政府補貼條件下秸稈回收企業(yè)收入的系統(tǒng)動力學模型?

◎李明玉 李 凱 張廣勝

隨著我國污染治理的不斷深入，從行政命令禁止秸稈大量焚燒開始轉(zhuǎn)向用市場機制鼓勵企業(yè)參與秸稈資源的再利用，疏導政府、農(nóng)戶和秸稈處理過程中的其他參與主體的關系。因為秸稈的燃燒值、出油量甚至所含的營養(yǎng)成分有限，收購價格較低，常常使參與收購的企業(yè)面臨運費比秸稈本身成本高的情況，企業(yè)參與大面積秸稈運送和物流體系的積極性較低，只能在一定的收購半徑內(nèi)收集和加工秸稈。

為了減少農(nóng)戶大量焚燒農(nóng)作物的秸稈，使秸稈除了污染環(huán)境的回補土壤之外，補充新的循環(huán)渠道，運用市場機制發(fā)揮資源的作用，協(xié)調(diào)農(nóng)業(yè)發(fā)展與環(huán)境保護的關系。在秸稈循環(huán)的過程中，政府的補貼成為很多地區(qū)鼓勵企業(yè)參與秸稈回收的動力來源，使參與的企業(yè)能夠在初期即能盈利甚至發(fā)展壯大。另外，對農(nóng)戶的秸稈處理方面的補貼在農(nóng)作物種植面積較大的地區(qū)比較普遍，但是在執(zhí)行環(huán)節(jié)存在較多問題，不能起到鼓勵農(nóng)戶參與秸稈循環(huán)利用的作用，所以對企業(yè)的補貼可以作為市場機制解決秸稈大量焚燒的途徑之一。

以往的文獻多關注秸稈回收的經(jīng)濟學效應，在補貼等政策的討論方面則多集中在促進秸稈物流體系的構建，對企業(yè)收入等方面的模擬模型構建和量化分析還比較少。本文在相關秸稈回收和政府環(huán)保補貼的研究基礎上，分析了影響企業(yè)收入的主要變量，及其在秸稈循環(huán)體系中的作用，采用系統(tǒng)動力學方法構建了相關企業(yè)收入的模擬模型，以我國農(nóng)村的平均發(fā)展水平的各種指標作為模型變量賦值的依據(jù)，討論一般村均秸稈物流和企業(yè)資金流的變化情況。

一、模擬模型的設置

本文根據(jù)我國農(nóng)村地區(qū)的平均發(fā)展水平、收入水平等基本指標，構建秸稈回收體系中企業(yè)收入系統(tǒng)動力學模型的基礎情景，為了更好的反映企業(yè)收入變化和補貼的靈敏度分析，通過模型假設對研究邊界進一步明確。模型中主要討論秸稈回收和加工企業(yè)的收入，形成了從加工企業(yè)到回收企業(yè)再到農(nóng)戶的資金流，以及從農(nóng)戶到回收企業(yè)和加工企業(yè)的秸稈物流，作為模型的基本模擬路徑。

1.模型假設

模型的假設明確了參與企業(yè)的收入來源、成本類型、秸稈使用途徑等，詳細的假設內(nèi)容如下：假設1，收購企業(yè)能夠收購范圍內(nèi)的秸稈都被企業(yè)收購；假設2，政府通過補貼企業(yè)鼓勵秸稈回收再利用，但不直接補貼農(nóng)民；假設3，秸稈收購企業(yè)和燃氣生產(chǎn)企業(yè)的廠房設備同時建成，只考慮秸稈初始采購資金投入；假設4，在核算過程中只考慮秸稈收購價格支出，不考慮收購過程中的運輸、人力等成本；假設5，燃氣企業(yè)收購秸稈只生產(chǎn)燃氣，生產(chǎn)能力充足，不會產(chǎn)生下期秸稈庫存；假設6，燃氣價格低于天然氣，企業(yè)生產(chǎn)的燃氣全部被農(nóng)戶消費。

2.模型設置的實際數(shù)據(jù)

在企業(yè)收入系統(tǒng)動力學模型中，存量和各種輔助變量的初值根據(jù)我國農(nóng)村的平均發(fā)展水平設置，用以分析一般情況下，秸稈回收和加工企業(yè)的收入變化情況。

近年來，我國農(nóng)村的農(nóng)戶數(shù)量有所變化，村平均戶數(shù)在300-450戶左右，平均村耕種面積150公頃，秸稈每年的資源量約2000噸，實際秸稈回收再利用達到900噸左右。農(nóng)村的沼氣池使用很普遍，通常每噸秸稈產(chǎn)生沼氣的體積為300-350立方米；農(nóng)戶每人每天使用燃氣約0.3立方米，平均戶人數(shù)3-4人不等，因為沼氣和天然氣的燃燒值不同，即如果農(nóng)戶都使用沼氣作為燃氣來源，那么日產(chǎn)量400立方米沼氣能滿足300戶居民的燃氣需求。在秸稈的收購方面，各地的收購價格差異較大，收購企業(yè)正常收購價格為每噸150-200元左右，如果競爭激烈則可能達到每噸300元以上；企業(yè)銷售沼氣的合理價格應該在2.5元左右；有些地區(qū)會對秸稈回收企業(yè)提供補貼，鼓勵減少碳排放的市場行為，補貼一般在每噸在260元以下。

