低碳偏好下制造商的碳政策選擇研究

司冰倩，文 風(fēng)

（武漢大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，湖北武漢 430072）

全球變暖是人類目前共同面臨的一個(gè)棘手問題，2018年全球碳排放增速較為明顯，且總排放量自2010年以來創(chuàng)歷史新高。聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署稱要實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》中的目標(biāo)，在接下來的10年，即2020—2030年，全球碳排放需要每年減少2.7%。而我國(guó)也是全球溫室氣體排放量最多的國(guó)家之一。盡管近年來我國(guó)增加對(duì)可再生資源的投資，將經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重心從制造業(yè)轉(zhuǎn)移到服務(wù)業(yè)，但中國(guó)的碳排放總量仍然居高不下。減少溫室氣體排放，尤其是二氧化碳，通過低碳發(fā)展來應(yīng)對(duì)氣候危機(jī)，是很多國(guó)家已經(jīng)形成的共識(shí)。

為減少碳排放，世界各國(guó)采取了相應(yīng)的措施，其中碳稅是一項(xiàng)較為重要的政策。英國(guó)自2003年開始征收碳稅，其燃煤發(fā)電量在總發(fā)電量中的占比從當(dāng)年的40%降至2019年的3%，由此可見碳稅政策很好地推動(dòng)了企業(yè)的能源轉(zhuǎn)型，并達(dá)到了降低碳排放的效果。不僅如此，碳稅對(duì)企業(yè)的利潤(rùn)也有一定的促進(jìn)作用。周艷菊等［1］對(duì)比了制造商在實(shí)施碳稅政策前后的產(chǎn)品需求和利潤(rùn)變化，認(rèn)為實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型的制造商較普通制造商更具有相對(duì)優(yōu)勢(shì)。而且無論是在壟斷還是競(jìng)爭(zhēng)情況下，當(dāng)消費(fèi)者具有環(huán)保意識(shí)，政府按最優(yōu)稅率征稅時(shí)有助于提高社會(huì)福利［2］。王坤等［3］研究了在差異碳稅下由政府主導(dǎo)的斯塔克伯格博弈模型，認(rèn)為差異碳稅能夠增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，所以企業(yè)應(yīng)當(dāng)加大減排方面的投入。但是有學(xué)者認(rèn)為碳稅雖然能夠有效降低碳排放，同時(shí)也會(huì)引起經(jīng)濟(jì)萎縮［4］。

另外碳交易政策也有助于激勵(lì)企業(yè)改進(jìn)生產(chǎn)、追求成本最小化的減排方式。自2011年，我國(guó)已開始著手碳市場(chǎng)建立工作，先后將北京，天津等省市作為試點(diǎn)，并開展碳交易等相關(guān)工作。其中深圳于2013年帶頭開始實(shí)施碳交易，隨后各試點(diǎn)省市也陸續(xù)開始運(yùn)行。2019年12月，國(guó)家發(fā)改委宣布全國(guó)碳排放交易體系正式啟動(dòng)?！稄?qiáng)化應(yīng)對(duì)氣候變化行動(dòng)中國(guó)國(guó)家自主貢獻(xiàn)》指出到2030年，我國(guó)單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放要比2005年下降60%～65%。在實(shí)施碳交易政策后，企業(yè)的生產(chǎn)決策將受到碳價(jià)格和碳排放凈化水平的影響。凈化能力對(duì)企業(yè)而言，是約束條件，更是創(chuàng)造利潤(rùn)的途徑，同時(shí)碳排放總量將會(huì)得到控制［5］。馬秋卓等［6］站在整個(gè)供應(yīng)鏈的角度，研究了在碳交易市場(chǎng)環(huán)境下的產(chǎn)品定價(jià)與產(chǎn)量決策問題。當(dāng)企業(yè)的碳減排邊際成本較低時(shí)，那么降低自身碳排放量是有利于提升利潤(rùn)的，尤其是在碳交易價(jià)格上漲的時(shí)候，實(shí)施減排措施才能為企業(yè)創(chuàng)造更大的利潤(rùn)空間［7］。

