碳限額政策下考慮制造商資金約束的供應(yīng)鏈決策研究

張艷麗, 胡小建

(1.合肥學(xué)院 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院,安徽 合肥 230601; 2.合肥工業(yè)大學(xué) 管理學(xué)院,安徽 合肥 230009)

隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,日益嚴(yán)重的環(huán)境問題引起了各國(guó)政府和公共部門的高度重視[1]。《京都議定書》要求所有成員國(guó)降低溫室氣體排放,并對(duì)碳排放標(biāo)準(zhǔn)作出限定。發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)已經(jīng)成為世界各國(guó)的共識(shí),許多國(guó)家和地區(qū)頒布了各種低碳政策以減少企業(yè)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響。近年來(lái),我國(guó)政府也出臺(tái)了一系列與節(jié)能減排相關(guān)的政策,主要包括碳限額、碳稅收、碳限額與交易機(jī)制、碳補(bǔ)償?shù)日?目的是促使企業(yè)主動(dòng)降低在生產(chǎn)制造過程中的碳排放。其中,碳限額政策是指政府規(guī)定生產(chǎn)企業(yè)總的碳排放量上限,當(dāng)企業(yè)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的碳排放量超過該上限時(shí),將受到重罰。

從宏觀角度來(lái)看,碳限額政策可以達(dá)到減排目標(biāo),控制溫室氣體的排放總量。從微觀角度來(lái)看,企業(yè)若不采用減排技術(shù),則面臨巨大的懲罰;若采用減排技術(shù),又會(huì)面臨極大的技術(shù)成本的挑戰(zhàn),增加了企業(yè)的資金壓力[2]。尤其是一些中小型企業(yè),經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)運(yùn)營(yíng)資金有限的情況,而這些中小型企業(yè)由于信用評(píng)級(jí)低、違約風(fēng)險(xiǎn)大,很難從傳統(tǒng)銀行獲得融資[3]。為了緩解企業(yè)在綠色投資時(shí)面臨的融資問題,全球各國(guó)的銀行推出了綠色金融服務(wù),為從事低碳運(yùn)營(yíng)的企業(yè)提供資金支持。供應(yīng)鏈成員內(nèi)部融資也為中小型企業(yè)的融資開辟了新的途徑,例如,京東金融為其平臺(tái)上的中小微供應(yīng)商提供融資服務(wù),本田汽車為其零部件供應(yīng)商提供財(cái)務(wù)支持。隨著消費(fèi)者環(huán)保意識(shí)的逐漸增強(qiáng),更多的消費(fèi)者愿意為低碳環(huán)保產(chǎn)品支付溢價(jià),也激勵(lì)了生產(chǎn)企業(yè)主動(dòng)減排[4]。

供應(yīng)鏈企業(yè),尤其是一些中小型企業(yè),在同時(shí)面臨碳限額和資金約束時(shí)決策其減排水平與產(chǎn)量,以及上下游企業(yè)間的協(xié)作,都是供應(yīng)鏈實(shí)際運(yùn)營(yíng)中需要關(guān)注的問題。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)低碳供應(yīng)鏈的研究主要集中于探討碳排放政策對(duì)供應(yīng)鏈決策的影響。文獻(xiàn)[5]分別構(gòu)建基于碳稅、碳交易及碳補(bǔ)償政策下的單企業(yè)生產(chǎn)的決策模型,研究不同碳排放政策下企業(yè)的生產(chǎn)決策問題;文獻(xiàn)[6]研究碳限額交易機(jī)制和碳稅政策下多寡頭企業(yè)的生產(chǎn)與減排決策問題;文獻(xiàn)[7]探討碳限額與交易機(jī)制下制造商的減排投資策略,證明該政策可以為企業(yè)創(chuàng)造新的盈利空間;文獻(xiàn)[8]分析碳限額與交易機(jī)制對(duì)再制造供應(yīng)鏈決策的影響;文獻(xiàn)[9-10]在碳限額政策下,研究混合渠道供應(yīng)鏈的碳減排決策問題;文獻(xiàn)[11]研究單位產(chǎn)品碳限額和總量碳限額機(jī)制下技術(shù)減排投資對(duì)企業(yè)利潤(rùn)及碳排放的影響;文獻(xiàn)[12]在碳限額交易政策及消費(fèi)者低碳偏好條件下,分析碳限額及消費(fèi)者碳排放敏感系數(shù)對(duì)產(chǎn)品零售價(jià)和最優(yōu)碳減排量的影響。上述研究探討了不同的碳政策對(duì)企業(yè)決策的影響,但沒有深入分析針對(duì)某一種碳政策,當(dāng)政府收緊和放寬該碳政策時(shí)企業(yè)的應(yīng)對(duì)策略。本文將針對(duì)碳限額政策,分析不同寬松程度的碳限額政策對(duì)供應(yīng)鏈決策的影響。