二、與秸稈加工企業(yè)收入相關的系統(tǒng)動力學模型構建

秸稈回收和加工企業(yè)收入的模型主要研究秸稈從農(nóng)戶到回收企業(yè)再到加工企業(yè)的物流過程中發(fā)生的資金轉(zhuǎn)移，用企業(yè)的收支和資金積累過程量化分析整個秸稈循環(huán)體系對能源使用的補充和政府補貼的作用。

1.模型和變量說明

系統(tǒng)動力學模型主要包括了收購企業(yè)和加工企業(yè)兩個主要的存量，以及與兩個企業(yè)有關的收入和支出的流量，運算中以收購企業(yè)作為收購的物流主體，在收購企業(yè)支付能力不足的情況下，加工企業(yè)也會參與收購。模型中變量“收購數(shù)量”和“農(nóng)戶直收秸稈量”分別表示收購企業(yè)和加工企業(yè)收購的秸稈數(shù)量，“可直收秸稈量”是指加工企業(yè)在收購企業(yè)收購秸稈的基礎上，現(xiàn)有資金有能力收購的秸稈數(shù)量。也就是說如果企業(yè)資金都非常充足，則收購半徑內(nèi)的秸稈都會被收購企業(yè)收購，加工企業(yè)的“可直收秸稈量”比“農(nóng)戶直收秸稈量”大時，加工企業(yè)才能把市場中需要循環(huán)使用的秸稈都收購加工。

收購價格是在市場中統(tǒng)一使用的均衡價格，收購企業(yè)和加工企業(yè)向農(nóng)戶收購時價格相同，但加工企業(yè)向收購企業(yè)購買時，則要想收購企業(yè)支付5%的提成，使收購企業(yè)獲得利潤。因為模型未將運輸和人力成本作為獨立變量進行分析，而是與秸稈資源本身的成本統(tǒng)一計算，簡化了企業(yè)的成本分析和收購半徑內(nèi)收購路徑選擇的部分。沼氣的生產(chǎn)量不足以供應所有農(nóng)戶的燃氣需求，企業(yè)降低沼氣銷售價格，使生產(chǎn)的沼氣全部被農(nóng)戶消費，減少的收入則從政府補貼中獲得，政府的補貼選擇的是比較低的補貼水平，起到推動企業(yè)收購秸稈的作用，不代替企業(yè)銷售沼氣得到收入的主營業(yè)務發(fā)展路徑，具體的企業(yè)收入模擬模型如圖1所示。

根據(jù)我國農(nóng)村秸稈循環(huán)使用的情況，模型中“收購企業(yè)收入”和“加工企業(yè)收入”的初值設為5萬元和10萬元，作為啟動資金，同年開始收購和加工秸稈，收購價格和補貼分別設為每噸200元和80元，燃氣的銷售價格為0.5元。在模型模擬時時間間隔設置為1年，模擬期限為20年，“收購半徑內(nèi)秸稈量”設為2000噸。

圖1 秸稈回收和加工企業(yè)收入的系統(tǒng)動力學模型

2.模擬結果分析

（1）無補貼模型模擬結果

在沒有補貼的情況下，加工企業(yè)的需要將價格定在每立方米0.7元以上的水平才能夠盈利，才能支持加工企業(yè)長期購買收購企業(yè)的秸稈。沼氣的銷售價格在1元左右，當然在農(nóng)村很多地方自有沼氣滿足燃氣需求的條件下，加工企業(yè)的沼氣定價可以進一步降低，抵消沼氣燃燒值相比天然氣較低的劣勢，吸引更多農(nóng)民使用。另外，定價0.7元的基本盈利水平不能鼓勵企業(yè)更多的收購秸稈，模型中未收購秸稈達到1300噸以上，企業(yè)需要提高定價才能既使企業(yè)盈利，又能使收購半徑內(nèi)的秸稈資源盡早得到利用。本文考慮的補貼，根據(jù)企業(yè)使用的秸稈原料數(shù)量進行補貼，各地的補貼水平不同，和當?shù)丨h(huán)境污染程度有關，當補貼標準較高時，企業(yè)收購秸稈加工的積極性會顯著提高，焚燒秸稈的情況會減少。

