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电子废弃物回收策略的系统动力学仿真研究

时间:2022-11-26 17:35:05 来源:网友投稿

摘要:对电子废弃物实施有效的回收策略提高正规企业的回收率是大力发展回收行业,解决渠道问题的关键。分析了电子废弃物回收处理系统的相关主体,运用系统动力学建立电子废弃物回收处理存量流量图,对政府环保宣传投入,正规经营者数量及服务水平方面进行仿真模拟。结果发现政府加大环保宣传力度前期,正规经营者提升服务水平或扩大规模前期,正规回收经营者的回收量明显增加,但后期效果都不明显。政策启示是加强环保宣传、提高正规经营者服务水平及激励其扩大规模等。

关键字:电子废弃物;回收策略;系统动力学;仿真分析

一、引言

消费水平的提高在刺激国内生产水平提高的同时,导致废弃物数量与日俱增。大量的电子废弃物由于居民缺乏环保意识,正规渠道回收不便捷等原因进入非正规回收渠道,造成了环境污染和资源浪费。对电子废弃物的回收策略进行研究,提高正规经营者的回收率,使其得到规范化处理,从而更好地推动可持续发展。

我国目前电子废弃物的产生速度远大于回收效率,这使得规范电子废弃物回收体系迫在眉睫。回收政策的研究方面,郑秀君在“互联网+回收”背景下,对上海废旧手机资源化政策进行探讨,发现信用评级对回收的积极作用。张科静,魏姗姗和Nnorom 等分别对国外和发展中国家电子废弃物的回收处理体系进行分析,并提出相关政策建议。

在政策效果的仿真研究方面,余福茂运用系统动力学建立了电子废弃物渠道演化的模型,并提出促进回收渠道规范化的相关建议。刘慧慧等动态模拟仿真了政府加强资金投入这一干扰变量对于正规回收企业的积极影响。Mashayekhi 和Sudhi 分别运用系统动力学建立了纽约和印度某城市的固体废弃物回收模型。Hurtado等结合劳动力转移、回收次数等因素建模并提出了全新的回收模式。

综上所述,回收政策方面,上述文献仅从理论上进行研究,对政策的建模分析方面尚且不足。另一方面,对电子废弃物回收相关主体建立系统动力学模型对相关主体的行为进行模拟仿真探索回收策略的研究有待完善。本文即是运用系统动力学进行建模与仿真,通过分析政府,正规经营者等相关主体的行为来分析各个策略的可行性,得出有利于提高回收效率的建议。

二、电子废弃物回收的困境

我国是最大的电子废弃物产生国,虽然相关政策已到位,但效果仍不明显,大部分电子废弃物被小商贩回收,仍处于粗放无序的状态,破解其回收困境迫在眉睫。

本文从正规经营者、政府、小商贩和居民这些相关主体对造成这种困境的原因进行分析。首先,我国正规经营者数量嚴重不足,回收价格低,回收渠道不便捷。就政府而言,相关法律政策并没有明确相关主体的责任,监管力度不够,环保宣传欠缺。再者,居民由于环保意识缺失及作为“经济人”的特征,更愿意交给小商贩回收处理。

可见,电子废弃物回收处理体系最核心的问题就是提高正规企业的回收率。而系统动力学模型立足于整体考察博弈均衡背后的动态特性,为此,本文运用系统动力学围绕相关主体对不同的策略进行仿真模拟,探索提高回收率的有效对策。

三、电子废弃物回收系统动力学模型

(一)系统的构成要素

系统动力学(System Dynamics)不同于大多数以数学计算为基础的研究方法,倾向于通过构建一个完整的系统,研究各要素的动态联系并进行模拟试验。

电子废弃物回收处理系统是一个复杂的动态系统,涉及诸多变量,主要有以下几个主体。

1. 居民(消费者)。居民作为使用者,决定着其最终的归宿。因此,研究居民处理习惯,找出影响因素,得出激励消费者转变处理习惯的方法是构建模型的重要环节。

2. 企业。EPR下,企业对产品的全生命周期负责,如何激励其积极承担回收责任,实现企业与政府的共赢,是政府需要研究的课题之一。

3. 政府。我国政府对责任主体没有明确的界定,法律中多是一些鼓励引导性的措施,缺少惩戒方案,因而收效甚微。

4. 正规回收经营者。目前我国这类企业发展艰难,难以获得足够的资源,利润不足,无法发展壮大。保护支持此类企业是政府必须做到的工作。

5. 回收小商贩。小商贩通过上门付费收取的模式吸引居民将手中的电子废弃物交由他们处理,通过旧物改造转手卖出赚取差价。整合这个团体,让其和正规回收经营者互利共赢是当前的最佳选择。