在低碳融資方面,文獻(xiàn)[13-14]研究受資金約束的低碳供應(yīng)鏈的融資均衡問題;文獻(xiàn)[15]分析了銀行融資和貿(mào)易信貸對(duì)企業(yè)減排運(yùn)作的影響;文獻(xiàn)[16]考慮碳排放限制構(gòu)建GCF模型,探討制造商在嚴(yán)格限制碳排放約束下的運(yùn)營(yíng)和融資決策。還有部分學(xué)者在研究中考慮消費(fèi)者低碳偏好的因素,文獻(xiàn)[17]考慮消費(fèi)者環(huán)保意識(shí),研究GCF和混合融資下供應(yīng)鏈的融資均衡,發(fā)現(xiàn)當(dāng)消費(fèi)者環(huán)保意識(shí)較高時(shí),混合融資對(duì)于制造商和零售商均是有利的;文獻(xiàn)[18]考慮市場(chǎng)需求受消費(fèi)者低碳偏好的影響,以制造商占優(yōu)的兩級(jí)供應(yīng)鏈為研究對(duì)象,分析資金約束下低碳供應(yīng)鏈的決策問題;文獻(xiàn)[19]考慮市場(chǎng)需求受制造商低碳努力的影響,分析銀行信貸和貿(mào)易信貸2種融資模式下的均衡解;文獻(xiàn)[20]在政府補(bǔ)貼低碳供應(yīng)鏈中,考慮消費(fèi)者低碳偏好,研究采購(gòu)資金不足的零售商的融資決策問題。上述研究探討了低碳供應(yīng)鏈的融資問題以及消費(fèi)者的低碳偏好對(duì)供應(yīng)鏈決策的影響。研究結(jié)果表明,銀行融資和貿(mào)易信貸是資金受限企業(yè)的主要融資渠道,而且消費(fèi)者的低碳偏好激勵(lì)了企業(yè)減排。本文擬在前人研究的基礎(chǔ)上,考慮市場(chǎng)需求受消費(fèi)者低碳偏好影響,探討下游制造商的融資決策問題。

綜上所述,本文基于碳限額政策,考慮下游制造商減排資金受到約束,分別建立銀行融資和供應(yīng)商融資的供應(yīng)鏈決策模型,重點(diǎn)解決以下問題:① 不同松緊程度的碳限額政策對(duì)供應(yīng)鏈減排、生產(chǎn)和融資決策的影響;② 不同融資策略對(duì)供應(yīng)鏈減排和生產(chǎn)決策的影響;③ 供應(yīng)鏈的融資均衡。

1 問題描述與基本假設(shè)

該供應(yīng)鏈系統(tǒng)的碳排放量受到政府的監(jiān)督,因?yàn)楫?dāng)制造商生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的碳排放量超過碳排放上限時(shí),政府將給予制造商重罰,所以理性的制造商會(huì)考慮投資減排,減排后供應(yīng)鏈的碳排量滿足條件e0q-e≤T,其中:e0為制造商在生產(chǎn)過程中單位產(chǎn)品的初始碳排量;T為政府針對(duì)該制造商設(shè)定的碳排放上限。

本文用到的符號(hào)定義如下:r為銀行/供應(yīng)商的貸款利率;e0為制造商在生產(chǎn)過程中單位產(chǎn)品的初始碳排量;a為市場(chǎng)潛力,a>0;c為供應(yīng)商單位產(chǎn)品的生產(chǎn)成本,c

