《Business Strategy and the Environment》：Evaluation of Circular Pathways for Heavy-Duty Vehicle Batteries in Europe Using a Multi-Method Simulation Approach
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循环电池策略已成为关注焦点，重点在于材料可用性，同时提高经济和环境效益。在循环经济背景下，汽车原始设备制造商（original equipment manufacturer, OEM）面临的主要挑战是，整个生命周期中最有利可图的处理策略是未知的。尽管电池可以维
循环电池策略已成为关注焦点，重点在于材料可用性，同时提高经济和环境效益。在循环经济背景下，汽车原始设备制造商（original equipment manufacturer, OEM）面临的主要挑战是，整个生命周期中最有利可图的处理策略是未知的。尽管电池可以维修、在车辆中重复使用、重新用作储能系统或回收，但何时采用何种处理策略取决于电池退化、市场需求以及电池中蕴含的材料价值。本研究探讨了如何对重型车辆电池应用最优处理策略。利用一家欧洲制造商的数据，研究人员开发了一种混合基于代理的（agent-based, AB）与离散事件（discrete event, DE）仿真。首先，确定了最具成本效益的循环供应链网络，使生命周期利润率增加高达5%。其次，研究了最优电池寿命分配，额外增加了高达4%的利润潜力。该结果支持车间和电池仓库操作人员的决策。
近年来，循环电池策略因聚焦材料可获得性并提升经济与环境效益而受到广泛关注。然而，对于汽车原始设备制造商（original equipment manufacturer, OEM）而言，如何在电池全生命周期中选择最有利可图的处理策略仍是一个核心挑战。电池虽可通过维修、车辆内复用、作为储能系统重新利用或回收等方式处理，但具体采用何种策略以及何时采用，取决于电池退化状态、市场需求和电池内蕴含的材料价值。特别是重型车辆（heavy-duty vehicle, HDV）行业，其电池包尺寸巨大（单包可超过一吨）、使用强度高，且处于B2B和以运营可用性为核心的环境中，导致其循环供应链（circular supply chain, CSC）的设计和管理与乘用车存在显著差异。现有文献对HDV电池的系统性生命周期视角和行业特定研究不足，缺乏对最优处理策略的定量评估。因此，本研究旨在通过仿真模型填补这一空白，为OEM的决策提供支持。该论文发表在《Business Strategy and the Environment》。
研究人员基于一家欧洲主要OEM的实证数据开展研究。数据来源包括对研发、售后和采购部门的系列访谈，历时约三年逐步完善，以及该OEM在欧洲28个国家共929个车间的真实地理坐标。方法上采用混合基于代理的（agent-based, AB）与离散事件（discrete event, DE）仿真，在AnyLogic 8.9环境中构建GIS地图模型，模拟电池从生产、使用、维修、收集、再利用到回收的完整生命周期。模型中的参与者包括电池、车间、收集中心、卡车、订单和储能系统客户等代理，流程步骤采用DE逻辑。通过两个递进优化实验，首先优化收集中心的数量与位置，其次在优化网络基础上扫描原材料价格变化（-100%至+500%），优化电池各应用阶段之间的健康状态（state-of-health, SoH）阈值。模型通过敏感性分析和专家判断进行验证，在1000个假设场景中，模型约有80%的概率正确识别利润最大化的处理策略。
**成本最小循环供应链网络**
该实验通过测试不同数量的收集中心配置，并重复运行50次以评估成本表现。结果表明，六个收集中心有最高概率（26%）成为成本最小网络，但四个收集中心的方案在投资和协调成本方面更优，同时保持接近最优的总成本（与绝对最优成本仅相差约0.5%）。因此，研究人员选择四个收集中心作为首选方案。与基线情景（不设收集中心，仅通过销售和维修合同盈利）相比，该优化网络使电池生命周期利润率增加约5%。这主要由于通过收集中心实现电池的修复后复用和梯次利用，减少了新电池生产成本，并新增了储能系统租赁收入，尽管增加了运输和库存成本，但总体上收益大于成本。
**利润最大化的电池寿命分配**
在优化网络基础上，第二个实验对SoH阈值进行参数扫描。结果显示，原材料价格在-100%至+500%范围内波动对最优SoH阈值建议无显著影响。优化后的阈值收敛于：当SoH降至约86%时，电池从重型车辆应用退出，转入电池储能系统（battery energy storage system, BESS）应用；当SoH降至约61%时，BESS应用结束，电池进入回收环节。这一收敛意味着在车间更换整个电池组的阈值与退出BEV的阈值重合，从而避免了将电池组从车间运至收集中心再重新分配回车间用于BEV的冗余物流，形成更清晰、成本更低的梯次利用链条。通过将电池更早从BEV转入BESS，额外增加了约4%的利润。综合两项优化，与基线相比，20年内的生命周期利润率可提升约9%，同时减少约28%的原材料消耗（其中8%来自修复后复用，20%来自避免新生产BESS电池）。
讨论部分指出，研究的理论意义在于强调在产品销售前制定生命周期规划，并利用SoH定量估计产品健康状态，从而在自组织非线性系统中识别因果关系。实践方面，研究为管理者提供了明确的操作处方：当SoH≥86%时，故障电池组应在车间通过模块更换修复并用于BEV；当86%>SoH≥61%时，应将其转用于BESS；当SoH<61%时，应进行回收。若整个电池组需要更换，则不应再用于BEV而应直接转作BESS。此外，研究揭示了四个收集中心的配置反映了运输距离与规模经济之间的权衡，并强调了数据与信息管理对于实现最优处理决策的关键作用。局限性包括仅基于单一OEM网络、未评估环境绩效、部分非存在环节基于假设、未进行经济折现以及未考虑下一代电池技术的影响。结论重申，借助AB与DE混合仿真，HDV电池CSC可在20年内将生命周期利润率提升约9%，为OEM和车间运营者提供量化决策支持；未来研究应扩展至其他OEM、地理区域和部件，并纳入生命周期评估。
