Optimal design of a green ammonia export supply chain from Saudi Arabia under demand, price and route uncertainty: a two-stage stochastic programming approach
本文采用两阶段随机规划模型证明，从沙特阿拉伯向欧洲和东亚出口绿色氨的最优供应链应仅集中于产能为180万吨/年的NEOM基地，这不仅展现出相对于确定性设计的显著经济优势，且在需求和航线不确定性的条件下，对市场价格和资本成本表现出高度敏感性。
原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 这是对下方论文的AI生成解释。它不是由作者撰写或认可的。如需技术准确性，请参阅原始论文。 阅读完整免责声明
世界正在寻找一种无需燃烧化石燃料即可驱动未来的方式，而最令人期待的解决方案之一是将阳光和风转化为一种名为“绿氢”的清洁燃料。然而，氢气很难跨洋运输，因为它必须保持在极低的温度或极高的压力之下。为了解决这个问题，工程师通常在将氢气运往需要它的国家之前，先将其转化为氨——一种更容易运输和储存的化学物质。沙特阿拉伯凭借其广袤的沙漠和强劲的海风，具备成为绿氨主要出口国的独特优势。然而，建造这些庞大的工厂和港口是一场赌博。投资者必须在数年之后才能确切知道世界会购买多少燃料、价格会是多少，或者他们所依赖的航道是否会保持畅通之前，就必须决定在哪里建造以及将这些工厂建多大。
吉达大学的阿卜杜勒·卡德尔·汉巴扎扎（Abdulkader Hanbazazah）的一项新研究通过创建一个复杂的计算机模型，旨在解决这种不确定性，从而找到最安全且最有利可图的前行之路。研究人员并没有去猜测单一的未来，而是模拟了五十个不同的可能世界，结合了高需求与低需求、波动的价格以及航道因冲突而被封锁的风险。他们测试了沙特阿拉伯五个潜在的沿海地点——红海三个，阿拉伯湾两个——以观察哪种太阳能电池板、风力涡轮机和化工厂的组合能在应对最坏情况的同时依然盈利。目标不仅是寻找生产氨成本最低的方式，更是要设计出一条能够抵御全球市场和地缘政治多变性的供应链。
该模型为第一个主要出口枢纽的选址揭示了一个明确的赢家：NEOM，这是一座正在沙特西北角建设的新型城市，位于红海之滨。尽管阿拉伯湾的港口距离日本和韩国等亚洲市场更近，但研究发现，NEOM 的风能资源要好得多，这使得那里的生产成本比其他任何地方都低约 130 美元/吨。这种价格优势如此巨大，以至于即使红海航线被封锁，迫使船只绕道非洲进行更长的航程，由于制造廉价燃料所节省的成本仍能抵消额外的运输费用。因此，该模型排除了在未来一段时间内于波斯湾沿岸建设出口设施的可能性，因为无论航道多么安全，其较高的生产成本都无法得到回收。
在决定工厂规模时，研究人员发现，那种针对“平均未来”进行规划的普遍做法实际上是一场财务灾难。如果一家公司建造的设施规模是为了满足预期需求的平均值，那么每当需求低于平均水平时，工厂就会处于闲置状态，导致每年损失约 1.4 亿美元。相反，最佳策略是建造一个较小的工厂，其规模旨在满足那些有 90% 的概率会被达到或超过的需求水平。这种“风险意识型”设计专注于每年 180 万吨的氨产量，避免了因产能闲置而产生的沉重成本。虽然这个较小的工厂可能无法捕捉到每一次销售机会，但它能确保平均每年实现约 1.6 亿美元的稳定利润；相比之下，那个规模较大的、按平均需求设计的工厂，在所有可能的场景中有一半都会亏损。
研究还探讨了投资者在多大程度上应该担心极端情况，例如价格骤降或苏伊士运河完全封锁。在没有任何政府担保的情况下，一个极其谨慎的投资者可能会拒绝进行任何投资，因为他们担心糟糕的一年会赔光积蓄。然而，研究人员发现，一个简单的安全网——即保证每吨氨 750 美元的最低价格——彻底改变了局面。有了这个价格底线，即使是最谨慎的投资者也会愿意建造工厂，因为最坏的结果不再会导致亏损。这表明，类似于欧洲和日本已经在使用的方案，通过承诺最低价格的国际合同，是解锁建设这些大型绿色能源项目所需资金的关键。
最终，这项研究表明，沙特绿氨出口的未来并不太取决于寻找完美的航线，而在于如何在不确定性下做出关于位置和规模的正确选择。通过选择风力最强的地点，并建造一个具有韧性而非追求最大化的工厂，该行业可以在世界变幻莫测时依然确保盈利的未来。研究结论指出，使用这种细致的、基于情景的规划方法具有巨大的价值；与盲目猜测相比，它节省了数亿美元，证明了在绿色能源这一高风险领域，最明智的投资是做好应对意外的准备。
您所在领域的论文太多了？
获取与您研究关键词匹配的最新论文每日摘要——附技术摘要，使用您的语言。