世界化石能源的日渐枯竭令能源紧张问题愈发严重。生物能源作为一种可再生能源,其开发和利用在世界各国逐步兴起并飞速发展,尤其是以玉米秸秆等非粮食作物为原料的第二代生物能源的生产,因其原料的来源广泛、成本低廉等优势而备受关注。那么如何实现生物能源的持续稳定供应则成为亟待解决的问题,这就促使生物能源供应链的网络优化设计成为了供应链研究领域的一个新的研究热点。然而,现实生产运营中存在着大量的不确定性,给生物能源供应链的优化设计带来了巨大的挑战。更重要的是,不确定性事件的发生会对生物能源的生产产生巨大的负面影响。因此,进行多维不确定性环境下的生物能源供应链网络优化设计意义重大。随着环境问题日益严峻,环境效益不容忽视,以往只重经济效益的运营模式已不可行,企业需要“两手抓,两手都要硬”,因此,生物能源供应链中的二氧化碳排放等环境问题,也成为另外一个值得探讨的研究方向。与此同时,传统供应链的相关研究将决策者假设为完全理性,而在现实中,面对同样不确定性的不同决策者,由于具有不同的风险偏好,最终会做出不同的决策,所以在为决策者提供决策参考时考虑其行为偏好是十分必要的。而目前学者对于生物能源供应链网络设计问题的研究,常常存在简化不确定性、忽视环境效益以及对决策者行为考虑的欠缺,因此很有必要在前人研究的基础上添加缺失因素,丰富该领域的研究。本文以生物能源供应链为研究对象,主要研究了多维不确定性环境下的生物能源供应链网络优化设计问题,并引入环境效益和风险偏好概念,分别构建了考虑环境效益和决策者行为的数学模型,其中不确定性包括生物质原料供应量和采购价格的不确定性以及生物能源需求的不确定性,环境效益通过二氧化碳排放成本进行衡量,风险偏好由累积风险曲线表达,最终建立相应的线性混合整数随机规划模型,通过对基于辽宁省相关数据的算例进行求解,得到了生物能源供应链网络结构和相关运营决策,如生物能源精炼厂的选址、产能和产量、网络中各节点的配送关系和配送量、二氧化碳的排放成本等,并为不同风险偏好的决策者提供相应的网络设计方案。最后,通过对模型中关键参数进行灵敏度分析,进一步验证了模型的有效性,从而证明了本文所建立的模型可以为决策者提供有效的决策支持。