（2）政府補貼條件下的企業(yè)收入模擬結果

在模型中，政府的補貼設置為100元，即加工企業(yè)每收購加工一噸秸稈就可以得到政府100元的補貼，作為企業(yè)銷售沼氣收入的補充。加工企業(yè)的收購成本和銷售收入都在逐年提升，隨著企業(yè)資產(chǎn)積累的快速增長，能夠收購和加工的秸稈數(shù)量也逐年提高，直到模擬期第6年時銷售燃氣的收入不再增長，保持46萬元的水平，第7年收購秸稈成本的支出為403163元，從第7年開始支出的增長率明顯下降，之后歷年基本穩(wěn)定在41萬元以下。加工企業(yè)資產(chǎn)積累在前6年也呈指數(shù)型曲線趨勢提升，在第7年之后收入和支出基本呈線性趨勢，資產(chǎn)水平也保持線性增長，在第20年達到133萬元的水平。收購企業(yè)沒有得到政府補貼，依靠加工企業(yè)采購秸稈得到收入，收入和資產(chǎn)水平都增長比較緩慢，在第15年資產(chǎn)達到10萬元，第20年達到12.73萬元（見圖2）。

圖2 補貼條件下收購和加工企業(yè)收支水平

秸稈收購企業(yè)在憑借自有資產(chǎn)收購農(nóng)戶的秸稈之后，再銷售給加工企業(yè)，最初5年，兩個企業(yè)的資產(chǎn)有限，不能完全收購農(nóng)作物產(chǎn)生的秸稈，在加工企業(yè)的收入和資產(chǎn)迅速提高之后，未收購秸稈的數(shù)量在第6個年度下降為零。收購企業(yè)收購秸稈的數(shù)量遵循指數(shù)曲線逐年提高，相應的農(nóng)戶手中未被收購的部分秸稈就直接由加工企業(yè)自行收購。因為加工企業(yè)資金實力較強，可以收購較多秸稈，但是從收購企業(yè)那里收購可以為企業(yè)節(jié)省收購成本，因此，模型在沒有考慮運輸成本的情況下，采用先運行收購企業(yè)收購秸稈數(shù)量的辦法，產(chǎn)生了加工企業(yè)資金實力增強，直接收取秸稈的數(shù)量卻逐年減少的情況。在第20年加工企業(yè)和收購企業(yè)各收購607噸和1393噸秸稈。從基本情景模擬結果來看，收購企業(yè)沒得到補貼而未成為秸稈回收的主要企業(yè)，而是享受到補貼后的加工企業(yè)收購了市場上的大部分秸稈，秸稈回收結果見圖3。圖中提到的加工企業(yè)可直收秸稈是反映加工企業(yè)有支付能力的秸稈采購需求，在第6年超過了實際收購數(shù)量，未收購秸稈的數(shù)量也隨之下降為零。

圖3 補貼條件下回收和加工企業(yè)收購秸稈的數(shù)量

三、促進企業(yè)參與秸稈回收和加工的政策建議

1.適當采用補貼政策鼓勵企業(yè)收購和加工秸稈

研究結果顯示，在當前秸稈加工企業(yè)經(jīng)營過程中，政府補貼對企業(yè)收入的影響非常明顯，補貼增加的情況下，即使提高采購秸稈的價格和支出，加工企業(yè)仍然能提高企業(yè)的資產(chǎn)水平。

但是補貼的標準也不易設置過高，有些地區(qū)的高補貼引起了多家企業(yè)進入秸稈加工領域，在搶購秸稈的過程中提高了秸稈回收價格和企業(yè)生產(chǎn)成本。

2.提高收購企業(yè)銷售秸稈的價格

在模型的基本情景中，收購企業(yè)只能提高5%的價格向加工企業(yè)銷售秸稈，運輸協(xié)調(diào)的效益較低，多年的經(jīng)營只能達到十幾萬的資產(chǎn)水平，收入來源只能依靠加工企業(yè)的秸稈采購。在提升了秸稈采購價格之后，尤其在情景3中，以較高價格采購秸稈的情況，使收購秸稈的企業(yè)迅速提高收入和資產(chǎn)水平，在第14年有能力收購和運送100%的秸稈資源，發(fā)揮了物流企業(yè)的優(yōu)勢，同時提高了企業(yè)的收入和資產(chǎn)水平。

3.促進企業(yè)盡快提高沼氣產(chǎn)量

模型在模擬過程中設置了收購和加工全部當?shù)亟斩捹Y源的假設條件，這在實際秸稈利用中是難以實現(xiàn)的，通常農(nóng)戶要留秸稈做飼料或其他用途，在實際再利用的秸稈占全部秸稈資源的50%左右。那么，模型中沼氣產(chǎn)量的60萬立方米至少可以折算成30萬立方米，可以供應超過500戶農(nóng)村居民的燃氣需求，如果沼氣生產(chǎn)企業(yè)受到補貼的鼓勵，秸稈收購價格能夠吸引更多秸稈資源，那么，沼氣的產(chǎn)量就會明顯超過當?shù)卣託獾男枨罅?，使企業(yè)有機會向外地銷售。這樣，情景3中給出的高補貼情況不但可以使秸稈加工企業(yè)提高收入，還能促進沼氣的實際生產(chǎn)，提高農(nóng)村沼氣的產(chǎn)量，提升企業(yè)效益。