An integrated optimization model for switchgrass-based bioethanol supply chain

Zhang, Jun; Osmani, Atif; Awudu, Iddrisu; Gonela, Vinay

doi:10.1016/j.apenergy.2012.06.054

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“…of: (1) supply chain network optimization, (2) maximization of profit, and (3) minimization of cost (e.g., Eksioglu et al, 2009;Kim et al, 2011;Gronalt & Rauch, 2007;Zhang et al, 2013;Bazaraa & Sherali, 1981). There are also literature such as Cucek et al (2012) that incorporated economic and environment sustainability by maximizing the supply chain profit and calculating the environmental effect through classification into direct and indirect footprints.…”

Section: Literature Reviewmentioning

confidence: 99%

“…ND has already established corn ethanol biorefinery plants because of the vast nature and availability of corn feedstock (Martin, 1999;Muir et al, 2001). Studies such as (Zhang et al, 2013) show that ND is suitable for the commercial cultivation of cellulosic feedstock such as switchgrass. Raw materials are purchased from four supply sources.…”

Section: Case Studymentioning

confidence: 99%

“…Values of other key input parameters are referenced from Zhang et al (2013). Mean reversion is used for the price uncertainty modeling.…”

Section: Input Parametersmentioning

confidence: 99%

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Financial Hedging and Sustainability Modeling Considering Uncertainties: A Case Study of Ethanol Supply Chain

Awudu¹,

Zhang²,

Osmani³

et al. 2015

JMS

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Incorporating financial hedging and sustainability in a supply chain is crucial for profit maximization or cost minimization. Uncertainties in supply chain develop into risks that affect the profit maximization or cost minimization expectations. In order to deliver end-products to destination markets in an efficient and effective manner, a supply chain management model that incorporates risk management measures is crucial. This paper develops a mathematical model that integrates hedging strategies in a biofuel supply chain with a corn and cellulosic raw material production setting. The paper is structured by first developing an optimization model considering maximization of the supply chain profit with risk without hedging for both corn and cellulosic biorefinery plants. Secondly, we incorporate sustainability concepts including environmental and social aspects. Finally, a heuristic method is developed for the hedging and a two-stage stochastic linear programming with Multi-cut Benders Decomposition Algorithm (MBD) is used to solve the problem. A case study in North Dakota is adopted for this study. The results for hedging and non-hedging are compared and sensitivity analyses conducted.

show abstract

Section: Literature Reviewmentioning

confidence: 99%

Section: Case Studymentioning

confidence: 99%

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Financial Hedging and Sustainability Modeling Considering Uncertainties: A Case Study of Ethanol Supply Chain

Awudu¹,

Zhang²,

Osmani³

et al. 2015

JMS

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“…Os modelos para decisões de produção de commodities agrícolas diversificáveis, em geral, tratam da cadeia de suprimentos e consideram a demanda como informação de entrada, ou seja, não considera o andamento dos preços nas decisões de produção, esse é o caso de EBADIAN et al (2013), VAN DYKEN et al (2010) e Zhang et al (2013) O modelo aqui proposto baseia-se no trabalho de ALEXANDER et al (2006) para quantificar o retorno das operações de hedging no mercado de derivativos de açúcar e, com isso, tornar possível a definição da razão de hedge. A função objetivo utilizada busca maximizar a utilidade, seguindo conceitos apresentados por CHEN et al (2008).…”

Section: Introductionunclassified

Produção sucroalcooleira: estratégias financeiras e operacionais

Ribeiro

Oliveira

Mendes

2014

Revista PO: R. Eletr. de Eng. de Produção e Correlatas

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Resumo: Este artigo propõe a construção de um modelo de otimização para a definição do portfólio de produtos de uma usina sucroalcooleira, levando em conta aspectos operacionais e financeiros. Considera-se que a receita obtida por um produtor provém da venda de açúcar e álcool no mercado físico e de resultados obtidos através de operações de hedge no mercado de derivativos de açúcar. Empregando como medida de risco o CVaR (Conditional Value-at-Risk), o modelo possibilita a construção de uma fronteira eficiente e, de acordo com a tolerância ao risco do produtor, define a estratégia ideal de produção (mix de produção) e de atuação no mercado de derivativos (razão de hedging). Através do modelo o artigo busca também analisar a vantagem do uso do mercado de opções na construção de estratégias financeiras de hedging em mercados de commodities agrícolas.Palavras-chave: Setor sucroalcooleiro. Mix de Produção. Razão de hedge. Otimização. Gestão de Portfólio.Abstract: This article proposes the construction of an optimization model to define the product portfolio of a sugarcane mill, taking into account operational and financial aspects. It is considered that the revenue earned by a producer comes from the sale of sugar and alcohol in the physical market and the results obtained through hedging in the derivatives market of sugar. Employing CVaR (Conditional Value-at-Risk), as the risk measure, the model allows the construction of an efficient frontier and, according to the producer's risk tolerance, defines the optimal strategy of production (production mix) and activity in the derivatives market (hedge ratio). Through the model the article also seeks to analyze the advantage of using the options market in the construction of financial hedging strategies in agricultural commodities markets.Keywords: Sugar Alcohol. Production Mix. Hedge Ratio. Optimization. Portfolio Selection. INTRODUÇÃOO mercado de commodities agrícolas conta com inúmeros instrumentos que possibilitam reduzir o risco financeiro a que os produtores agrícolas estão sujeitos.Em especial o mercado de derivativos possibilita a construção de estratégias financeiras com maior ou menor complexidade, sendo bastante conhecidas as que Revista Produção Online, Florianópolis, SC, v.14, n. 4, p. 1270-1291, out./dez. 2014. 1271 utilizam o mercado futuro e de opções. Entretanto as estratégias financeiras e de produção não costumam ser tomadas de maneira agregada, de tal forma que a partir da definição ad hoc do mix de produção, compra-se (ou vende-se) ativos no mercado futuro ou de opções visando assegurar preços. Uma pergunta importante refere-se, portanto à possibilidade de determinar o mix de produção em conjunto com as estratégias no mercado de derivativos. Este problema é particularmente relevante em situações nas quais há flexibilidade de produção, como ocorre na produção sucroalcooleira, em que o usineiro pode -a partir da mesma matéria prima -produzir açúcar e álcool combustível.Desta forma o objetivo deste artigo é apresentar um modelo de decisão para constru...

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“…Mixed-integer linear programming was also used to optimise the design and planning of biomass-based fuel supply networks according to financial criteria [19]. A mathematical model for optimising cost of a switchgrass-based biofuel supply chain was developed likewise using mixed integer linear programming [20]. Biorefinery location was based on the transportation cost of biomass and biofuel.…”

mentioning

confidence: 99%