城市层面的差异化定价如何提高电动汽车电池的回收效率？来自中国双价格信号的证据

中国新能源汽车退役电池激增，本研究构建三层逆向物流网络优化模型，基于年度最小成本流提取对偶变量（回收价格、拆解拥堵成本、下游容量溢价），量化区域瓶颈并制定政策触发规则，为城市级治理提供决策支持，验证减排效果。

马忠林|王超|徐 Guida

山东大学蓝色绿色发展研究院，威海，264209，中国

摘要

中国对新能源汽车（NEVs）的快速采用导致大量废旧牵引电池的产生。我们研究了如何在年度最小成本流模型的双重价格指导下，规划和管理覆盖54个主要城市（占全国NEV需求的58%以上）的三层逆向物流网络的容量和调度。我们将双重变量解释为管理信号，包括回收价格（θ）、拆解拥堵成本（ξ）和下游容量稀缺溢价（ψ），并量化了区域瓶颈。到2035年，长江三角洲（YRD）和山东-河南（LuYu）地区的57.1%的城市回收价格将超过极端稀缺阈值（ψ > 4,532元人民币/千瓦时），而北京-天津-河北（BTH）地区66.7%的城市将面临严重的拆解拥堵（ξ > 300）。回收价格在电池健康状态为30%到70%时保持稳定（约42.26元人民币/千瓦时），区域差异主要体现在基线水平上。在优化后的路线中，过程阶段的碳排放量从2025年的约0.220百万吨增加到2035年的约23.00百万吨，其中拆解和回收环节占主导（97-98%）。我们将这些信号转化为操作控制和容量扩张的触发规则，为基于地点的城市级治理提供了可操作的阈值和明确的退出标准。

引言

电动汽车（EVs）的快速普及引发了大量废旧电池的退役。自2015年以来，中国新能源汽车（NEVs）的销量迅速增长，截至2024年底，新能源汽车总量约为3140万辆，占总汽车总量的9%（Liu等人，2025年；Wang等人，2024年）。因此，废旧电池的数量也在显著增加，预计到2025年将达到约104万吨，并在2030年进一步增长到约350万吨（Liu等人，2025年；Wang等人，2022年）。其他研究表明，中国的年度电池退役量将在2030年代中期达到峰值，约425万吨（Luo等人，2025年）。如果没有适当的管理，如此大量的废旧电池将造成严重的资源浪费和环境危害；相反，高效的回收和再利用可以显著减轻对原材料供应和排放的压力（Jiang等人，2025年）。例如，全国范围内的情景分析表明，结合再利用和回收策略可以将整个电动汽车供应链的生命周期碳排放量减少约36-38%（Jiang等人，2025年）。此外，从废旧电池中回收的锂、钴和镍可以满足2050年新电池材料需求的约61%（Wesselkämper等人，2025年），从而分别减少中国对这些金属的累计需求约67%、96%和93%（Jiang等人，2025年）。这些数据强调了电池回收在支持电气化战略、资源安全和气候目标方面的重要作用。

尽管有国家层面的指导（如优先考虑电池再利用和确保回收可用性）以及回收管理平台的建立，但正式回收的电池比例仍然明显不足（Yang等人，2025年）。截至2023年，只有约25%的废旧电池通过官方的高标准渠道进行处理，其余四分之三流入了非正式渠道，这引发了重大的环境和安全问题（Yang等人，2025年；Li等人，2024年）。尽管全国有超过150家官方认可的回收企业（“白名单”）和超过10,000个回收点在运营（Yang等人，2025年），并且生产者责任延伸（EPR）制度和回收目标也有所改进，但监管框架和激励机制仍需加强（Yang等人，2025年）。特别是，电池收集和运输的高成本和限制严重制约了正式回收渠道的盈利能力，仅运输成本就占总回收成本的约41%（Slattery等人，2021年）。此外，缺乏精确的区域容量规划和明确的市场信号导致了结构性失衡：某些地区回收能力过剩，而其他地区则面临严重短缺。因此，优化城市级回收网络配置、促进区域合作以及确定有效的政策触发机制以促使回收企业、汽车制造商和政府及时采取行动已成为紧迫的问题。从治理的角度来看，拥堵指标可以作为授权额外拆解能力的明确触发器。例如，如果一个地区内的大量城市在多个评估期间持续显示出高于预设政策阈值的指标水平，区域监管机构可以自动启动一轮额外的设施许可或容量扩张。相反，如果超过该阈值的城市比例持续下降并低于国家基准，这可以作为逐步取消临时补贴或紧急批准的退出标准。

