低碳經濟視角下企業供應鏈運作優化

河海大學商學院魏營

低碳經濟視角下企業供應鏈運作優化

河海大學商學院魏營

為了確定分散決策情況下供應鏈中各主體的最優決策，本文基于生產商和零售商構成的二級供應鏈系統，以制造商為中心建立兩個博弈模型：模型一分析供應鏈中引入碳交易后對零售商訂貨量的影響；模型二定量分析生產商的碳排放交易對生產成本的影響。結論表明碳交易權的交易會帶來企業生產成本的變動，但低碳產品的適當推廣可以完善企業的產品思考模式，挖掘產品的附加價值。

低碳產品推廣 分攤比例 減排投資 碳交易

一、引言

由于全球變暖的影響，世界經濟低碳化已是大勢所趨。英國是低碳理念的提出和倡導者，歐盟、日本均提出了碳減排目標，歐盟建立了商業化的排放交易機制（ETS），美國通過了《美國清潔能源安全法案》。在中國，生產制造型企業也面臨著越來越大的碳排放限制，碳排放權成為了企業的重要的成本構成因素之一。同時，民間組織和消費者對環境問題和碳排放問題的關注己經超出以往任何時代，消費者更傾向于購買碳排放量較低的產品，低碳產品正在獲得越來越多的競爭優勢。在此背景下，碳排放權作為一種資源加入到供應鏈中，將改變企業的利潤函數。供應鏈中的上游制造商既要考慮市場對低碳產品的需求，又要充分考慮低碳決策對產品成本的影響。低碳策略對制造商的產品提出了新的成本要求和新的市場推廣要求。

二、文獻綜述

全球變暖等環境問題的加重，使各國對于減排達成了共識，并結合本國國情制定了減排目標。但因減排成本的差異，減排技術落后、成本較高的國家更傾向于去購買他國的碳排放權，碳排放權交易市場由此產生。宏觀層面上，KatrinRehdanza和Richard S.J.Tola（2005）建立了兩國間的博弈模型，對不同的監管政策以及碳效率投資效益進行評估；Haurie等（2008）基于動態博弈模型分析了碳排放交易市場中國家間的戰略競爭，著重研究了俄羅斯與中國間關于碳排放權交易的競爭，比較分析了俄羅斯進行戰略壟斷時的交易情況；Cramton、Kerr和Knut（2002）基于碳排放配額分析了企業的減排成本與經濟效益間的關系，以及碳交易對不同行業的影響；Streimikiene和Roos等（2009）分析了歐盟溫室氣體排放交易（GHG）在波羅的海各國的執行及排放交易結果，以供之后的排放交易期間參考借鑒。微觀層面上，企業為符合國家的減排政策，降低碳排放，各企業之間也存在碳排放權的交易，擁有多余配額的企業可以將碳排放指標出售給無法達成減排要求的企業，整體上減少減排投資，降低生產成本。中外學者碳排放權的研究多集中于碳排放權的初始分配和二級市場交易等方面。Muller等（2002）通過一系列實驗，對不同結構的市場模擬了碳排放權雙向拍賣機制，發現了雙向拍賣方式受到市場勢力的影響。Parry（2003）考慮產品的市場效應，發現排污權交易能更好地刺激企業在污染治理和提高治污技術方面投入資金。趙道致、呂金鑫（2012）提出了供應鏈整體低碳化策略，并進行了基于多Agent的碳排放權交易機制建模仿真。

目前，大多數學者主要從宏觀視角運用博弈論等方法對碳排放權交易市場中經濟體間的戰略競爭與合作進行研究，以及規范交易制度，設計交易機制。少數學者采取實驗與建模仿真等方法，從微觀視角研究碳排放權的定價與配額等問題。少有研究基于碳交易對供應鏈的影響分析以低碳為導向的制造商的產品策略，對供應鏈中碳足跡追蹤不足。故在微觀二級供應鏈的基礎上，本文通過對制造商生產成本、減排投資和宣傳成本分攤比例的分析，從而指導了供應商產品的低碳推廣策略以及碳交易策略，對于實際中的制造商的生產經營活動有一定的參考意義。

