基于系统动力学框架的多级物流网络碳中和转型模拟研究——组合减排策略的时间非对称性与协同效应分析

《Scientific Reports》：System dynamics evidence of sub-additive carbon reduction from combined mitigation strategies in multi-echelon logistics networks

　　

摘要

多级物流网络向碳中和转型的过程中，受到传统静态模型无法捕捉复杂排放动态和时间滞后效应的制约。为弥补这一关键空白，本研究构建了一个全面的系统动力学框架，以刻画运输、库存和仓储运营中的非线性反馈机制、非线性相互作用和时间延迟。通过对一个简化的区域配送网络模拟多种缓解策略，分析揭示了强烈的时间非对称性模式：基准情景下年度排放从2,736 t CO₂e增至五年后的3,453 t CO₂e，增幅达26.2%。运输方式优化可实现21.3%的减排，同时五年总成本节约9.8%；网络重构可实现22.4%的减排，成本节约6.5%；技术升级可实现25.9%的减排，但成本增加8.4%。三者结合可实现47.5%的减排，同时将累计支出降低9.8%，从而在实现最大减排的同时获得净成本节约，而非以成本为代价换取减排。组合效应呈现显著的非加性特征——三项单一策略之和为69.6个百分点，而模拟结果为47.5个百分点。在计划可合理达到的范围内，运输方式转换对排放的响应接近线性，仅将公路干线运输吨公里的57.6%进行转换，才能勉强将第五年排放维持在基准年水平。理论上，这些发现通过重新将物流网络定义为复杂适应系统，挑战了现有的静态优化范式。实践上，本研究提供了一个透明且可复现的模拟框架，使物流管理者能够在投入资本之前评估脱碳措施的顺序及其相互作用。