C题城市生活垃圾处理社会成本效益分析（PDF37页）

答卷编号（竞赛组委会填写）：答卷编号（竞赛组委会填写）：论文题目：C参赛队员：1.姓名:曾张旭阳学院:商学院学号:1604140210电话:186708550242.姓名:喻国君学院:物理院学号:1402140310电话:139733330383.姓名:覃俊杰学院:信息院学号:0908150215电话:[phone]答卷编号（参赛报名号）：答卷编号（竞赛组委会填写）：评阅情况（评阅专家填写）：评阅1.评阅2.评阅3.城市生活垃圾处理社会成本效益分析喻国君曾张旭阳覃俊杰2017年5⽉19⽇摘要本⽂针对深圳市⽣活垃圾处理社会总成本问题，构建深圳市⽣活垃圾处理社会总成本模型以及社会总成本效益模型进⽽对垃圾处理各模式社会总成本进⾏估算并对远期成本效益进⾏预测分析，从⽽设计优选模式。针对问题⼀：⾸先基于⽣命周期成本理论搭建出垃圾处理流程的LCC框架，并将整个流程细化为各个单项成本，根据社会总成本的定义将各个单项成本归为两类：直接成本和间接成本，进⽽建⽴出深圳市垃圾处理社会总成本模型。针对问题⼆：完善深圳市⽣活垃圾处理诸模式中涉及的所有直接成本和间接成本，根据所建社会总成本模型得出各模式的当期社会总成本分别为1722.2（元/t）、1947.5（元/t）、1547.9（元/t）和1553.1（元/t）。为避免直接分析未来变化趋势导致较⼤的盲⽬性，故利⽤灰⾊关联度对未来⼗年垃圾处理总成本及各单项成本⽐例的变化趋势进⾏估算。灰⾊关联分析结果表明：深圳城市⽣活垃圾产⽣量的变化与旅游⼈⼜、建成区绿化覆盖⾯积、社会消费品零售总额和⼈均消费性⽀出这四个影响因素关联度较⾼。根据深圳市⽣活垃圾产⽣量及其影响因素指标建⽴多元回归模型，确定计量⽅程形式，进⽽结合灰⾊预测GM（1,1）分别预测以上四个影响因素未来⼗年的变化，预测出未来⼗年的⽣活垃圾产⽣量。基于建⽴的社会总成本模型及对未来垃圾量的预测结果，估算出各个模式未来⼗年的总成本数量变化趋势；再基于之前的各分项成本分类对诸模式下各分项成本进⾏估算，并给出各分项成本⽐例的变化趋势。针对问题三：⾸先在社会总成本模型的基础上对垃圾处理模式建⽴⾮线性规划模型，在满⾜各种约束条件的情况下利⽤Lingo10计算出远期年度综合值为167.43亿元，进⽽分析以源头分类收集为主，焚烧、填埋、⽣物处理分别占29.3%、26.8%、43.9%⽐重的最佳垃圾处理模式，并对优选模型和当前模式和附件⼀中三种模式进⾏了⽐较分析，结果表明我们的优选模式产⽣的成本效益明显优于其他模式。最后基于模型结果，向深圳市政府提出合理建议。关键词：社会总成本LCC灰色关联度GM（1,1）多元回归非线性规划目录1问题重述与分析32模型假设与符号说明53模型一：基于生命周期分析的垃圾处理社会总成本模型63.1成本来源分析...........................63.2各单项成本分析模型.......................63.2.1⼟地成本.........................63.2.2设施成本.........................73.2.3投放收集成本.......................73.2.4运输成本.........................83.2.5处理成本.........................83.2.6管理运⾏成本.......................83.2.7公众健康成本.......................83.2.8环境污染成本.......................93.2.9政府补贴成本.......................103.2.10税收减免成本.......................103.3深圳城市⽣活垃圾处理的社会总成本模型...........104模型二：基于回归分析的垃圾处理社会总成本的变化预测