为应对这些挑战，本文开发了一个以治理为导向的、基于优化的框架，以得出与政策相关的经济信号。具体来说，我们构建了一个涵盖2025-2035年间54个主要中国的三层逆向物流网络优化模型，通过最小成本流公式求解年度最优物流和处理流程。与传统的位置-分配和网络设计模型相比，这种多层方法为每一层分配了不同的治理角色（收集、拆解、利用），并生成了可解释的城市级双重价格，而不仅仅是设施位置和流程。我们将模型的双重变量明确解释为具有经济意义的政策信号：（1）源侧收集或回收价格（$$），表示额外收集电池的边际激励；（2）拆解拥堵成本（$$），反映了有限拆解能力的边际成本；（3）下游容量稀缺价格（ψ），反映了回收和利用能力的边际价值。这些信号为政策决策提供了实际的触发点，包括确定拆解和再利用的容量扩张时机、设计差异化的EPR费用和回购价格，以及启动跨城市协作物流。因此，双重价格作为可操作的治理指标，补充了在生产者责任延伸（EPR）设计和回收政策评估中常用的基于场景的多标准决策支持工具。此外，对最优流程的事后排放分析表明，拆解和回收是主要的排放来源，而运输的贡献相对较小。这一结构发现与现有研究的数量级相符（参见Slattery等人，2021年），从外部验证了优化回收网络的环境效益评估。

总之，本研究形成了一个“优化模型-双重信号-政策触发器”的闭环分析框架，为电动汽车电池回收的精细治理提供了量化的决策支持。我们的具体贡献有三个方面。首先，在概念和方法上，我们展示了如何使用从优化中得出的双重价格来操作化回收治理、EPR分配、区域容量失衡和排放责任。这将传统的位置-分配和逆向物流模型扩展到了不仅仅是应用优化的范畴。其次，在城市层面，我们识别并描述了区域差异，区分了如长江三角洲（YRD）和山东-河南（LuYu）等高稀缺地区与北京-天津-河北（BTH）等高拥堵瓶颈地区，从而为差异化策略提供了信息。第三，我们通过实证确认了优化逆向物流在碳减排方面的积极作用，识别了拆解和回收过程中的关键排放热点，并概述了将中国的双重碳目标与循环经济倡议相一致的潜在路径。

本文的其余部分组织如下。第2节回顾了相关文献，并阐明了双重变量的经济和政策解释。第3节概述了方法论，包括三层最优运输模型、诊断框架以及我们对54个城市分析的实证设计。第4节展示了关键的实证结果，分析了不同治理层面的结果，得出了政策触发器，并评估了碳排放模式。最后，第5节总结了主要见解，指出了局限性，并提出了未来研究的方向。

文献综述

电动汽车电池回收的研究稳步发展，大致分为三个方向：（1）预测电池退役量及其对资源和环境的影响；（2）优化回收网络和运营决策；（3）政策机制和治理框架。在最近关于回收治理和生产者责任延伸（EPR）的研究基础上（例如，Compagnoni，2022年；Joltreau，2022年；Tumu等人，2023年），我们将这三个方向概念化为

模型、方法论和数据

本节详细阐述了本研究中采用的定量分析框架。首先，我们介绍了核心的三层多边际最优运输（MMOT）模型。其次，我们展示了模型的数学公式及其双重解释，将双重变量映射到具有政策含义的经济信号。最后，我们描述了实证设置和会计惯例，包括数据来源、关键参数、分析范围和详细列表

实证数据和覆盖范围

为了确保代表性和可靠性，我们首先构建了一个广泛而权威的数据库。我们的样本包括54个主要的中国城市。这些城市至少占中国年度新能源汽车注册量的58%（包括乘用车和商用车），因为仅前30个城市在2022年就占了58%（Chu等人，2024年）。

其次，通过从

结论和未来工作

我们提出了一个通用的诊断框架，将抽象的模型变量转化为具体的经济信号，如拥堵成本。这些信号作为数据驱动的政策触发器和退出机制，为各地区提供了一个可重复使用的分析模板。方法上，我们建立了一个年度最小成本流优化模型，相当于多层最优运输模型，涵盖了三层逆向物流网络：城市级供应（L1）、拆解（L2）和

CRediT作者贡献声明

徐 Guida：可视化、数据管理。王超：写作——审稿与编辑、验证、监督、软件、项目管理、资金获取、正式分析、概念化。马忠林：写作——初稿撰写、可视化、验证、软件、方法论、调查、数据管理

未引用的参考文献

中共中央国务院，2015年；中共中央国务院，2019a年；中共中央国务院，2019b年；中共中央国务院，2021年；El-Sayed等人，2010年；工业和信息化部办公厅，2018年；国家发展和改革委员会办公厅，2010年；清华大学社会科学学院经济研究所，2024年；Knehr等人，2022年；Liu等人，2025a年；Liu等人，2025b年；Luo等人，

致谢

我们衷心感谢编辑团队和匿名审稿人的辛勤工作和宝贵反馈。我们还要感谢山东省自然科学基金（项目编号ZR2024MG013）的支持。本研究不存在利益冲突。