基于超標碳排放懲罰因子的成本最優供應鏈模型研究
2016-04-13 05:42:27孫莉，徐琪
北方民族大學學報 2016年2期
孫 莉，徐 琪
(東華大學 旭日工商管理學院，上海200051)
?
基于超標碳排放懲罰因子的成本最優供應鏈模型研究
孫莉，徐琪
(東華大學 旭日工商管理學院，上海200051)
摘要：政府對企業碳排放設置約束和引入超標碳排放懲罰因子雖然提高了企業運營的總成本，但通過靈活設定碳排放標準值和超標碳排放懲罰因子，可以促進企業自發選擇合理的供應鏈組合，有利于整個行業的良性發展，有效降低行業對環境的污染。
關鍵詞：低碳供應鏈；碳排放；優化模型；超標碳排放懲罰因子
2015年12月的巴黎氣候變化大會上，《聯合國氣候變化框架公約》近200個締約方一致同意通過《巴黎協定》，協定為2020年后全球應對氣候變化行動作出安排。我國也作出了“到2030年左右使二氧化碳排放達到峰值并爭取盡早實現，2030年單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降60%～65%，非化石能源占一次能源消費比例達到20%左右，森林蓄積量比2005年增加45億立方米左右”的重大承諾。同時，2015年我國出臺了史上最嚴厲的“新環保法”，對環境保護提出了更嚴苛的要求。因此，企業在低碳經濟條件下尋求可持續發展之路，就必須加強低碳供應鏈建設。本文從成本最優的角度研究在碳排放總量約束和引入超標碳排放因子條件下，企業如何合理搭配傳統供應鏈和低碳供應鏈的使用，并通過構建數學模型，分析一個企業在運用多種供應鏈供貨和碳排放總量雙重約束條件下，如何在不同供應鏈之間分配采購貨物的運輸量問題。
一、碳減排約束機制及低碳供應鏈研究現狀
按照《京都議定書》要求，世界上很多國家相繼制定了一系列碳減排政策和規定，采取了經濟政策和一些行政性法規[1]。在我國，發改委、工業和信息化部、財政部、環保部等部門也陸續出臺了一系列政策，旨在推動企業在提高效益的基礎上，進一步強化節能減排。“十三五”期間，還將通過采取優化產業結構、構建低碳能源體系、發展綠色建筑和低碳交通、建立全國碳排放交易市場等一系列政策措施，確保2030年碳減排目標的實現，形成人與自然和諧發展的現代化建設新格局。
目前，國外對低碳供應鏈理論研究仍在不斷探索中。Carbon Disclosure Project(碳排放披露項目，簡稱CDP)在2011年的供應鏈研究報告中指出，目前西方一些發達國家的大型企業在低碳供應鏈中如何降低外部需求、重新設計產品與服務、以低碳標準選擇供應商、低碳貫穿供應鏈所有環節等方面達成了共識。而國內關于低碳供應鏈的研究大都圍繞概念層面開展，低碳供應鏈被認為是將低碳、環境保護思想融入到所有的物流和供應鏈環節之中，形成從原材料采購到營銷，從產品設計和生產到回收和生命周期支持的完整的綠色供應鏈體系。崔立民分析了低碳經濟時代綠色供應鏈的基本概念、重要作用及推進綠色供應鏈管理的方法[2]。蔡偉琨討論了低碳供應鏈的應用，重點論述了低碳供應鏈管理的動態特性[3]。陳思源等將碳足跡概念引入供應鏈管理研究領域，分析了供應鏈中碳足跡對運輸、采購等策略的影響[4]。盛麗穎通過對我國宏觀環境、財力、技術和體制保障的分析，討論了通過推行征收碳稅財政政策，進一步推動碳減排的可行性[5]。趙道致通過對在低碳經濟背景下引入碳排放稅及消費者低碳偏好，對供應商主導的二級供應鏈減排博弈開展研究，并采用數值實驗展開分析，證實了征收碳稅對于控制碳排放總量的有效性[6]。李劍等通過建立數學模型分析了政府碳稅政策杠桿運用對企業供應鏈成本的影響[7]。于維生等通過構建政府和企業三階段博弈模型，重點闡述了碳稅政策對企業最優低碳技術水平、消費者收益和社會總福利水平帶來的影響[8]。俞業夔等通過邊際分析的方法，研究了基于數量控制的碳交易和基于價格控制的碳稅對中國碳減排的影響，得出在我國短期內實行碳稅政策，更符合未來中國的情況，對未來中國碳減排政策的確立和實施有一定參考意義[9]。林金釵等認為低碳供應鏈的實現，既要從供應鏈碳排放的測度出發，還要從供應鏈內外兩個方面同時進行“雙重減排”[10]。王愛國等提出應該同時采用開征碳稅和建立碳交易市場兩種碳減排政策，積極推進各種碳減排政策的國際協調與趨同，搶占未來經濟社會發展的制高點[11]。總體而言，這些研究做出了有益探索，然而在低碳供應鏈體系的整體評估，推行低碳供應鏈管理的重要性，低碳供應鏈管理的方法與手段，尤其是對低碳供應鏈的績效考核與評價等方面上，缺乏具體、系統的研究。
二、模型設計
隨著一系列的碳減排措施的實施，企業面臨著經濟成本和碳排放限額的雙重壓力，企業在經營中必須平衡好兩者的關系，才能做到統籌兼顧。要解決這個矛盾，可以構建一個數學規劃模型，分析一個企業在運用多種供應鏈供貨的情況下，通過對碳排放總量的約束，如何在不同的供應鏈之間恰當地分配采購貨物的運輸量，從而既能使運營成本盡量降低，又能達到政府規定的碳排放目標。我們可以采用二分法建立一個模型對此加以分析，假定在碳排放不超標和運輸量一定的條件下，某企業共有n條供應鏈，這些供應鏈可包括傳統供應鏈和低碳供應鏈，貨物可通過任一條供應鏈進行運輸，優化的目標是使總的供應鏈經濟成本最低，最優解為各供應鏈的最優供貨量。