(二)模型假设

1. 居民产生的所有电子废弃物都被回收,无论是被小商贩还是正规回收经营者。

2. 电子废弃物包括废旧电池,电冰箱,手机等,本文选取居民家中拥有率较高且存在时间较稳定的电冰箱来建模。

3. 所有被回收的电子废弃物都能被厂商处理。

4. 为尽量减少干扰项,将政策因素对回收价格的影响设为0。

(三)数据来源

1. 根据国家发改委出具的《废弃电器电子产品回收处理研究与实践》,电冰箱的回收利用率为0.73。

2. 根据《中华人民共和国2016年国民经济和社会发展统计公报》,我国现有电冰箱8481.6万台,同比增长6.1%。

3. 根据《2015中国废弃电器电子产品回收处理及综合利用行业白皮书》,最近五年电冰箱报废量为744,868,1279,1471, 1705万台。

4. 据中国家用电器研究所副总工程师张友良介绍,中国电冰箱平均使用寿命约13年。

5. 通过调查发现目前电冰箱的回收价格为:正规回收经营者160元/台,小商贩190元/台。

6. 其余数据均来自中国统计局官方网站。

(四)建立存量流量图

根据系统的构成要素和模型假设,结合我国现状,建立存量流量图如图1所示。

主要变量说明如下:

1. 正规回收经营者服务总费用=正规回收经营者每回收一台废弃电冰箱的平均服务费*其回收的平滑量。

2. 正规回收经营者的回收价格=受拆解后的有价物市场均价影响的回收价格+相关政策因素影响的回收价格。

3. 政府的环保宣传总费用=每回收一台电冰箱政府投入的平均环保宣传费*正规回收经营者回收的平滑量。

4. 每单位正规回收经营者平均每年回收的废弃冰箱数量=平均每单位正规回收经营者受其服务水平和环保宣传力度影响的每年回收数量+平均每单位正规回收经营者受回收价格差额影响的年回收量。

5. 小商贩与正规回收经营者的回收价格差额=小商贩的回收价格-正规回收经营者的回收价格+其他政策因素影响的回收价格差额。

6. 小商贩的回收速率=小商贩数量*平均每单位小商贩年回收数量。

四、电子废弃物回收策略仿真分析

(一)模型检验

1. 真实性检验

检验1:将小商贩的回收价格提高10元,观察其回收量是否提高。仿真结果如图2所示。

由图2可见,随着小商贩回收价格的提高,居民更愿意将电子废弃物交由他们处理,因此年平均回收量提高,与预期一致,通过真实性检验。

检验2:增加正规经营者的数量,由150人提高到300人。从现实角度来说,人数的增加必将带来回收量的提高,结果如图3所示。

由圖3可见,正规经营者的数量增加一倍时,年平均回收量明显提升,通过真实性检验。

综上,我们可认为建立的模型通过了真实性检验。

2. 极限检验

极限检验是为了检验在极限状况下,模型能否符合科学规律。本文默认电冰箱的平均使用年限为13年。现在我们将其分别设为3年和18年。结果如图4所示。

从图4可见,在居民购买速率不变的前提下,使用年限越短,居民家中的电冰箱数量越少。模拟结果与科学规律相符,通过极限测试。

(二)策略模拟

由上述模型检验可知,此模型具备仿真的能力。我们利用此模型改变各主体的策略,探索提高回收效率的有效方法。

1. 政府加大环保宣传效果模拟分析

政府通过加大环保宣传力度,提高居民环保意识增加正规回收经营者回收数量。在系统中增加环保宣传的平均费用,观察正规经营者的仿真结果(初始状态为1元),如图5所示。

增加环保宣传的平均费用,观察小商贩的仿真结果(初始状态为1元),如图6所示。

由图5可见,政府环保宣传平均费用增加前期,正规回收经营者年回收量明显增加,但后期三条曲线趋于平稳,增加费用影响不大。由图6可见,环保宣传平均费用增加前期,小商贩年回收量明显减少,但后期三条曲线趋于平稳,增加费用影响不大。可见环保宣传的影响有限,短期立竿见影但长期效果有待进一步观察。这是由我国目前特殊的经济文化发展水平决定的,整体素质难以通过环保宣传从根本上得到提高。

