基于组合赋权-TOPSIS法的汽车废旧动力电池逆向物流模式研究论文

2025-07-21 16:31:04 来源: 作者:xuling
摘要:随着新能源汽车产业迅速发展,汽车动力电池逐渐进入大规模报废阶段,新能源汽车行业动力电池回收与再利用所面临的挑战日益突出。
【摘要】随着新能源汽车产业迅速发展,汽车动力电池逐渐进入大规模报废阶段,新能源汽车行业动力电池回收与再利用所面临的挑战日益突出。为达到减少环境污染,提高电池回收效率以及资源利用率的目标,文中建立组合赋权-TOPSIS逆向物流回收模式决策模型,从经济、技术、社会和环境四个方面构建回收模式评价指标体系,然后采用层次分析法和熵权法组合赋权的方式确定指标权重,并运用TOPSIS法进行综合评价,同时得出结论。最后,通过实例验证模型的科学性,为新能源汽车企业废旧动力电池逆向物流回收模式选择提供参考。
【关键词】逆向物流模式;层次分析法;熵权法;组合赋权;TOPSIS法
发展新能源汽车是国家战略,也是我国应对气候变化、资源短缺和环境污染等问题的发力方向之一。近年来,随着我国新能源汽车占有率的提升,汽车动力电池逐渐进入大规模报废阶段,如果大量的废旧蓄电池得不到合理处置,将会带来资源浪费、环境污染、碳排放增加等危害。通过实地调查发现,动力电池回收存在回收渠道不畅、回收成本高、梯次利用缺乏、拆解困难等问题。因此,如何选择合适的回收模式,并建立有效的逆向物流网络以减少环境污染,促进电动汽车可持续发展成为亟待解决的问题。
梳理文献发现,国内外很多学者对新能源汽车废旧电池逆向物流模式选择做过研究。但当前研究内容主要集中于回收主体的多方博弈、回收技术和发展对策等,多是通过比较分析等定性方法或单一定量法确定最优回收模式。比如,肖科蕾[1]通过对比分析三种运营模式的优缺点,结合生产者责任延伸制的要求,确定回收模式;郝硕硕等[2]基于成本收入分析法对废旧动力电池的四种回收模式进行了对比分析,并根据市场发展阶段设计了不同的回收模式。黄宏斌[3]运用熵权法结合灰色关联分析的方法,黄达[4]借助熵权法-TOPSIS评价模型,对新能源汽车动力电池回收模式进行决策。然而,传统定量方法在赋予权重时,会因权重的计算方法使得决策具有显著差异。仅用层次分析法可能会使决策受主观因素影响过大,而仅用熵权法又会使数据缺失一定主观性[5]。
为解决上述问题,本文将层次分析法和熵权法结合起来,构建一种新的组合权重,使得权重兼具主观性和客观性。在此基础上,结合TOPSIS法评估现存主要回收模式,以提高回收模式选择的可靠性。
1构建汽车废旧动力电池逆向物流模式选择评价指标体系
汽车废旧动力电池逆向物流模式选择评价是一个综合性的评估框架,旨在从多个维度对不同的回收模式进行科学、客观的评价,以选择最适合当前环境和需求的回收模式。本文遵循全面性、科学性、可操作性和灵活性的原则,通过文献研究新能源汽车废旧动力电池回收过程的影响因素[6],并访谈动力电池回收相关领域专家学者,结合调研数据,将新能源汽车废旧动力电池逆向物流模式选择评价体系归纳为技术、经济、环境和社会四个方面。其中,经济评价指标主要包含建设成本、运营成本、盈利能力、规模经济;技术评价指标主要包含信息反馈、专业化程度、创新能力;环境评价指标主要包含环境友好性、回收率、回收利用率;社会评价指标主要包含政策支持度、用户接受度、社会责任履行度,具体评价指标体系如图1所示。
2 AHP和熵权法组合赋权确定指标权重
2.1 AHP确定模型主观权重
使用层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)确定模型主观权重的过程是一个结合了定性与定量分析的决策方法,主要依赖于专家的主观判断和经验。具体步骤如下:
①构建判断矩阵
邀请多位专家先对准则层各要素进行两两比较,并根据相对重要性打分。随后,根据专家打分结果,构建成对比较矩阵,R=(rij)mxm,rij>0,矩阵中的每个元素rij表示因素i相对于因素j的重要性程度。
其新能源汽车销量在2018-2023年保持上升趋势,特别是在2020年后,呈现爆发式增长。随着W市新能源汽车产业的快速发展,废旧动力电池的回收需求日益增长。这一市场需求的增长为第三方回收公司提供了广阔的发展空间,为第三方回收模式的应用提供了坚实的产业基础。W市政府为鼓励废旧动力电池回收,提供了资金补贴和政策激励。这些补贴和激励措施有助于降低第三方回收公司的运营成本,提高其回收积极性。目前,工业和信息化部公示的符合废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件的白名单企业仅有155家,而W市有4家。其中,G公司是市场中专业的第三方废弃电池回收企业,该公司通过重金投入研发,布局大回收体系,攻克行业关键设备与核心技术,与多家汽车厂商、电池企业等签署协议建立废旧电池定向回收合作关系。该公司已建成年回收拆解3万套动力电池的示范线,远期将形成30万吨动力电池回收处理能力,成为长三角最大的动力电池回收利用基地。T公司是致力于提供梯次电池利用方案以及智能拆解技术的第三方企业,拥有专业的废旧动力电池处理技术,能够高效、安全地处理废旧动力电池,避免环境污染和安全隐患。W市第三方回收新能源汽车废旧动力电池在实践中已经取得显著成效。
5结束语
本文构建包含经济、技术、环境和社会因素的新能源汽车废旧动力电池逆向物流模式评价指标体系,采用AHP-熵权法组合赋权——TOPSIS评估模型对目前主流逆向物流回收模式进行选择,在指标权重计算方面,兼具主观性和客观性,为选择最优回收模式提供了科学决策模型,对提高电池回收效率,改善当前粗放的回收模式,建立有效逆向物流网络,促进新能源汽车可持续发展具有重要意义。
[参考文献]
[1]肖科蕾.低碳视角下的电动汽车废旧电池回收网络优化[D].北京:华北电力大学(北京),2023.
[2]郝硕硕,董庆银,李金惠.基于成本核算的废旧动力电池回收模式分析与趋势研究[J].中国环境科学,2021,41(10):745-755.
[3]黄宏斌.新能源汽车废旧蓄电池回收网络优化设计研究[D].杭州:杭州电子科技大学,2023.
[4]黄达.新能源汽车动力电池逆向物流网络设施选址研究[D].成都:西南交通大学,2022.
[5]宋守许,姚大翔,周丹,等.基于组合赋权-TOPSIS法的拆卸方案决策研究[J].合肥工业大学学报(自然科学版),2023,46(07):886-892.
[6]包菊芳,姜盛.考虑风险损失的退役汽车动力电池逆向回收物流网络设计[J].物流技术,2023,42(01):74-77.