模型124.1影响垃圾产⽣量的因素分析...................124.2垃圾产⽣量影响因素的灰⾊关联度分析.............134.3灰⾊关联分析结果........................154.4垃圾产⽣量多元线性回归预测模型建⽴.............165模型三：深圳生活垃圾分类制度建设优化模型的建立175.1建模思路.............................175.2设计变量.............................1715.3⽬标函数.............................175.4约束条件.............................185.4.1⼟地条件约束.......................185.4.2环境条件约束.......................195.4.3处理设施能⼒约束....................195.4.4权重约束.........................195.4.5⾮负约束.........................195.5模型建⽴.............................206模型求解216.1深圳市⽣活垃圾处理各模式的当期社会总成本估算......216.2各模式未来⼗年的总成本及各分项成本⽐例变化趋势的估算.226.2.1未来⼗年垃圾产⽣量的预测...............226.2.2现状模式未来⼗年的总成本及各分项成本⽐例变化趋势236.2.3模式⼀未来⼗年的总成本及各分项成本⽐例变化趋势.236.2.4模式⼆未来⼗年的总成本各分项成本⽐例变化趋势..256.2.5模式三未来⼗年的总成本各分项成本⽐例变化趋势..276.3深圳⽣活垃圾分类制度建设的优选模型求解..........277模型评价312Chapter1问题重述与分析随着近些年居民⽣活⽔平的提⾼和城市常住⼈⼜规模的增长，城市⽣活垃圾处理问题应运⽽⽣，⼈们的⽣活需求逐渐增⼤，但是⽣活垃圾分类处理举措仍处于滞后状态。能否对垃圾分类处理的总成本进⾏科学地分析和预测恰恰反映了社会管理⽔平的⾼低，因此对垃圾处理的总成本的分析估算是⼀项重要的实践探索。本⽂依次提出以下问题：建⽴深圳市城市⽣活垃圾处理社会总成本模型；利⽤较为完善的深圳市⽣活垃圾处理各模式下的社会总成本模型对各处理模式的当期和远期社会总成本进⾏估算并对未来⼗年的各分项成本⽐例变化趋势进⾏估算；建⽴远期社会总成本-效益模型以确定⽣活垃圾处理的优选模式并向深圳政府提出合理建议。这是⼀个预测与优选相结合的数学问题，侧重于根据所建⽴的深圳市城市⽣活垃圾处理社会总成本模型对远期社会总成本和远期效益进⾏预测，从⽽设计出较合理的优选模式。本题的难点在于讨论优选模式时需全⾯把握并确定约束条件，进⽽运⽤⾮线性规划求解最优化问题。针对问题⼀：社会总成本是指社会因⽣活垃圾处置⽽承担的以市场价为准的全部成本，包括直接成本和间接成本，其中直接成本包括经济技术、政府通过⿎励政策给处理项⽬的⼟地划拨、收运运输、财政补贴、税收减免等；间接成本包括公众为焚烧、填埋等⽅式承担的健康损失、环境污染和政府补贴等，因此建⽴垃圾处理社会总成本模型需要分别建⽴各单项成本模型。针对问题⼆：附件⼀中给出了城市⽣活垃圾处理的三种模式，基于问题⼀中的社会总成本模型分别计算三种模式下当期和远期的社会总成本。关于各模式未来⼗年的垃圾处理成本的问题，⾸先预测未来⼗年的垃圾总量，根据社会总成本分析模型估算各模式未来⼗年的总成本数量变化趋势；再根据各分项成本模型便得出各模式下各分项成本⽐例的变化趋势。针对问题三：⾸先在之前模型的基础上对垃圾处理模式进⾏⾮线性规划，在满⾜各种约束条件的情况下3使远期成本效益最可观，进⽽得出深圳⽣活垃圾分类制度建设的优选模式，根据所建模型及分析结果，给政府提出更具说服⼒的可⾏性建议。