隨著氣候變化和消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品環(huán)保性的關(guān)注提升，企業(yè)的生產(chǎn)和市場(chǎng)的需求也逐漸受到消費(fèi)者意識(shí)的影響。焦建玲等［8］考慮消費(fèi)者偏好并建立閉環(huán)供應(yīng)鏈分散決策和聯(lián)合決策兩種模型，認(rèn)為消費(fèi)者偏好有助于提高環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。黃祖慶等［9］研究了在閉環(huán)供應(yīng)鏈之間存在競(jìng)爭(zhēng)的情形下，消費(fèi)者偏好對(duì)新產(chǎn)品和廢舊產(chǎn)品定價(jià)的影響以及供應(yīng)鏈?zhǔn)找娴淖兓Ｐ祆o等［10］構(gòu)建政府補(bǔ)貼下的閉環(huán)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)均衡決策模型，研究了政府補(bǔ)貼和消費(fèi)者低碳偏好對(duì)閉環(huán)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)均衡決策的影響。楊惠霄等［11］研究了批發(fā)價(jià)和收益共享這兩種契約下生產(chǎn)商的碳減排問題，并考慮了碳稅及消費(fèi)者的偏好對(duì)最優(yōu)排碳率和供應(yīng)鏈利益的影響。

目前也有學(xué)者通過對(duì)比不同碳政策來判斷哪種政策更適用。Xu等［12］比較了碳稅和碳交易這兩種政策對(duì)企業(yè)碳排放量，利潤(rùn)和社會(huì)福利的影響，認(rèn)為碳稅政策下的社會(huì)福利并不比碳交易下的社會(huì)福利少。Liu等［13］通過比較碳限額、碳稅、限額與交易這3種政策，認(rèn)為碳稅相對(duì)優(yōu)于其他碳政策。而Hahn等［14］認(rèn)為相比其他碳政策，碳限額與交易政策可以實(shí)現(xiàn)減排成本最小化，是減少企業(yè)碳排放的有效措施。魯力等［15］也針對(duì)這3種排放政策進(jìn)行了對(duì)比研究，認(rèn)為即便碳政策不同，回購(gòu)合同都可以在這些政策下實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)，并給出了不同碳政策下最優(yōu)訂貨量和回購(gòu)價(jià)格。石敏俊等［16］研究碳交易和碳稅相結(jié)合的復(fù)合政策，認(rèn)為該政策可以確保實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)并降低減排壓力和成本。但應(yīng)認(rèn)清，無論是哪一種碳政策，其實(shí)施都基于消費(fèi)者對(duì)低碳產(chǎn)品認(rèn)可的前提下。即適度的碳政策未必能順利促進(jìn)企業(yè)減排，只有塑造消費(fèi)者的減排意識(shí)，提升對(duì)減排產(chǎn)品的接受度，才能有效地促進(jìn)企業(yè)實(shí)施減排措施［17］。但是在研究閉環(huán)供應(yīng)鏈時(shí)同時(shí)考慮碳稅和碳交易以及消費(fèi)者偏好的文獻(xiàn)較少。熊中楷等［18］研究了在不同渠道結(jié)構(gòu)下，消費(fèi)者環(huán)保意識(shí)和碳稅對(duì)制造商碳排放及供應(yīng)鏈利潤(rùn)的影響，但是并沒有納入碳限額等其他政策進(jìn)行考慮。Drake等［19］分析了碳限額與交易和碳稅這兩種政策對(duì)企業(yè)的技術(shù)選擇和產(chǎn)能決策的影響，但并沒有研究消費(fèi)者偏好的影響，也沒有給出制造商相應(yīng)的碳排放策略。而且大部分文獻(xiàn)研究落腳于整個(gè)閉環(huán)供應(yīng)鏈的效益，而沒有專門考慮到制造商在面對(duì)政府出臺(tái)不同的碳政策時(shí)會(huì)做出怎樣的反應(yīng)？尤其是一些新興的再制造企業(yè)應(yīng)該如何選擇？鑒于此，本文在考慮消費(fèi)者偏好的情況下，對(duì)比研究了政府碳稅和碳限額與交易政策和對(duì)制造商的影響，旨在回答制造商在不同政策下的定價(jià)、產(chǎn)量、碳排放量的問題，以及碳稅、碳價(jià)格和碳限額變動(dòng)情況下制造商的利潤(rùn)變化。

1 問題描述與模型假設(shè)

