随着社会经济的发展,矿物质能逐渐枯竭。生物质能以农作物秸秆作为主要原料,具有清洁性、可再生性等特点。近年来,世界各国出于加强能源安全、减少温室气体排放等方面的考虑,重视并投入大量资金发展生物质能产业。然而,生物质原料生长具有强季节性特征,原料收购站在收购原料时也会因自然或人为原因而发生随机失效。因此,如何持续稳定地保障生物质原料供应是生物质能源发展的一大难题。鉴于此,本论文在实地调研及总结代表性文献资料的基础上,专题研究考虑原料季节性和失效风险的生物质原料供应链网络优化设计问题。具体来看,论文主要研究工作与创新包括以下三个方面:(1)在生物质原料供应链背景下同时考虑原料收获季节性和原料收购站失效风险两种不确定性,本文提出了原料收购站的多级分配机制,为每个农民和生物质能工厂指定一个主要原料收购站和若干个次要原料收购站,当主要收购站失效时,由次要收购站进行原料收购,以防止出现因为个别原料收购站的失效而导致整个供应链系统的中断。论文分析了原料收获季节性和收购站失效风险对于供应链网络的影响,优化了原料收购站的选址方案和分配方案。通过算例分析,发现收购站失效风险会影响原料收购站的数量、选址方案以及系统的总成本;而原料收获季节性并不会直接影响原料收购站的网络布局。(2)考虑失效概率和原料收获量随时间变化的特点,论文构建了多周期三级生物质原料供应链网络优化模型,对各周期内的原料收购量和库存水平进行优化,分析了原料季节性对于库存水平的影响,指出当生物质原料收获数量随季节波动时,收购站需要保持更多的原料库存量来保证生物质能工厂的正常生产,因而原料收购量、库存费用和供应链总成本会显著增加。与已有文献结论不同,本文通过示例证明了当考虑库存成本时,传统的设施“就近分配”策略并不是最优策略。(3)论文提出了原料收购站加固策略,允许生物质能企业通过增加原料收购站的建设费用以规避失效风险。通过放宽以往研究中关于各设施失效概率相同的假设,在设施失效概率不同的情形下,考虑收购站加固策略构建多周期生物质原料供应链网络优化模型,优化了原料收购站的选址方案和加固方案。进一步地,论文研究了失效概率和加固成本对于收购站选址和加固决策的影响,指出加固收购站应优先放置在周边原料丰富、交通便利、临近大量原料供应点和生物质能工厂的位置;发现当失效概率极大或加固成本极小时,应对供应链中的所有原料收购站都进行加固,而当失效概率极小或加固成本极大时,应仅加固供应链中的一个原料收购站。