假設(shè)制造商是一家長(zhǎng)期運(yùn)行且信譽(yù)良好的企業(yè),如果制造商的收入不足以償還貸款,那么其將以負(fù)現(xiàn)金流繼續(xù)經(jīng)營(yíng),全額償還貸款。本文研究的決策順序如下:① 供應(yīng)商作為市場(chǎng)主導(dǎo)者優(yōu)先決策產(chǎn)品的批發(fā)價(jià)格;② 制造商決策生產(chǎn)量和減排量。

2 模型構(gòu)建與分析

2.1 銀行融資

(1)

(2)

s.t.e0q1-e1≤T。

通過逆向歸納法可以求出銀行融資時(shí)的最優(yōu)解,見定理1。

定理1 銀行融資時(shí),根據(jù)碳排放上限T的取值范圍有如下2種情況。

證明首先確定碳排放約束下制造商的最優(yōu)生產(chǎn)量和減排水平,(2)式中,目標(biāo)函數(shù)的Hesse矩陣為:

通過計(jì)算Hesse矩陣等于2k(1+r)-θ2。根據(jù)假設(shè)2k(1+r)-θ2>0,H為負(fù)定的,此外約束條件均為線性函數(shù)。在極大化問題中,如果目標(biāo)函數(shù)是嚴(yán)格凹函數(shù),約束條件是線性函數(shù),那么這個(gè)規(guī)劃就是凸規(guī)劃。對(duì)于凸規(guī)劃來(lái)說,Kuhn-Tucker條件是確定最優(yōu)點(diǎn)的充要條件。

構(gòu)建(2)式的拉格朗日函數(shù),即

L(q1,e1,λ)=(a-q1+θe1-w1)q1-

L1(1+r)+λ(T+e1-e0q1)。

根據(jù)Kuhn-Tucker條件,制造商最優(yōu)生產(chǎn)量和減排量的確定,需要滿足以下條件:

λ(T+e1-e0q1)=0,

λ≥0。

只有當(dāng)λ=0或T+e1-e0q1=0時(shí),等式λ(T+e1-e0q1)=0才成立。

θ(ke0(1+r)+θ)]}/

2k(1+r)[2k(1+r)-θ2]。

根據(jù)T+e1-e0q1=0,有

λ={k(1+r)[(e0k(1+r)-θ)-

2e0θ+4]-θ2}。

高碳排放條件(碳限額寬松政策)用上標(biāo)L表示,低碳排放條件(碳限額收緊政策)用上標(biāo)T表示。根據(jù)定理1可得推論1、推論2。

推論1 銀行融資時(shí),在低碳排放條件下,有如下結(jié)論:

證明

證畢。

推論1說明:在低碳排放條件下,隨著碳限額政策逐漸放松,制造商會(huì)提高產(chǎn)量,只有當(dāng)單位產(chǎn)品的初始碳排量較高時(shí)(e0≥E1),制造商才會(huì)加大減排力度。制造商可以通過減少生產(chǎn)量和提高減排量2種方式降低碳排量。當(dāng)政府逐漸放松碳限額政策時(shí),為獲得更多的收益,制造商會(huì)提高生產(chǎn)量,如果初始碳排量較高,此時(shí)生產(chǎn)量的提高會(huì)導(dǎo)致碳排量超過政府規(guī)定的閾值,那么制造商必須同時(shí)加大減排投入。如果初始碳排量較低(e0

推論2 銀行融資時(shí),2種碳限額政策下,批發(fā)價(jià)格、減排量和生產(chǎn)量滿足以下關(guān)系:

推論2說明:當(dāng)政府收緊碳限額政策時(shí),為防止制造商大幅度減產(chǎn)和激勵(lì)制造商減排,供應(yīng)商選擇降低產(chǎn)品的批發(fā)價(jià)格;為避免受到懲罰,制造商降低生產(chǎn)量減少碳排放,只有當(dāng)單位產(chǎn)品的初始碳排量較低時(shí)(e0

