碳交易政策下考慮碳排放轉移的供應商低碳運營策略選擇研究

程雙熊

摘要：供應商面臨兩種低碳運營策略，投資減排技術和進行碳排放轉移。在碳交易政策下，針對由一個供應商和一個制造商組成的單一壟斷型供應鏈，分別構建了不同低碳運營策略下的Stackberg博弈模型，文章通過對比兩種策略下企業(yè)的收益情況，研究了減排技術成本系數(shù)、消費者低碳偏好在供應商的低碳運營策略選擇中的作用，并通過數(shù)值分析驗證了相關結論，為企業(yè)決策和政府政策制定提供參考。

關鍵詞：供應鏈;碳交易;碳排放轉移;低碳運營策略選擇

二氧化碳排放是導致氣候變化的重要原因，減少二氧化碳排放已成為人類社會的共同目標。為減少二氧化碳排放，各國家和地區(qū)出臺了大量的碳規(guī)制政策，其中碳交易政策是當前最為有效的碳政策之一。截至2019年10月，全球已有包括中國在內的28個國家和地區(qū)實施了碳交易政策。而企業(yè)作為碳規(guī)制政策的主要承擔者，不得不采取措施以減少二氧化碳排放。目前，投資減排技術是企業(yè)最為普遍的應對策略;但是，近年來，隨著供應鏈間上下游企業(yè)聯(lián)系日益密切以及物流效率的提高，一些企業(yè)通過聯(lián)合管理運輸，加工制造外包（惠普和蘋果推出）等方式碳排放轉移將二氧化碳排放轉移給上下游企業(yè)，通過碳排放轉移的形式達到減少產(chǎn)品碳排放的目的。投資減排技術，雖然可以獲得政府和低碳消費者的認可，但也面臨高額投資成本，導致產(chǎn)品價格過高，影響企業(yè)收益。進行碳排轉移，可以短期內快速減少產(chǎn)品碳排放，但可進行的碳排放轉移量往往有所限制，由于沒有減排，無法擴大市場，企業(yè)收益上限也較低。面對日益激烈的企業(yè)競爭，如何選擇低碳運營策略對企業(yè)十分重要。此外，對政府而言，企業(yè)的不同選擇也給相關政策的調控效果產(chǎn)生影響。因此，在碳交易政策下，探究企業(yè)的低碳運營策略選擇成為一個重要的問題。

近年來，許多學者對碳交易政策下企業(yè)的運營管理問題進行了研究。胡玉鳳等的研究表明，在一定條件下碳交易能夠使企業(yè)綠色效率和經(jīng)濟收益達到雙贏。柏國慶等分別在碳稅和碳交易政策下研究了供應鏈中易變質產(chǎn)品的運營決策，發(fā)現(xiàn)與碳稅相比，碳交易政策能夠實現(xiàn)供應鏈的高利潤和低排放。李新軍等以汽車制造業(yè)為例，在碳交易政策的基礎上探討了激勵契約對閉環(huán)供應鏈決策的影響。楊仕輝等在碳交易政策下，探討了供應商和制造商合作減排對企業(yè)收益影響的問題。周艷菊等提出了碳交易政策下的供應鏈減排成本分擔模型，并證明了該模型可以實現(xiàn)供應鏈的帕累托改進。特別地是，一些文獻在碳交易政策下探討了企業(yè)的技術選擇策略問題。Alfaki等探討了企業(yè)低碳技術和普通技術的投資決策。郭強等研究了制造商對普通產(chǎn)品和低碳產(chǎn)品的定價和技術選擇策略。刁心薇等在基于企業(yè)可同時生產(chǎn)綠色產(chǎn)品和普通產(chǎn)品的基礎上，研究了企業(yè)的最優(yōu)生產(chǎn)運營策略選擇。

此外，對碳排放轉移的研究也是當前的一個熱門話題。劉竹，呂潔華，呂康娟，Hou等分別從國家、區(qū)域、省級、行業(yè)等層面驗證了碳排放轉移的存在性并探討了其部分影響。而區(qū)域層面的碳排放轉移本質上是無數(shù)個供應鏈層面碳排放轉移所構成。

通過以上文獻發(fā)現(xiàn)，目前為止，學者對碳規(guī)制下的企業(yè)低碳運營策略主要集中在投資減排技術層面;而對于碳排放轉移的研究則大多集中在宏觀層面，少有人在供應鏈層面研究碳排放轉移，未有人將碳排放轉移作為獨立的低碳運營策略進行考慮。因此，本文在碳配額交易政策下，探討了企業(yè)在面臨投資減排技術和碳排放轉移兩種低碳方案時的策略選擇問題，為政府制定碳排放政策提供理論依據(jù)。

一、問題描述與模型假設

本文考慮一個供應商和一個制造商組成的單一壟斷型二級供應鏈。其中，供應商處于供應鏈的主導地位。在運營過程中，供應商面臨兩種低碳運營策略，一種是投資減排技術;另一種是通過轉移生產(chǎn)工序等方式將二氧化碳排放轉移給下游的制造商。由于供應商的主導地位，此處不考慮制造商的接收轉移的動機。供應商將產(chǎn)品以W的價格批發(fā)給制造商，制造商進行加工后以P的價格出售給消費者。為了研究方便本文還作以下假設：

假設1：企業(yè)只能選擇投資減排技術和實施碳排放轉移兩種策略中的一種。

假設2：當企業(yè)投資減排技術時，需要付出的成本為1/2γλ^2，其中γ為減排成本系數(shù)，λ為碳減排率，產(chǎn)品需求函數(shù)為q=N-bp+βλ，其中，N表示市場容量，b表示價格敏感系數(shù)，β表示消費者低碳偏好（γ>0，0<λ<1，β>0，b>0）;當企業(yè)進行碳排放轉移時產(chǎn)品需求函數(shù)為q=N-bp。