考慮單一制造商和零售商，制造商同時(shí)生產(chǎn)新產(chǎn)品和再制造品。設(shè)定制造商和零售商的決策過程構(gòu)成一個(gè)單周期的斯塔克伯格博弈，其中，制造商為領(lǐng)導(dǎo)者，零售商為追隨者。制造商根據(jù)自身利潤(rùn)最大化原則確定新產(chǎn)品和再制造品的批發(fā)價(jià)格，然后零售商根據(jù)制造商的價(jià)格決策再確定其銷售價(jià)格，從而實(shí)現(xiàn)自身利潤(rùn)最大化。為方便研究，本文所用到主要數(shù)學(xué)符號(hào)列舉如表1所示：

表1 主要數(shù)學(xué)符號(hào)說明

為了使研究更具備嚴(yán)謹(jǐn)性和針對(duì)性，本文參考實(shí)際情況提出以下假設(shè)：

（1）新產(chǎn)品和再制造品不再是同質(zhì)產(chǎn)品，而且考慮到再制造技術(shù)有限，故再制造品的批發(fā)價(jià)和零售價(jià)均小于新產(chǎn)品；

（2）制造商使用原材料生產(chǎn)新產(chǎn)品的成本大于生產(chǎn)再制造品的成本；

（3）新產(chǎn)品和再制造品各有一定的市場(chǎng)潛在需求量；

（4）生產(chǎn)新產(chǎn)品的碳排放量大于生產(chǎn)再制品的碳排放量。

2 模型建立與求解

2.1 碳稅模型

2.2 碳限額與交易模型

結(jié)論1～4表明，在碳稅和碳限額與交易模型下，產(chǎn)品價(jià)格和銷量都有著相同的性質(zhì)，而且當(dāng)政策力度，即碳稅和碳價(jià)格分別在臨界值以內(nèi)時(shí)，便存在最佳碳排放量使得制造商利潤(rùn)最大化。碳限額雖然會(huì)影響企業(yè)的利潤(rùn)，但最佳碳排量與碳限額大小并無關(guān)聯(lián)。只要還存在邊際利潤(rùn)，追求自身利潤(rùn)最大化的制造商便會(huì)繼續(xù)生產(chǎn)該產(chǎn)品，而邊際利潤(rùn)取決于碳價(jià)格、減排系數(shù)、單位產(chǎn)品碳排放量等等，與政府設(shè)定的碳額度并沒有關(guān)系。

2.3 碳稅和碳限額與交易模型對(duì)比

結(jié)論7：在碳稅模型中，制造商利潤(rùn)與碳稅成反比。而在碳交易模型中，制造商利潤(rùn)與碳價(jià)和碳排放總額有關(guān)：（1）碳限額固定，當(dāng)制造商新產(chǎn)品和再制造品的總碳排放量低于碳排放上限，制造商利潤(rùn)與碳價(jià)格成正比，當(dāng)高于碳排放上限時(shí)，制造商利潤(rùn)與碳價(jià)格成反比；（2）碳價(jià)格固定，制造商利潤(rùn)與碳限額成正比。另外，當(dāng)碳限額固定，且碳稅等于碳價(jià)格時(shí)，碳稅模型下的制造商利潤(rùn)變動(dòng)幅度相比碳稅模型較小。

證明：在碳稅模型中

在碳限額與交易模型中

（2）碳價(jià)格固定

結(jié)論5～8表明，當(dāng)碳稅和碳價(jià)格未知時(shí)，無法直接對(duì)比得出哪種政策更適合制造商，但無論哪種政策，制造商實(shí)施減排措施總是有益的。碳限額與交易模型相對(duì)碳稅模型多了一個(gè)變量：碳限額，因此其利潤(rùn)變化較為復(fù)雜些。但可以確定的是，當(dāng)碳稅等于碳價(jià)格時(shí)，碳限額與交易政策對(duì)制造商來說更有經(jīng)濟(jì)效益。

3 算例分析

3.1 最優(yōu)碳排放量

圖1 T模型下利潤(rùn)與單位碳排放的關(guān)系

圖2 L模型下利潤(rùn)與單位碳排放的關(guān)系

3.2 兩種模型下的批發(fā)價(jià)、零售價(jià)及產(chǎn)量對(duì)比

圖3 T/L模型下新產(chǎn)品零售價(jià)

圖4 T/L模型下新產(chǎn)品批發(fā)價(jià)