從推論1、推論2可以看出,政府在制定碳限額政策時(shí),需要考慮企業(yè)當(dāng)前的碳排放水平。在企業(yè)當(dāng)前的碳排放量比較高的情況下,政府在制定碳限額政策時(shí)應(yīng)該適當(dāng)放寬;否則,由于巨大的減排壓力,企業(yè)可能會(huì)退出市場(chǎng);在企業(yè)當(dāng)前的碳排量比較低時(shí),收緊的碳限額政策能更好地引導(dǎo)企業(yè)減排。

2.2 供應(yīng)商融資

(3)

(4)

s.t.e0q2-e2≤T。

同樣地,根據(jù)逆向歸納法可以求出供應(yīng)商融資策略時(shí)的最優(yōu)解,見定理2。

定理2 供應(yīng)商融資時(shí),根據(jù)碳排放上限T的取值范圍有如下2種情況:

證明同定理1。證略。

根據(jù)定理2可得推論3、推論4。

推論3 供應(yīng)商融資時(shí),在低碳排放條件下,有如下結(jié)論:

證明同推論1。證略。

通過比較推論3與推論2可以發(fā)現(xiàn),供應(yīng)商融資下,在低碳排放條件下,隨著碳限額政策逐漸放松,供應(yīng)商和制造商的決策均取決于單位產(chǎn)品的初始碳排量。這是由于供應(yīng)商融資時(shí),供應(yīng)商是碳減排活動(dòng)的投資者,其決策受到碳排量決策的影響,而碳排量的決策又受到單位產(chǎn)品的初始碳排量的影響。

推論4 供應(yīng)商融資時(shí),2種碳限額政策下,批發(fā)價(jià)格、減排量和生產(chǎn)量滿足以下關(guān)系:

證明同推論2。證略。

同推論3的結(jié)果類似,政府收緊碳限額政策時(shí),如果單位產(chǎn)品的初始碳排量較低(e0

2.3 融資比較分析

本節(jié)主要比較銀行融資和供應(yīng)商融資下供應(yīng)商和制造商的決策結(jié)果。

推論5 2種融資策略下,減排后的碳排量滿足以下關(guān)系:

(1) 在高碳排放條件下,有Tm1

(2) 在低碳排放條件下,有Tm1=Tm2。

推論5說明:在政府放寬碳限額政策時(shí),銀行融資策略下制造商的碳排量小于供應(yīng)商融資。這和綠色信貸政策是相符的,綠色信貸的目的是嚴(yán)格執(zhí)行碳排放要求,支持企業(yè)發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)、低碳經(jīng)濟(jì)和循環(huán)經(jīng)濟(jì),引導(dǎo)銀行業(yè)金融機(jī)構(gòu)配合國(guó)家節(jié)能減排戰(zhàn)略的實(shí)施。

推論6 2種融資策略下,批發(fā)價(jià)格、減排量和生產(chǎn)量滿足以下關(guān)系:

證明為簡(jiǎn)化證明過程,令

A1=2k(1+r)-θ2,

A2=4k(1+r)2-θ2(2+3r),

e0θk(2+3r)-θ2。

{k(1+r)[e0(a-c)+Te0θ-4T]+Tθ2}}/A3A4。

同理有:

證畢。

推論6說明:相較于銀行融資,供應(yīng)商融資策略下,供應(yīng)商會(huì)降低產(chǎn)品的批發(fā)價(jià)格,從而激勵(lì)了制造商加大減排力度和提升產(chǎn)量。因?yàn)楣?yīng)商融資策略下,供應(yīng)商不僅是制造商原材料的提供者,還是投資者,對(duì)制造商的減排活動(dòng)進(jìn)行投資,并獲得一定的收益,所以供應(yīng)商會(huì)降低批發(fā)價(jià)格激勵(lì)制造商減排。即使是在一般碳限額政策下(對(duì)于供應(yīng)商融資策略是碳排放收緊政策),也不會(huì)影響上述供應(yīng)商的決策結(jié)果。由此可以看出,供應(yīng)商融資更有利于提升供應(yīng)鏈整體的運(yùn)營(yíng)效率。

