“双碳”目标下城市绿色物流配送路径优化研究

宋冠良

      【摘要】在“双碳”战略背景下，城市物流作为交通碳排放的核心来源，其绿色转型是实现“双碳”目标的关键举措。优化城市绿色物流配送路径是降低碳排放、提高配送效率、节约成本的核心手段，对推动新能源物流装备普及、构建低碳城市体系具有重要意义。本文结合“双碳”政策与城市物流发展现状，阐述优化绿色物流配送路径的三大核心意义，剖析当前面临的碳排放核算不精细、新能源车辆物理约束刻画不足、多目标协同欠缺、求解算法适配性不足等困境，并提出精细碳排放核算、深化新能源约束建模、完善多目标权衡机制及优化适配型求解算法等对策。
      【关键词】“双碳”目标；城市绿色物流；物流配送路径
引言
      城市物流是连接生产与消费的关键纽带，是城市经济活动的重要组成部分，也是碳排放的主要来源之一。随着我国城市化以及电子商务的发展，城市物流配送需求激增，传统物流配送模式存在着路径规划不够合理、车辆空驶率较高、燃油消耗量大等问题，这些问题变得日益突出。在此背景下，城市绿色物流应运而生，以“低碳、环保、高效、节能”为核心，旨在通过技术创新、模式优化、装备升级等手段减少物流环节碳排放，实现经济、环境与社会效益的协同发展。
一、“双碳”目标下优化城市绿色物流配送路径的意义
      （一）有利于降低配送环节碳排放
      城市物流配送中的碳排放主要来源于车辆行驶产生的燃油或电力消耗，配送路径的合理性直接决定车辆行驶的里程、时长以及能源消耗的水平，是影响配送环节碳排放的核心因素。传统城市物流配送路径规划通常把“最短距离”或者“最短时间”当作单一目标，只考虑路线设计的短期经济性而忽略碳排放因素，导致车辆出现迂回行驶、空驶率较高的情况，造成能源浪费以及碳排放的增加。在“双碳”目标导向下，优化城市绿色物流配送路径，提高其科学性，同时结合实时路况、配送节点分布以及货物需求特性等因素，规划出最优路线，减少车辆的无效行驶里程，降低空驶率以及能源消耗，直接减少配送环节碳排放量。
      （二）有利于降低企业的配送成本
      物流配送成本属于物流企业运营成本的核心，涵盖了燃油费、电费、车辆折旧费、人工成本、道路通行费等。配送路径的合理性会直接影响成本支出规模，传统配送路径规划不合理会导致车辆空驶、迂回行驶，既增加了能源消耗成本，又延长了配送时间，同时还增加了人工成本以及车辆损耗，极大程度上加重了企业的运营负担。优化配送路径可从三方面降低成本：一是减少行驶里程与空驶率，降低能源消耗；二是缩短配送时间，提高效率，减少人工与折旧费用；三是合理串联配送节点，减少车辆投入数量，降低购置与维护成本。
      （三）有利于推动新能源物流普及
      新能源物流车作为城市绿色物流的核心装备，其普及程度直接决定城市物流配送碳减排的成效，也是“双碳目标的重要支撑。城市绿色物流配送路径的优化能够为新能源物流车的普及提供支撑，从而破解推广方面所存在的瓶颈：一方面，精细化的路径规划可以结合其续航里程，更好地避开续航盲区，规划出最优的充电节点，进而解决新能源物流车所面临的“续航焦虑”问题。另一方面，路径优化可以提高新能源物流车的运营效率，降低运营成本，增强企业以及司机的使用积极性，为“双碳”目标的实现提供支撑。
二、“双碳”目标下城市绿色物流配送路径优化面临的理论困境
      （一）碳排放核算方法的精细化程度有待提升
      碳排放核算是路径优化的前提与基础，需要精准量化配送环节的碳排放水平。当前，城市物流配送环节的碳排放核算精细化程度明显不足，难以满足精确减碳的需要。一方面，现有的核算方法大多以“平均排放系数法”为主，该方法下，核算主要基于行业平均碳排放强度展开，忽略了车辆型号、载重、行驶速度以及路况、驾驶习惯等个性化因素对碳排放的影响，使得核算结果和实际碳排放有较大偏差，无法精准反映不同路径规划方案在碳减排方面的差异。另一方面，核算范围的界定不太明晰，部分研究仅仅针对车辆行驶当中燃油或者电力消耗的碳排放，没有把车辆制造、维护、充电设施能耗以及货物包装等间接碳排放纳入核算体系中，碳排放核算比较片面，很难全面地反映出配送路径的碳足迹。
      （二）新能源车物理约束的刻画深度尚有不足
      对新能源物流车物理约束的精准刻画是路径优化模型契合实际场景的关键。当前，现有的路径优化理论存在刻画不足的问题，使得优化模型和实际运营场景出现脱节，难以指导实践应用。首先，当前的新能源汽车物理约束的刻画相对比较简单，大多假设续航里程为固定值，且忽视了温度、载重、行驶速度、空调使用等方面对续航的影响，导致所规划的路径有可能超出车辆实际续航，出现中途断电等问题，从而对配送效率产生影响。其次，当前的多数模型仅仅考虑了充电时间以及成本，没有结合充电设施分布密度、功率以及排队时间等实际方面的因素，所规划的充电节点不够合理，增加了配送的时间以及运营方面的成本。