圖5 T/L模型下新產(chǎn)品銷售量

3.3 制造商利潤(rùn)與消費(fèi)者偏好

由圖6可知，當(dāng)制造商實(shí)施措施達(dá)到減排效果時(shí)，消費(fèi)者偏好增加，會(huì)增加對(duì)減排產(chǎn)品的消費(fèi)，制造商的利潤(rùn)從而增加，而當(dāng)制造商創(chuàng)造更多碳排放時(shí)，消費(fèi)者偏好會(huì)促使消費(fèi)者減少對(duì)該商品的消費(fèi)，其利潤(rùn)與消費(fèi)者偏好成反向變化關(guān)系。

圖6 、τ 與制造商利潤(rùn)的關(guān)系

3.4 制造商利潤(rùn)與碳稅/碳價(jià)格

如圖7，在碳稅模型中，制造商利潤(rùn)與碳稅成反向關(guān)系。而在碳交易模型中，設(shè)定企業(yè)實(shí)施減排措施，其效果為：而當(dāng)政府給定的碳限額，如圖所示，當(dāng)制造商生產(chǎn)新產(chǎn)品和再造品的碳排放量低于給定配額時(shí)，隨著碳價(jià)格的上升，新產(chǎn)品和再造品的批發(fā)價(jià)上升，產(chǎn)量有所下降，但是制造商可以將多出來的碳額度以更高的價(jià)格出售給其他企業(yè)，從而保證其利潤(rùn)呈上升趨勢(shì)；而當(dāng)政府給定的碳限額，制造商碳排放量高于給定配額，隨著碳價(jià)格的上升，制造商不得不花更高的成本從其他企業(yè)購(gòu)買碳排放量，其利潤(rùn)呈下降趨勢(shì)。另外，對(duì)比圖7和圖8，當(dāng)碳稅和碳價(jià)格處于同一水平時(shí)，碳稅模型下的制造商利潤(rùn)變化幅度要比碳交易模型明顯一些。而根據(jù)圖9，當(dāng)碳價(jià)格固定，碳限額增加時(shí)，制造商受碳政策的拘束減弱，其利潤(rùn)呈上升趨勢(shì)。

圖7 制造商利潤(rùn)與碳稅的關(guān)系

圖8 碳限額固定下制造商利潤(rùn)與碳價(jià)格的關(guān)系

圖9 碳價(jià)固定下制造商利潤(rùn)與碳限額的關(guān)系

3.5 碳稅等于碳價(jià)格

前面已證T模型下制造商利潤(rùn)與碳稅成反比，L模型下制造商利潤(rùn)與碳價(jià)格的關(guān)系與碳限額有關(guān)，因此兩者很難直接對(duì)比大小，根據(jù)圖10，當(dāng)碳價(jià)格等于碳稅時(shí)，L模型下的制造商利潤(rùn)明顯大于T模型下的制造商利潤(rùn)，且隨著碳稅/碳價(jià)格的上升，其利潤(rùn)差距也隨之拉大。

圖10 兩種模型的利潤(rùn)對(duì)比

4 結(jié)語(yǔ)

本文基于制造商主導(dǎo)并考慮消費(fèi)者偏好的前提下，對(duì)比了碳稅和碳限額與交易這兩種政策給制造商生產(chǎn)、定價(jià)，減排以及利潤(rùn)帶來的影響，最后結(jié)合算例分析，得出結(jié)論如下：

（1）當(dāng)碳稅和碳價(jià)格處在一定范圍內(nèi)，存在最佳碳減排值以保證制造商利潤(rùn)最大化，且該值與碳限額無關(guān)。

（2）消費(fèi)者偏好激勵(lì)制造商實(shí)施減排以獲取更多利潤(rùn)。

（3）兩種政策下產(chǎn)量?jī)r(jià)格等決策變量的相對(duì)大小與政策力度，即碳稅和碳價(jià)格相對(duì)大小有關(guān)。

（4）碳稅模型下制造商利潤(rùn)與碳稅成反比。碳限額與交易模型下，當(dāng)碳限額固定，如果制造商碳排放量低于碳限額，其利潤(rùn)與碳價(jià)格成正比；如果制造商碳排放量高于碳限額，其利潤(rùn)與碳價(jià)格成反比；當(dāng)碳價(jià)格固定，制造商利潤(rùn)與碳限額成正比。

（5）當(dāng)碳稅等于碳價(jià)格時(shí)，碳限額與交易比碳稅更適合制造商。

但本文并沒考慮新產(chǎn)品和再制造品的替代性，這將是下一步的研究方向。