三、模型假設

由于市場需求具有隨機性，生產商將根據零售商的訂貨量組織生產活動?；陬I導者-追隨者博弈模型研究生產商和零售商之間的博弈過程。模型中，領導者是生產商，追隨者是零售商，追隨者根據領導者給出的契約參數做出最優決策?？勺饕韵录僭O：

H1：假設博弈雙方完全理性，均以自身利益最大化為目的作最優決策

H2：假設單位產品零售商批發定價為W，生產商生產成本為C

H3：假設零售商單位產品銷售定價為P，向生產商訂購產品數量為Q，未售出產品單位殘值為V

H4：假設貨源充足，博弈雙方均不會出現缺貨產生的懲罰成本

H5：假設零售商宣傳成本為K，生產商減排水平為I

依據常識設定其滿足條件：P＞W＞C＞V

生產商需采取減排措施降低產品的單位碳排放量來使自己符合政府的政策要求；而下游的零售商需要將上游生產商減排后生產的低碳產品的相關消息告知消費者，并進行促銷。市場對低碳產品的需求是隨機和不確定的，零售商的宣傳力度以及生產商的減排投資額均會對需求產生影響。即生產商進行減排投資的目的是生產綠色低碳的產品，零售商進行產品宣傳的目的是減少因信息不對稱所造成的損失，擴大產品需求。零售商需求函數可設為：

其中，N表示零售商的市場容量，b=N-N0，其中N0表示供應鏈中各主體均未進行減排努力時零售商的需求，α，γ表示零售商和生產商的減排措施對零售商市場需求的影響系數，其系數均為正值。

零售商的市場需求是不確定的，因此假設文中產品的實際市場需求為D（I，K）與均值為μ=1的正隨機變量X的乘積，X的分布函數為F（X），概率密度函數為f（X）。則零售商的產品需求的概率密度函數為：

其中，當需求確定為D（I，k）時，隨機變量X的條件概率密度函數用f（x|D（I，k））表示。另外，生產商需要分攤部分零售商的宣傳成本，激勵零售商宣傳低碳產品，擴大產品的市場需求。假設生產商對零售商宣傳費用的分攤比例為λ，則生產商分攤的宣傳成本為λk，零售商投入的宣傳成本為（1-λ）k。

四、模型的建立及求解

（一）制造商低碳決策對下游零售商的影響根據上文，生產商的期望收益函數可表示為：

當博弈雙方處于分散決策情況下時，由上文可得博弈中領導者是生產商，追隨者是零售商，在此情景下，生產商和零售商依次做以下決策：首先生產商確定在該銷售季節的減排投資額I，然后根據生產商的減排水平，零售商對宣傳費用k和產品訂購量q做出決策。

分散決策情況下，為確定博弈均衡，零售商需要基于生產商給定的減排水平決策產品的最優訂貨量以及宣傳費用。當零售商利潤達到最優時，由其收益函數可得：

所以存在q使得∏R（k，q）達到最優；

令其一階導數等于零可得：

將（6）代入零售商利潤函數中得：所以存在k使得∏R（k，q）達到最優。

綜合（a）（b）（c），低碳經濟環境下，當供應鏈的主導者為生產商時，零售商會受生產商減排投資額的影響，并最終在訂購量和宣傳費用等方面做出對生產商最有利的決策。同時，如果生產商提高自己在低碳產品宣傳費用中的分攤比例，有利于獲取競爭優勢，使得零售商提高對自己的訂貨量。

（二）制造商的低碳決策成本分析為了探究制造商用于對于低碳生產的投入I進行定量分析，筆者抽象出以下碳來源模型，來作為分析制造商碳交易行為的基礎：

假設生產商為排放依賴型，在供應鏈模型中引入碳排放限額與交易。在碳排放限額與交易市場中，企業的生產決策受到排放許可的影響。若企業的碳排放配額無法滿足生產所需，為避免法律制裁，企業必須通過碳排放權交易市場，向綠化組織或其他企業購買額外的排放配額。而一些企業通過生產、凈化環節的技術革新或綠色造林等方法，排放許可產生盈余，則可通過碳排放權交易市場出售排放許可盈余，形成排放權供應商。