4Chapter2模型假设与符号说明假设⼀：本⽂所搜集获取的数据均真实可靠。假设⼆：深圳市现⾏垃圾收集⽅式均为混合收集。符号意义C垃圾处理社会总成本CL⼟地成本Y基准地价S占地⾯积U填埋设计库容M填埋密度Ci项⽬低i年处理设施投资C费⽤产⽣的现值Cn通货膨胀率r社会折现率R分类收集系统第t年的净费⽤CNi分类收集系统第t年的效益Pi分类收集系统第t年的固定投资费⽤Ai分类收集系统第t年的总运转费⽤Bi运输量q运输距离l当前模式处理费⽤B当前模式处理量d垃圾处理系统过程的组成单元数P任意单元过程k远期社会总成本CF远期效益5Chapter3模型一：基于生命周期分析的垃圾处理社会总成本模型3.1成本来源分析为了对城市垃圾的处理成本进⾏简单清晰又不失有效性的分析，我们引⼊生命周期成本分析(LifeCycleCostAnalysis,LCCA)。生命周期成本是指在产品有效使用期间所发生的与该产品有关的所有成本，包括开发、生产、运输、使用、维护、处置、环境保护等各项成本在内。因此，LCCA的使用利于我们全面考察城市垃圾处理成本，对项目的建设以及最终方案的确定有关键作用。根据现实生活中的垃圾处理过程，垃圾处理的LCC主要有三个方面：收集成本，运输成本以及处置成本。每个成本可以划分为若干个子成本。如图3.13.2各单项成本分析模型现在对每一个单项成本进行分析。3.2.1土地成本根据深圳市基准地价参考深圳市规划和国土资源委员会[2]的公式数据，取各类型基准地价的平均值作为填埋场占地的土地机会成本，并根据深圳市深圳市地价涨幅情况，利用如下公式计算出深圳市作为填埋占地的平均土地机会成本[3]6图3.1:城市⽣活垃圾处理社会总成本分析Cl=Y·SU·M(3.1)其中，L为土地成本，Y为基准地价(¥/m2)，S为占地面积(m2)，U为填埋设计库容(m2)，M为填埋密度(t/metre2)3.2.2设施成本设施服役时间长，计算时应考虑资金的时间价值。按照一定的通货膨胀率和社会折现率将该费用折算到项目初始预算期所在年份，得到现值，进而计算以现值表现的成本。处理设施投资成本的核算用了以下公式[4]Cn=Ci(1+r1+R)i1(3.2)式中:Ci为项目第i年的设施投资，Cn为费用产生的现值，r为通货膨胀率;R为社会折现率。按照国家发改委《建设项目经济评价方法与参数(第三版)》[5]规定，本文计算取社会折现率为R=8%，取通货膨胀率为r=4%。3.2.3投放收集成本通过阅读文献与社会调查得出垃圾投放收集的计算公式[?]6]7CNi=Pi(Ai+Bi)(3.3)式中Nt为投放收集系统第t年的净费用；Pt为投放收集系统第t年的效益；At为投放收集系统等t年的固定总投资费用；Bt为投放收集系统第t年的总运转费用。3.2.4运输成本利用了市场价格替代法估计了垃圾处理过程中的运输成本[7]Ctrans=Ktrans·q·l(3.4)其中，Ktrans为单位运输成本，q为运输量，l为运输距离。3.2.5处理成本当前各个模式的垃圾处理成本可根据实际数据得出[8]Cd=Bd(3.5)其中，Cd为当前模式处理成本，B为当前模式处理费用，d为该模式处理量。3.2.6管理运行成本根据单元过程的成本计算结果，可以得到垃圾处理系统的成本计算模型。假设垃圾处理系统由p个单元过程组成，任意单元过程k的垃圾处理量为mkw(t/y)，则该垃圾处理过程的管理成本[9]为Cm=p∑k=1Ckmmkw(3.6)3.2.7公众健康成本本文采取人力资本法计算公众健康成本[10]。健康成本主要由三部分组成—早逝引起的健康损失、疾病治疗费用和误工损失。Cv=Cv1+Cv2+Cv3(3.7)其中，Cv1过早死亡损失，Cv1=年均工资因污染物造成的死亡人数平均剩余寿命；Cv2—疾病治疗费用，Cv2=就诊人数人均治疗费8用Cv3—工作日损失费用，Cv3住院病例每位患者住院天数日均收入。根据《中国卫生统计年鉴》[11]计算得不同处理方式下呼吸系统疾病的死亡率、门诊率和住院率的增值见表3.1