      （三）多目标优化权衡机制的协同性存在局限
      “双碳”目标下，城市绿色物流配送路径的优化属于典型的多目标优化问题，其核心是要同时兼顾碳减排、配送效率以及配送成本这三大目标。但三者相互制约：追求碳减排可能导致成本上升、效率下降；追求效率最大化可能增加碳排放与成本。当下，多目标优化权衡机制的协同性存在一定局限，难以统筹兼顾三大目标，多数研究借助“权重法”来把多目标转化成单目标去求解，权重的设定大多依靠研究者的主观经验，缺少科学量化的依据，导致优化结果倾向于某一目标，无法实现多目标的协同优化工作。对多目标内在关联的挖掘工作不足，没有充分考虑到碳减排、成本节约与效率提升之间的协同效应，比如合理路径优化可以同时实现碳减排与成本降低，但现有的模型大多把这三者当作独立的目标来进行优化，忽略了目标之间的正向关联，从而导致优化方案的整体效益较差。
三、“双碳”目标下城市绿色物流配送路径优化的突破方向
      （一）精细碳排放数据核算方法，夯实路径优化的数据基础
      精确的碳排放核算是路径优化的前提条件，需要完善核算方法，将核算范围拓宽，并且建立起数据共享机制，来提高核算的精细化程度。首先，要结合车辆型号、载重、行驶速度、路况等个性化因素，开展碳排放核算模型的优化工作，构建差异化模型，开展各因素对碳排放影响的量化工作，提高核算结果的准确性。其次，拓宽碳排放核算范围，把车辆制造、维护、充电设施能耗以及货物包装等间接碳排放纳入其中，全面反映配送路径的碳足迹，为路径优化提供数据支撑。最后，建立物流数据共享机制，推动物流企业、交通管理部门、充电运营商等主体进行数据共享，对车辆行驶、能耗、充电等数据进行整合，搭建起统一的碳排放数据平台。开展降低数据获取难度的相关工作，保障精细化的碳排放核算得以实现。
      （二）深化新能源物理约束建模，提高模型与场景的契合度
      针对前文当中提到的新能源物流车物理约束刻画不足等问题，需要从模型构建方面来深化约束建模，并结合其实际运营的核心特性，进行契合实际场景的路径优化模型设计。一是开展续航里程约束的精准刻画工作，结合温度、载重、行驶速度、空调使用等方面的因素，构建动态续航里程模型，对车辆续航能力进行实时预测，保证规划路径契合车辆实际续航需求，同时还要结合不同城市的气候差异以及配送货物的类型，细化处理续航损耗参数，使模型更具场景适配性。二是完善充电约束建模。把充电设施分布、功率、排队时间、成本等因素纳入其中，并且结合配送节点时间要求，来实现充电节点选择以及充电时间安排的优化，提高充电效率并降低运营成本，同时还可以联动充电运营商，获取实时充电数据，以此来实现充电资源的动态匹配。三是不断优化差异化约束建模，充分考虑新能源以及燃油物流车在动力特性、维护需求、碳排放水平这些方面所存在的差异，来设计差异化的路径优化规则，充分把新能源物流车的低碳优势发挥出来，来推动其普及。
      （三）完善多目标优化权衡机制，实现碳排放与成本的协同
      要想破解多目标优化协同性不足的困境，需完善权衡机制，统筹考量碳减排、配送效率以及成本三大目标。首先，建立拥有科学性的目标权重确定方法，结合“双碳”政策要求、企业运营需求、城市发展规划等方面的因素，运用层次分析法、熵权法等量化方法，在确定各个目标的合理权重时，要保证优化结果客观科学。其次，挖掘多目标的协同效应，构建多目标协同优化模型，把碳减排以及成本节约、效率提升目标进行有机结合，让“减碳”与“增效”“降本”得以实现协同推进，减少车辆的无效行驶，同时减少能源消耗以及人工成本，来实现多目标的共赢。最后，建立动态权衡机制，基于配送场景的实时变化情况，把各目标优先级进行灵活调整，以此来提高路径优化方案的灵活性以及适配性。借助大数据技术来实时捕捉场景变化，自动调整优化策略，以适配复杂多变的城市配送环境。
四、结语
      “碳达峰、碳中和”战略目标的深入推进，为城市绿色物流发展明确了方向，同时也对其配送路径优化提出了更高的要求。城市绿色物流配送路径优化是物流行业低碳转型的核心抓手，既可以降低配送环节的碳排放，助力“双碳”目标得以实现，又能实现物流企业的降本增效。随着大数据、人工智能、物联网等技术的快速发展，未来可进一步开展技术与路径优化的深度融合，构建智能化、动态化的路径优化体系，为“双碳”目标的落地提供更为有力的支撑。
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