假設3：供應商在選擇低碳運營策略時，僅考慮經(jīng)濟收益。

假設4：碳交易價格pc為市場決定，屬于外生變量。

相關符號說明如下：W：原材料的批發(fā)價格;P：產(chǎn)品的最終售價;C1：供應商單位產(chǎn)品生產(chǎn)成本;C2：制造商單位產(chǎn)品生產(chǎn)成本;e1：供應商的單位產(chǎn)品碳排放量;m1：供應商的單位產(chǎn)品碳配額;pc：碳交易市場碳價格（外生變量）;Πc：供應商利潤;Es：供應商碳排放總量。

二、模型構建與求解

（一）供應商投資減排技術時模型設計

本節(jié)中供應商和制造商的博弈分為兩個階段，第一階段，供應商決定最優(yōu)產(chǎn)品批發(fā)價格，和減排率;第二階段，制造商制定產(chǎn)品最終銷售價格。供應商和制造商的利潤函數(shù)如下：

根據(jù)逆向求解法則，最終可得：

（二）供應商進行碳排放轉移時模型設計

本節(jié)的博弈過程與第一點類似。此外，由于現(xiàn)實中碳排放轉移通常表現(xiàn)為某一生產(chǎn)工序的轉移，令碳排放轉移率為固定值ε;本文還假定碳轉移發(fā)生后轉移工序的生產(chǎn)成本仍有供應商承擔即供應商和制造商生產(chǎn)成本均不變。在以上條件下可得供應商、制造商利潤函數(shù)如下：

根據(jù)逆向求解原則最終可得（注：為與第一點中區(qū)別，本節(jié)中的求解量均加一個下標1）：

三、供應商的最優(yōu)低碳運營策略選擇

命題1：當碳減排成本系數(shù)γ較小時，供應商選擇投資減排技術;當碳減排成本系數(shù)較大時，供應商選擇進行碳排放轉移。

證明：求Πs-Πs1關于γ的導數(shù)得其恒大于零， 又已知<γ1當γ1→時，Πs→無窮大，此時Πs>Πs1，Πs-Πs1>0，供應商將選擇投資減排技術。當γ1→無窮大時，Πs→0，Πs-Πs1<0，供應商將進行碳排放轉移。

命題1表明當碳減排成本系數(shù)較低時，企業(yè)進行減排技術投資后的產(chǎn)品的銷量增加較多，而單位產(chǎn)品生產(chǎn)成本增加較少，供應商收益較高，利潤高于實施碳排放轉移策略時的情況，這種條件下，理性的供應商將選擇投資減排技術。當減排努力程度系數(shù)較高時，投資減排技術成本高，產(chǎn)品售價較高，銷量較少，企業(yè)利潤小于實施碳排放轉移策略時的利潤，供應商選擇進行碳排放轉移。

命題2：當8bA2γ1-（A+bεep）2×2（4bγ1-b2ep）>0時，無論消費者低碳偏好如何變化，供應商始終選擇投資減排技術;當8bA2γ1-（A+bεep）2×2（4bγ1-b2ep）<0時，若消費者低碳偏好較高，則供應商會投資減排技術，若消費者低碳偏好較低，則供應商將進行碳排放轉移。

命題2表明當8bA2γ1-（A+bεep）2×2（4bγ1-b2ep）>0時，投資減排技術可以在碳交易市場獲得較大收益，無需考慮消費低碳偏好，仍能彌補投資成本，并且使自身收益高于進行碳排放轉移。當8bA2γ1-（A+bεep）2×2（4bγ1-b2ep）<0時，投資減排技術在碳交易市場上獲得的收益較少，若消費者低碳偏好較低，則總收益低于進行碳排放轉移。

四、算例分析

在本節(jié)中通過數(shù)值算例驗證相關結論。基礎參數(shù)參考刁心薇等設定如下：N=500，C1=20，C2=15，e=1，pc=12。首先探討供應商策略選擇與減排努力程度系數(shù)的關系，令m=0.5，β=5，若減排成本系數(shù)γ由1000逐漸增加可得圖1。

由圖1可以看出，當減排成本系數(shù)較低時企業(yè)投資減排技術獲利較高，而隨著減排成本系數(shù)的增高，投資減排技術獲取的利潤逐漸減少并少于進行碳排放轉移，與命題1結論相同。

然后探討消費者低碳偏好對供應商策略選擇得影響，我們分為兩中情形，情形一：m=0.5，γ=1000，β[0，50];情形二：m=0.5，γ=3500，β[0，50];可得圖2、圖3。

通過圖2、圖3可以發(fā)現(xiàn)，當γ值較小時，供應商投資減排獲得的利潤始終高于進行碳排放轉移，當γ值較大時，若消費者低碳偏好較低，則企業(yè)進行碳排放轉移能獲取更大利潤，證明命題2成立。

五、結語

本文在碳交易政策下，研究了供應商的低碳運營策略選擇問題，基于不同運營策略探討了碳配額對企業(yè)碳排放總量等因素的影響。研究表明：當減排成本系數(shù)較高時，企業(yè)會選擇進行碳排放轉移;當消費者低碳偏好較高時，供應商一般選擇投資減排技術。

本文的模型構建和研究內容仍存在許多缺陷，如對碳排放轉移的描述中，下游企業(yè)的接受轉移的動機問題，碳排放轉移的投資成本問題，供應商進行碳排放轉移后供應鏈的優(yōu)化協(xié)調問題等。

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（作者單位：江蘇大學管理學院）

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