圖1 企業碳來源模型

在兩階段排放依賴型供應鏈中，供應鏈各方根據自己利潤最大化原則作出各自的最優決策。排放權供應商可視為“生產”排放權，設排放權的單位生產成本為ce。排放權供應商向排放依賴型生產商出售排放權，從自身利潤最大化角度出發，制定最優定價決策，設每單位排放權的銷售價格為we，且we>ce。

排放依賴型生產商綜合考慮排放權供應商提供的排放權價格及自身的情況制定最優的生產決策，即最優產量，設產成品的最優產量為q0，產成品的市場價格設為p0，產品的傳統生產成本設為c0。前文提到，將排放限額引入供應鏈中，排放權將作為一種生產要素，對企業的生產決策產生影響。每單位產品的生產均會產生相應的排放量，設單位產品產生的排放量為e，則生產q0單位產品產生的總排放量為eq0。排放依賴型生產商有三個排放權來源，分別是政府配額、排放權供應商處購買和凈化處理。在每一個生產周期從政府獲得的排放配額為Cg，企業購進排放凈化設施，凈化設施的凈化水平設為α，運用該凈化設施單位排放權的凈化處理成本為c（α），企業的排放物通過凈化處理的數量為E（p），因凈化設施的使用而節約的排放量為αE（p），若經過凈化處理后，企業仍無法滿足自身生產所需，則要通過市場交易平臺向供應商購買排放權配額，設為Et，則Et=（eq0-Cg-αE（p））。生產商的總排放量不應超過這三種渠道獲得的排放權。

本文考慮排放依賴型生產商為能源密集型產業，是壟斷性或寡頭性質行業的企業，是產品市場價格的制定者，價格只與產量有關：p（q）=k-αq。

簡單考慮產品的傳統生產成本、排放的凈化處理成本和排放權購買成本，排放依賴型生產商的凈利潤為：

碳排放剛剛好滿足生產所需最佳，否則無論不足還是有盈余都會造成浪費，因此：

則排放依賴型生產商在排放權市場上需從排放權供應商處購買的排放許可量為：

導入凈利潤方程可得：

政府配額是國家環保部門依據規定制定，免費向排放依賴型生產商發放，非企業自身可以控制，只能被動接受，而其他兩種處理方式，選擇凈化處理或向排放權供應商購買，企業可以根據自身情況選擇，決定用于凈化處理的排放物數量E（p）和向排放權供應商購買排放權的數量Et。設購買單位排放權和用凈化設備獲得單位排放節約的效果等同，則企業從供應商處購買單位排放權的成本為we，自身通過凈化水平為α的凈化設備凈化E（p）單位排放物所產生的處理成本為c（α）E（p），排放權節約αE（p），則單位排放權節約的凈化處理成本為c（α）/α。

由此有以下三種情況：

代入利潤表達式得：

此時購買排放權和凈化設備投入的經濟效果是一致的，E（p）可?。?，eq0］中的任意值。利潤表達為：

此時制造商傾向直接向排放權供應商購買。此時排放依賴型生產商的利潤函數同式（20）相同，在此產量決策下，排放依賴型生產商的利潤水平如式（22）。具體結果小結見表1。

表1 影響程度及最優銷量

從以上分析可知，排放依賴型生產商的生產周期到來時，線性需求函數參數確定，政府配額確定，產品的傳統生產成本，凈化設備一旦購置，其凈化能力及凈化成本也固定，則排放依賴型生產商的最優產量決策與排放依賴型生產商提供的排放權批發價有關，因此生產商會密切關注排放權供應商提供的排放權價格，根據排放權供應商的定價策略作出相應的最優決策

五、結論

綜上所述，碳交易權的交易會帶來企業成本的變動，產生碳成本；同時企業產品的低碳特點也是一個賣點，采用適當的產品推廣策略可以挖掘產品附加價值，從而構成自身完整的產品思考模式。本文在構建模型時只考慮了單個生產商和零售商，現實中生產商不止一個，而零售商之間存在競爭與合作的關系，他們的宣傳行為存在收益共享性；此外，在構建模型二時假定政府配額為定值，實際政府配額會受多種因素影響；因此，綜合考慮影響企業碳交易量的因素之間的動態變化以及變量之間的相互影響，引入契約模型再三級供應鏈模型的基礎上分析下游零售商對制造商的策略反饋行為是未來的研究方向。

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（編輯杜昌）