碳稅與補貼政策下三級供應鏈的減排合作研究

，

(重慶大學 經(jīng)濟與工商管理學院，重慶 400044)

1 引言

近年來霧霾天氣一直不斷侵襲我國，根據(jù)北京和廣州市環(huán)保局關于當?shù)豍M2.5最新來源的數(shù)據(jù)披露顯示，工業(yè)源和機動車尾氣是本地PM2.5的主要來源，對此環(huán)保部門表示將繼續(xù)積極推動公路運輸轉為鐵路運輸，淘汰老舊、黃標車，開展柴油貨車超標排放專項整治等一系列降低車輛尾氣排放的措施，力爭打贏“藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”。

目前不少學者研究了碳稅環(huán)境下供應鏈企業(yè)的減排行為，Baranzini等[1]研究了碳稅對制造商企業(yè)的生產方式與社會環(huán)境的影響。Baker和Shittu[2]分析了碳稅對企業(yè)研發(fā)投入與減排決策的影響。Wang等[3]采用分散與集中方式下的二級供應鏈與政府之間的三級斯坦克伯格博弈模型檢驗了碳稅的效果，認為集中式供應鏈比分散式供應鏈更有利于企業(yè)和政府。張漢江等[4]考慮了二級供應鏈中的減排研發(fā)問題，認為合理的碳稅稅率不僅有利于供應鏈合作減排研發(fā)，還能使得減排量達到最優(yōu)。熊中楷等[5]研究了碳稅與消費者環(huán)保意識在兩種渠道下對供應鏈排放的影響后指出，為降低制造商的單位碳排放應針對制造商的不同類型制定不同的碳稅。張盼和熊中楷[6]假設在碳稅環(huán)境下生產商可以選擇普通生產或低碳生產，政府將給予采取低碳技術的生產商以固定補貼，研究發(fā)現(xiàn)只有在補貼與消費者意識較大時，生產商才會采取多技術生產且碳稅對于排放的影響是線性的。

在供應鏈合作方面，趙道致等[7]考慮了供應鏈上下游企業(yè)減排合作效果的跨期性和低碳產品需求的特征，研究了單個供應商和制造商的長期合作問題，研究發(fā)現(xiàn)合作減排不僅能提高產品的減排量，整個供應鏈系統(tǒng)的利潤也都實現(xiàn)了協(xié)調。程永宏和熊中楷[8]研究了碳稅政策下制造商和零售商的最優(yōu)減排和定價策略后認為分散決策模式存在“雙重邊際效應”，可以通過兩部定價合同實現(xiàn)供應鏈的協(xié)調。周艷菊等[9]研究了兩種廣告契約對供應鏈最優(yōu)決策及供應鏈協(xié)調性的影響，發(fā)現(xiàn)單一廣告合作契約不能實現(xiàn)渠道協(xié)調，零售商的公平關切可以在一定條件下改變契約本身的協(xié)調性。魏守道和周建波[10]在政府征收碳稅的背景下，考慮了二級供應鏈的低碳技術研發(fā)合作與研發(fā)競爭問題，結果表明研發(fā)合作優(yōu)于研發(fā)競爭且全面合作才是供應鏈的最優(yōu)策略選擇。謝鑫鵬和趙道致[11]認為二級供應鏈上下游企業(yè)間合作領域越廣泛越有利于企業(yè)減排。

在已有與碳排放相關的運作管理模型中，大都針對碳稅政策對企業(yè)減排行為的影響[1～3]，強調碳稅的合理性[4]與差異性[5]；在合作領域則通過強調合同[9]或供應商特性[10]實現(xiàn)協(xié)調。上述研究在模型設定中都將運輸過程內化[12～14]討論零售商、制造商二級供應鏈。鑒于日益嚴重的交通排放，本文將運輸過程作為獨立的排放環(huán)節(jié)，將二級供應鏈拓展到三級供應鏈，針對現(xiàn)有文獻忽略運輸商能動性，注重產品制造排放忽視運輸排放，注重減少“源頭排放”忽視“過程排放”等特點，強調運輸商的排放特性與減排能動性，在論述過程中突出對“過程減排”的描述，探討了包括制造商、零售商、運輸商在內的三級供應鏈如何通過加強深度合作提升減排效果以及合作行為與碳政策之間的相互作用。

