变量
a表示拒绝假设在0.05水平
3.2.3Johansen协同测试
共同整合的作用是观察未来发展对整体有整体影响。它是由于其能够确定是否长期有用变量之间存在稳定的均衡。本文采用Johansen可能性方法研究变量之间的协整关系。
表3 Johansen协整检验结果<!--
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