模型表示為以下形式：
Qi≥0,i=1,2,…，n
優化后的模型如下：
Qi≥0,i=1,2,…，n
其中，c0表示，當企業碳排放超過政府規定的標準值L后，對于超標排放值進行額外征收環境污染費率，即超標碳排放懲罰因子。
三、計算分析
我們考慮僅有兩條供應鏈(i=1,2)的運量分配優化問題：一條是傳統供應鏈，單位貨物運輸成本c1低，單位運量碳排放量e1高；另一條是低碳供應鏈，單位貨物運輸成本c2高，單位運量碳排放量e2低，即有c1
分別令c0=0.45，c0=0.5，c0=0.55，c1=10，c2=20，e1=30，e2=10，Q0=20，將L從600按步長50逐漸遞減到200，可分別解得在不同碳排放限額條件下，各自對應的最優分配運量Q1*、Q2*和總成本TC的變化。分別以L=400，L=350，L=300，e1=10，e2=20，e1=30，e2=10，Q0=20，將e0從0.55按步長0.5逐漸遞減到0.45，可分別解得各自對應的最優分配運量為Q1*、Q2*和總成本TC。
通過以上計算分析，我們可以得出如下結論。
1．通過引入超標碳排放懲罰因子c0，政府可以改變強制限定企業碳排放的硬手段，而是分階段靈活設定超標碳排放懲罰因子c0和對企業設定的碳排放標準值L，逐步讓企業自發選擇更為環保的新型供應鏈組合，以期逐步達到低碳排放的目的。
2．當政府的碳排放總量限額L比較高，而超標碳排放懲罰因子c0也較高時，企業面臨的環保壓力較低，就可以比較多地選擇傳統供應鏈供貨，而較少選擇或完全不選擇低碳供應鏈供貨。當政府的碳排放總量限額L逐漸降低，超標碳排放懲罰因子c0也較低時，企業生產運營成本增加，考慮到經濟效益的因素，企業就必須減少選擇傳統供應鏈供貨，轉而增加低碳供應鏈供貨。當政府的碳排放總量限額L很低時(例如L=200)，企業就不能選擇傳統的供應鏈進行供貨，只能全部選擇低碳供應鏈進行供貨。而當超標碳排放懲罰因子c0設置過低時，由于對企業成本影響很小，企業仍會優先選擇高碳排放的傳統供應鏈，有利于降低運營成本，但不利于環境保護。
3．引入超標碳排放懲罰因子c0后，不僅可以達到限制企業碳排放的目的，政府還可以將c0作為征收碳稅稅率的重要指標。政府在制定碳減排政策時雙管齊下，同時采取碳減排限額和征收碳稅的辦法，一方面增加了政府的財政收入，并將財政收入更多地投入到高科技、低能耗、服務型產業中去，優化產業結構，降低化石能源的消耗，降低碳排放；另一方面也會推動企業從持續穩定發展和提高競爭力的角度考慮，進一步加大技術改造力度，積極節約能源，提高能源利用效率，優化資源配置，更多地選擇低碳供應鏈。
可以預見，在今后比較長的一段時間內，傳統供應鏈模式將與低碳供應鏈模式并存。因此，一方面，企業必須平衡好傳統供應鏈與低碳供應鏈的關系，進一步加大技術改造投入，優化資源配置，降低能耗，提高資源利用率和能效，提高企業單位生產率，降低運營成本；另一方面，企業也要嚴格執行國家碳排放政策，逐步選擇以低能耗、低污染和低排放為基礎的綠色供應鏈，合理規劃物流配送路線，實現企業低碳供應鏈的最優化運作，達到企業效益的最大化。
參考文獻：
[1]周新軍.國內外碳排放約束機制及減排政策[J].當代經濟管理, 2013(5).
[2]崔立民.低碳經濟時代綠色供應鏈管理研究[J].中國商貿，2012(19).
[3]蔡偉琨,毛帥,蔡友霞.低碳供應鏈發展的企業戰略探析[J].企業活力, 2011(10).
[4]陳思源,董敏,王京安，等.基于碳足跡的供應鏈管理研究與思考[J].生態經濟,2011(7).
[5]盛麗穎.中國碳減排財政政策實施的可行性分析[J].財會研究，2011(13).
[6]趙道致.考慮碳稅征收的供應鏈縱向減排博弈研究[J].標準科學，2013(11).
[7]李劍,蘇秦.考慮碳稅政策對供應鏈決策的影響研究[J].軟科學，2015(3).
[8]于維生,張志遠.中國碳稅政策可行性與方式選擇的博弈研究[J].中國人口·資源與環境，2013(6).
[9]俞業夔,李林軍,李文江,等.中國碳減排政策的適用性比較研究[J].生態經濟，2014(5).
[10]林金釵,祝靜,代應.低碳供應鏈內涵解析及其研究現狀[J].重慶理工大學學報，2015(9).
[11]王愛國,王一川. 碳減排政策的國際比較及其對中國的啟示[J].江西財經大學學報，2012(5).
【責任編輯馬明德】
中圖分類號：X196
文獻標志碼：A
文章編號：1674-6627(2016)02-0135-03
作者簡介：孫莉 (1975-)，女，山東曹縣人，東華大學旭日工商管理學院博士生，主要從事低碳供應鏈研究；徐琪(1964-)，女，浙江臺州人，東華大學旭日工商管理學院教授，博士生導師，主要從事物流與供應鏈系統研究。
收稿日期：2015-12-22