2. 正规回收经营者提升服务水平模拟分析

小商贩小而灵活,回收成本相对更低,具备价格优势。正规经营者要想提高回收量,可尝试提升服务水平,以服务取胜。正规经营者的仿真模拟结果如图7所示(初始状态下平均服务费用为10元)。

增加正规经营者平均服务费用,小商贩的仿真结果如图8所示。

与环保宣传力度加大的效果类似,从图7可见,平均服务费用增加前期,正规经营者年回收量显著增加,后期三条曲线趋于平稳,增加费用影响不大。由图8可见,平均服务费用增加前期,小商贩年回收量明显减少,后期三条曲线趋于平稳,增加费用影响不大。这是由于初期服务水平的提高会给居民一种新鲜感,但这种新鲜感到达顶点会逐步趋于平缓。且随着时间的推移,小商贩也提高服务水平,使正规回收经营者丧失此优势。

3. 增加正规回收经营者数量模拟分析

当前我国正规回收经营者规模较小,如果政府帮助其扩大规模,可能会极大的促进其回收速率。假设最初正规回收经营者数量为150,观察其规模扩大到500、1500时对回收量的影响,如图9所示。

增加正规经营者的数量,小商贩的仿真结果如图10所示。

由图9可见,正规经营者数量增加前期,回收量显著提高,到后期三条曲线趋于平稳,增加数量影响不大。由图10 可见,正规经营者数量增加前期,小商贩回收量显著减少,但后期趋于平稳,增加数量影响不大。说明小商贩的存在有一定基础,其流动性使其在乡村、旧社区等地得天独厚,正规回收经营者还无法完全取代。

五、结论与启示

(一)研究结论

通过建立电子废弃物回收处理的系统动力学模型,对政府环保宣传投入,正规回收经营者数量及服务水平进行仿真模拟,本文发现:

1. 增加环保宣传费用有利于提高正规经营者回收率,但后期影响不大。政府增加环保宣传投入,居民的环保意识得到增强,短期内正规回收经营者的回收率自然提高。但我国居民的整体素质较低,难以从根本上提升其环保意识,因而后期效果逐渐减弱。

2. 提升正规经营者的服务水平有利于提高回收率,但后期影响不大。正规经营者服务水平提高前期,其回收量显著提高,到后期居民又被小商贩的高价吸引。

3. 提升正规经营者的数量有利于提高回收率,但后期影响不大。正规经营者数量的提高短期内必会带动回收率的提高。但后期由于小商贩流动性强,回收便捷且价格高,具有一定基础,正规经营者仍无法完全取代。

(二)研究启示

1. 加大环保宣传力度

大部分居民电子废弃物处理方式的选择基于两个基本原则:价格和便利程度。如果政府加强环保宣传力度,提高其环保意识,必将收到良好的效果。但长期来看影响不大,环保宣传只可在一定程度上提高居民的环保意识,我国目前农村的教育水平较低,整体素质的根本性提高难度较大,要想打破瓶颈还需提高农村教育水平。

2. 提高正规回收经营者的服务质量

小商贩比正规回收经营者更具价格优势,此时正规回收经营者可从提高服务质量入手,如上门收取、赠送小礼物等。但长此以往居民习以为常,又转向关注回收价格。这也激励着正规经营者在短期回收率提高的同时,加快技术创新,提高深度处理能力,提高回收的盈利性来增强竞争力和对下游的主导力。

3. 扩大正规回收经营者的规模

小商贩小而灵活,回收辐射范围广。而正规回收经营者由于技术、资金等原因规模一直无法扩大,处于被动状态,即使设点回收,范围仍然有限。如果其扩大规模,即可占据竞争主动,极大提高回收效率。但小商贩的价格優势依然对居民具有吸引力。因此,正规回收企业应抓住机遇,探索整合小商贩的形式及自建渠道,形成独特的竞争优势。

参考文献:

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[9]Hurtado  HM,  Debernardo  H.Aparadigm shift in solid waste collection systems design and  operation[J].Proceedings of the 22ndInternational Conference of the System Dynamics Society,Oxford,England,2004(07).

(作者单位:彭睿鲲,山东农业大学经济管理学院;王圆缘,南京信息工程大学管理工程学院)

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