證明

證畢。

3 數(shù)值仿真

T<57.142 9為銀行融資時(shí)的低碳排放條件,T<57.266 8為供應(yīng)商融資時(shí)的低碳排放條件。通過數(shù)值仿真進(jìn)一步分析碳排放上限T對(duì)供應(yīng)商和制造商決策結(jié)果的影響。

從圖1a可以看出,供應(yīng)商融資策略下的批發(fā)價(jià)格小于銀行融資,因?yàn)楣?yīng)商融資策略下,供應(yīng)商作為減排活動(dòng)的投資者,可以獲得減排收益,所以供應(yīng)商會(huì)降低批發(fā)價(jià)格從而激勵(lì)制造商加大減排投資。而且隨著碳限額政策逐漸寬松,制造商有提高生產(chǎn)量的碳排放空間,供應(yīng)商也會(huì)適當(dāng)?shù)靥嵘l(fā)價(jià)格。當(dāng)碳限額政策對(duì)于制造商來(lái)說是高碳排放條件時(shí),供應(yīng)商和制造商可以在其利潤(rùn)最大化的基礎(chǔ)上進(jìn)行決策,此時(shí)的批發(fā)價(jià)格處于均衡狀態(tài),不會(huì)隨著碳限額政策的逐漸放寬發(fā)生變化。

從圖1b可以看出,供應(yīng)商融資策略下的減排量大于銀行融資,這是因?yàn)楣?yīng)商融資時(shí),供應(yīng)商降低批發(fā)價(jià)格的行為激勵(lì)了制造商加大減排投入。此外，由于滿足e0

從圖1c可以看出,供應(yīng)商融資策略的生產(chǎn)量高于銀行融資策略,且隨著碳限額政策逐漸放寬,制造商會(huì)增加生產(chǎn)量。這是因?yàn)楣?yīng)商降低批發(fā)價(jià)格激勵(lì)了制造商加大減排投入,此時(shí)制造商也會(huì)增加生產(chǎn)量以獲得更多收益。隨著碳限額政策逐漸放寬,制造商獲得了更多的碳排放空間,制造商也會(huì)增加生產(chǎn)量以獲得更多收益。

碳排放上限對(duì)供應(yīng)商、制造商、供應(yīng)鏈系統(tǒng)利潤(rùn)的影響如圖2所示。

從圖2a可以看出,在低碳排放條件下,因?yàn)殂y行融資對(duì)供應(yīng)商是占優(yōu)的,所以當(dāng)政府收緊碳排放政策時(shí),供應(yīng)商不提供貸款給制造商。因?yàn)楣?yīng)商融資時(shí),供應(yīng)商是減排活動(dòng)的投資者,所以與制造商共擔(dān)市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。因此,在低碳排放條件下,供應(yīng)商為降低批發(fā)價(jià)格,激勵(lì)制造商減排和增加產(chǎn)量,從而導(dǎo)致低碳排放條件下供應(yīng)商的利潤(rùn)相對(duì)銀行融資較低。

在高碳排放條件下,因?yàn)橹圃焐炭梢栽谧畲蠡陨砝麧?rùn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行決策,此時(shí)供應(yīng)商選擇借款給制造商減排,也可以獲得更多的收益,所以碳排放寬松政策下,供應(yīng)商融資時(shí)供應(yīng)商的利潤(rùn)相對(duì)銀行融資較高,該結(jié)論與推論7一致。

從圖2b可以看出,無(wú)論何種碳限額政策,供應(yīng)商融資都是制造商最優(yōu)的選擇。因?yàn)闊o(wú)論是低碳排放條件還是高碳排放條件,在供應(yīng)商融資策略下,供應(yīng)商會(huì)降低批發(fā)價(jià)格,所以減少了制造商的成本支出。但是隨著政府逐漸放寬碳限額政策,制造商的利潤(rùn)逐漸降低,因?yàn)樵诘吞寂欧艞l件下,隨著碳限額政策的逐漸放松,供應(yīng)商會(huì)提升批發(fā)價(jià)格,所以導(dǎo)致制造商的利潤(rùn)逐漸降低。這也說明批發(fā)價(jià)格對(duì)制造商利潤(rùn)的影響超過生產(chǎn)量。因此,制造商在減排和增加產(chǎn)量的同時(shí),也應(yīng)尋找與供應(yīng)商的合作途徑,降低批發(fā)價(jià)格。