2 模型描述與基本假設

本文考察了一個制造商作為領導者，零售商與運輸商作為追隨者的三級供應鏈系統(tǒng)，其中碳排放主要來自于運輸商和制造商, 為了抑制碳排放，政府對于每單位碳排放征收碳稅b，對每單位的減排量發(fā)放補貼i，由于產品單位碳減排量通常是一個需要在早期決定的長期決策，因此決策順序優(yōu)先于最優(yōu)定價、訂購決策[15]。在制定出最優(yōu)減排量之后，制造商、零售商和運輸商之間就定價問題展開斯坦克伯格博弈。出于研究需要，本文做出如下假設：

(1)假設減排成本函數(shù)為yh2，其中y為碳減排成本系數(shù)，h為碳減排量，隨著碳減排量h的增加，減排成本會增加得更快且在一定的減排成本下存在最優(yōu)減排量。本文將減排成本看成一次性投資且只與減排量有關，例如購買新能源車輛，對制造或運輸?shù)睦吓f設備進行升級改裝等都屬于此類一次性投資，符合我國現(xiàn)階段減排實際[11]。

(2)產品需求函數(shù)受到消費者環(huán)保意識k的影響，假設0

3 模型的建立與求解

3.1 分散決策模型

根據(jù)斯坦克伯格博弈的順序采取逆向求解，因為制造商為供應鏈領導者，所以首先由制造商根據(jù)制造商利潤式?jīng)Q策出最優(yōu)批發(fā)價

之后運輸商將w*代入運輸商利潤式?jīng)Q策出最優(yōu)運輸價

最后零售商根據(jù)最優(yōu)批發(fā)價w*與最優(yōu)運輸價t*決策出最優(yōu)訂購量

3.2 單領域合作模型

單領域合作是指零售商、制造商和運輸商在定價領域按照斯坦克伯格進行博弈，但在減排領域以排碳企業(yè)利潤πc最大化決策出各自的最優(yōu)減排量，排碳企業(yè)利潤式為

maxh,lπt=πm+πt=(w-c-be)q+(t-v-bd)·

將斯坦克伯格博弈后的w*，t*與q*代入上式，并分別對其h,l求偏導，聯(lián)立求解可解得單領域合作下的制造商最優(yōu)減排量

與運輸商最優(yōu)減排量

3.3 雙領域合作模型

雙領域合作是指零售商，制造商和運輸商在定價與減排雙領域均以全供應鏈利潤πs最大化為目標對定價和減排問題進行聯(lián)合決策。全供應鏈利潤式為

與運輸商最優(yōu)減排量

4 模型分析與對比

定理1分散決策下的制造商、運輸商減排量小于單領域合作下的制造商、運輸商減排量，單領域合作下的制造商、運輸商減排量小于雙領域合作下的制造商、運輸商減排量。

引理2(1)當0I2>I1>0，其中

證明通過比較大小可得，在0

定理2當0

定理3單領域合作下的制造商減排量隨著碳稅的提高而減少，隨著補貼的提高而增加，但是減少的程度小于分散決策下的減少程度，增加的程度大于分散決策下的增加程度。

定理4雙領域合作下的制造商減排量隨著碳稅的提高而減少，隨著補貼的提高而增加，但是減少的程度小于單領域合作下的減少程度，增加的程度大于單領域合作下的增加程度。

定理2到4說明，碳稅的提升能夠減少不同合作程度下的制造商減排量但減少的程度隨著合作程度的加深而減?。谎a貼的提升能夠增加不同合作程度下的制造商減排量并且隨著合作的逐漸加深增加程度也越來越大。

征收碳稅加重企業(yè)負擔，在減排技術一定的情況下，制造商會通過抑制生產來規(guī)避高碳稅，從而二氧化碳排放量也就相應減少，減排量隨之降低。這也是碳稅會對企業(yè)甚至宏觀經(jīng)濟造成沖擊的原因。隨著企業(yè)間合作程度的加深，制造商通過與上下游企業(yè)間的協(xié)作能夠在更大的范圍內對碳排放做出優(yōu)化安排，從而減少碳稅對于產量的沖擊。例如通過與零售商的合作了解消費者的需求偏好增加生產的精確性，加強與運輸企業(yè)的銜接減少不必要的庫存周轉，從效果上來說這些舉措都將減少不必要的碳排放量，緩解碳稅對于生產的沖擊，因此碳稅抑制生產的效果會隨著制造商合作邊界的擴大而逐漸減小。