從圖2c可以看出,從供應(yīng)鏈系統(tǒng)來(lái)看,供應(yīng)商融資是占優(yōu)的,因?yàn)楣?yīng)商融資是上游供應(yīng)商和下游制造商之間的內(nèi)部融資,供應(yīng)商降低批發(fā)價(jià)格的行為,激勵(lì)了制造商提高生產(chǎn)量,提高供應(yīng)鏈整體的運(yùn)營(yíng)效率,所以在一定程度上緩解了雙重邊際效用。

4 結(jié) 論

本文在碳限額政策下,考慮制造商受到減排資金約束,分別構(gòu)建銀行融資和供應(yīng)商融資策略下的供應(yīng)鏈決策模型,分析了不同碳限額政策對(duì)供應(yīng)鏈的減排與生產(chǎn)決策的影響,并對(duì)2種融資策略下供應(yīng)鏈的決策結(jié)果進(jìn)行了比較。研究結(jié)果表明:

(1) 2種融資策略下,供應(yīng)商和制造商的最優(yōu)決策取決于碳排放上限。當(dāng)政府放寬碳排放政策時(shí),制造商可以在其利潤(rùn)最大化的基礎(chǔ)上進(jìn)行決策;當(dāng)政府收緊碳排放政策時(shí),制造商必須將碳排放上限設(shè)定為排放上限,并根據(jù)碳排放上限最大化其利潤(rùn)。

(2) 銀行融資策略下,當(dāng)政府收緊碳限額政策時(shí),供應(yīng)商會(huì)降低批發(fā)價(jià)格激勵(lì)制造商減排,制造商通過降低生產(chǎn)量減少碳排放,只有當(dāng)單位產(chǎn)品的初始碳排量較低時(shí),制造商才會(huì)考慮加大減排投入,提高減排量;供應(yīng)商融資策略下,無(wú)論何種碳限額政策,供應(yīng)商作為減排活動(dòng)的投資者,均會(huì)降低批發(fā)價(jià)格以激勵(lì)制造商加大減排投資。

(3) 通過比較2種融資策略下減排后的碳排放量發(fā)現(xiàn),銀行融資時(shí)的碳排量小于供應(yīng)商融資,這與綠色信貸政策相符。綠色信貸的目的是嚴(yán)格執(zhí)行碳排放要求,支持企業(yè)發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)、低碳經(jīng)濟(jì)和循環(huán)經(jīng)濟(jì),引導(dǎo)銀行業(yè)金融機(jī)構(gòu)配合國(guó)家節(jié)能減排戰(zhàn)略的實(shí)施。

(4) 從制造商和供應(yīng)鏈系統(tǒng)利潤(rùn)最大化出發(fā),無(wú)論何種碳限額政策,供應(yīng)商融資更占優(yōu);從供應(yīng)商利潤(rùn)最大化出發(fā),供應(yīng)商只有在高碳排放條件才會(huì)借款給制造商。

由此可得如下管理啟示:對(duì)政府而言,政府在制定碳限額政策時(shí),需要考慮企業(yè)當(dāng)前的碳排放水平。當(dāng)企業(yè)目前的碳排放量比較高的情況下,政府在制定碳限額政策時(shí)應(yīng)該適當(dāng)放寬,否則,由于巨大的減排壓力,企業(yè)可能會(huì)退出市場(chǎng);當(dāng)企業(yè)目前的碳排量比較低時(shí),收緊的碳限額政策更能引導(dǎo)企業(yè)減排。對(duì)于企業(yè)而言,加強(qiáng)上下游企業(yè)間的合作更有利于應(yīng)對(duì)碳排放政策的壓力。

此外,本文只考慮了單個(gè)供應(yīng)商和單個(gè)制造商組成的供應(yīng)鏈系統(tǒng),市場(chǎng)需求是確定型的,在實(shí)際情況中,存在多供應(yīng)商和多制造商組成的更復(fù)雜的供應(yīng)鏈系統(tǒng),市場(chǎng)需求也是隨機(jī)的,這些都是下一步的研究方向。