另一方面通過對制造商的減排行為進行補貼能夠在一定程度上減輕企業(yè)負擔，對老舊設備實行更新?lián)Q代從而產生更多的減排量。為了獲取補貼，制造商有動力對生產車間所有的碳排放源進行清查管理，對車間用電等問題做出精細化安排減少不必要的排放，作為供應鏈領導者制造商會利用自身的地位影響運輸商的低碳選擇，擴大宣傳低碳產品附加值，培養(yǎng)消費者環(huán)保意識增加銷路，從而使得補貼的效果隨著合作的進一步加強得到強化。

定理5分散決策下的運輸商減排量會隨著碳稅的提高而減少，隨著補貼的提高而增加。

定理6單領域合作下的運輸商減排量會隨著碳稅的提高而減少，隨著補貼的提高而增加，但是減少的程度小于分散決策下的減少程度，增加的程度大于分散決策下的增加程度。

定理7雙領域合作下的運輸商減排量會隨著碳稅的提高而減少，隨著補貼的提高而增加，但是減少的程度小于單領域合作下的減少程度，增加的程度大于單領域合作下的增加程度。

定理5到7表明，盡管運輸排放與制造商排放相比具有檢測困難只能通過能源消耗量間接計算等特性[16,17]，但是在碳稅與補貼雙機制下運輸排放依然呈現(xiàn)出與制造排放相同的變化趨勢。對運輸商來說，提高碳稅加重了企業(yè)負擔，運輸企業(yè)的碳排放源主要是汽車尾氣。在車輛運輸中由于路況，天氣等突發(fā)性因素和不可抗力制約著運輸減排的深入開展，碳稅的加重會使得運輸商不得不放棄選擇一些大排放重型車而選擇一些車型較小燃料較清潔的車輛來規(guī)避碳稅，造成一定的運力浪費。在極端情況下，運輸商可能選擇不出車以規(guī)避高碳稅，因此碳稅越高，減排量越小。而減排補貼的發(fā)放能夠幫助企業(yè)快速累積資金用以更新車輛能源，提高能源的燃燒效率或是安裝車載檢測系統(tǒng)，尾氣凈化裝置等釋放部分運力，增大減排空間。并且為了獲得減排補貼，運輸商將主動對不同運輸任務與車輛之間進行匹配避免空載超載等因素造成的不必要排放，因此減排補貼的提升有利于運輸商增大減排量。

另外，不必要的排放可以通過與上下游企業(yè)之間的溝通協(xié)作消弭于無形，如零售商增加倉儲放棄“JIT”物流模式，制造商提前告知運輸商貨物的性質、數(shù)量使其能夠提前安排調度合適的車輛進行運輸，制造商與運輸商分享實時交通路況，更改發(fā)貨時間以避開交通高峰時段等。隨著供應鏈合作程度的加深，減排邊界在制造商與運輸商的合作中得到了擴大，生產邊界則在制造商、運輸商與零售商共同的合作中得到擴大，這都將使得運輸商的“過程減排”得到優(yōu)化，減排量得到提升并且合作模式會放大補貼效果，減小碳稅沖擊，進一步提升減排量，因此補貼提升運輸商減排量的效果會隨著供應鏈合作的加深而逐漸增強；碳稅減少運輸商減排量的效果會隨著供應鏈合作的加深而逐漸減小。

5 結論與啟示

與其他環(huán)境規(guī)制相比，碳稅與補貼的政策組合能夠有效激勵企業(yè)進行減排[18]，本文正是通過在碳稅與補貼政策組合的環(huán)境下探討了包括運輸商在內的三級供應鏈減排合作模式,結論顯示三級供應鏈企業(yè)的合作領域越廣泛，合作程度越緊密越有利于各企業(yè)減排。其中提高補貼可以提升企業(yè)減排量并且隨著合作程度加深，減排量的提升會越來越大；提高碳稅會減少企業(yè)減排量，但是隨著合作程度加深，減排量的減少會逐漸縮小。

由此帶來供應鏈與低碳政策兩個層面的啟示，第一，無論企業(yè)開展合作的領域如何，供應鏈企業(yè)都應當積極尋求合作，因為合作不僅可以優(yōu)化“過程減排”還可以放大碳政策的補貼效果，減輕碳稅的沖擊，從而使企業(yè)快速累積利潤變“被動的過程減排”為“主動的源頭減排”。第二，我國碳政策的運用應隨著減排工作的階段性有所側重。就目前而言，企業(yè)的減排意識剛剛形成，配套的減排設備都需要大量資金的投入，此時應加大對于補貼政策的運用，待收到穩(wěn)定的減排成果之后再逐漸通過提高碳稅來鞏固和維持減排成果實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)境的雙重優(yōu)化。