碳交易風險下供應鏈企業低碳技術采納決策框架研究

丁志剛++蔡小哩++鄒非凡

摘 要：由于碳交易市場中碳交易價格存在較大波動，供應鏈企業低碳技術采納投資面臨收益不確定風險，考慮供應鏈內部成員間的競爭等特征，提出實物期權與博弈理論相結合的期權博弈決策框架，該決策框架為供應鏈企業采納低碳技術提供了科學決策的方法論。

關鍵詞：期權博弈；供應鏈；低碳技術；采納決策

0 引言

作為能源消耗和碳排放的大國，我國已經在2011年正式啟動了碳交易試點，政府期望利用市場機制激勵此類碳排放重點部門研發和采納低碳減排技術，破解資源環境約束難題。碳交易政策已逐漸成為推動企業減排的重要手段，已顯著改變企業的運營成本和收益構成，對企業投資決策產生重要影響。企業投資采納低碳技術要綜合考慮減排效率和低碳產品銷售效果，需要供應鏈上下游企業聯合起來協同決策。在碳交易政策下，供應鏈企業采納低碳技術的收益受到很多因素影響，比如碳價格波動、消費者環保意識、供應鏈企業間的競爭，從而面臨投資決策壓力。由于碳交易政策在國內剛起步實施，碳交易價格波動劇烈，消費者對低碳產品的偏好也不明朗，企業采納低碳技術面臨巨大的不確定風險。不確定風險會推遲企業采納低碳技術的意愿，對低碳經濟發展產生負面影響。因此，如何評估碳交易政策帶來的不確定風險，加強供應鏈協同合作，成為企業低碳技術采納決策亟待解決的現實問題。

1 碳交易風險對企業低碳技術采納決策的影響

聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）在研究報告中強調，技術是解決環境問題的決定因素，超過其他所有驅動因素加總。隨著碳交易政策的推廣實施和低碳經濟的快速發展，低碳技術已成為企業重要的投資領域，低碳技術投資與采納決策也成為了新興的研究領域。在碳交易政策下，影響供應鏈企業低碳技術采納收益的風險主要有兩個方面：一是來自供應鏈外部的市場不確定風險，二是來自供應鏈內部企業間的競爭風險。

碳交易市場對低碳技術投資決策產生重要影響，主要原因是碳交易市場中碳排放權價格的波動會影響低碳技術采納的收益水平。企業采納低碳技術獲得的碳減排量，其價值與碳交易市場中碳交易價格息息相關。碳交易市場與普通市場一樣，有市場價格（碳排放權交易價格）信號對資源進行分配，但受到碳限額分配制度的影響較大，同時也受到石油、天然氣、煤炭和電力價格以及大氣溫度、股票市場等因素影響，導致碳價格的非線性特征十分明顯。如果碳排放權價格波動巨大，企業不能客觀評估投資價值，會認為采納低碳技術的收益沒辦法保障，會導致企業普遍推遲采納低碳技術。

供應鏈內部企業存在不同的地位，除了考慮低碳技術自身和產品市場的不確定性因素之外，供應鏈企業采納低碳技術還要考慮收益在企業間的分配。一般情況下，制造商比零售商減排效率高，所以低碳技術采納投資主要在制造商負責實施。在低碳產品銷售中，零售商低碳促銷投資對消費者影響更大。因此，制造商與零售商各有所長，存在能力互補性。如果一方投資，而另一方不參與投資，則存在搭便車現象，也不利于整體優化。因此，供應鏈協同決策是獲得供應鏈整體優化的前提保障。然而，協同決策獲得的溢出收益如何分配，將取決于供應鏈企業的主導地位和各自的討價還價能力。

2 基于期權博弈的供應鏈企業低碳技術采納決策框架

實物期權理論是投資決策研究中應用較為廣泛的基礎理論之一，相比傳統的投資理論，如凈現值法、回收期法、內部收益率法等，實物期權理論對投資活動的不可逆性、不確定性及時機選擇等問題的研究更具有適用性。Dixit和Pindyck成功運用實物期權理論對投資的不可逆性、投資回報不確定和投資時機的可延遲性開展研究。

期權博弈理論與方法主要解決供應鏈企業低碳技術采納投資價值最大化以及最佳采納時機的問題，期權博弈決策框架包括決策背景描述、問題假設和變量設置；運用數學模型評估低碳技術采納投資收益不確定的一般實物期權價值；建立供應鏈成員的收益函數并推導供應鏈博弈均衡解；確定最優采納門檻（碳價水平）和低碳技術采納水平；給出低碳技術采納決策建議等5個步驟。

第一步，供應鏈低碳技術采納的環境描述與模型假設。首先描述供應鏈的組成結構和主導者，以及宏觀政策和市場條件，此外，還需要給出企業低碳技術采納的參數設置，比如低碳技術采納中的碳減排率、碳交易價格、銷售收入等諸多變量。

第二步，低碳技術采納收益不確定性的價值評估。由于碳交易價格隨機波動，假設碳價格服從某種隨機分布且低碳產品的市場需求與低碳技術水平以及低碳促銷水平具有某種函數關系，建立包括低碳產品銷售收入、碳交易收益、產品制造成本、低碳技術采納成本以及低碳促銷成本等部分組成的供應鏈低碳技術采納期望收益函數模型，即一般期權價值模型。

第三步，建立供應鏈各成員的投資收益函數并推導博弈的均衡解。根據碳價服從的隨機分布，建立基于實物期權的供應鏈各成員企業低碳技術采納收益函數，在此基礎上著重討論供應鏈企業競爭關系對采納決策的影響。若事先沒有給定誰是領導者，誰是追隨者，對于由由制造商和零售商組成的二級供應鏈而言，存在兩種競爭結果：制造商主導和零售商主導。根據這兩種情境，以供應鏈契約為主要協調手段，分別構建碳交易政策下制造商主導和零售商主導低碳投資的Stackelberg博弈模型，并推導出均衡解。

第四步，分析最優投資門檻和低碳技術采納水平。在制造商主導情形下，由于低碳產品需求受零售商的促銷努力影響，制造商需考慮如何制定契約激勵零售商提高低碳促銷投資水平并實現供應鏈協調，契約內容將約定制造商低碳技術采納水平、零售商對低碳產品的促銷水平以及碳排放權收益分成比例，構建供應鏈企業收益函數模型，求解推導過程應先由制造商決定低碳技術水平和碳排放權收益分成比例，再由零售商決定促銷水平。在零售商主導情形下，由于生產低碳產品需要制造商采納低碳技術，零售商則需考慮激勵上游制造商提早采納低碳技術的契約手段。假設模型以零售商低碳促銷水平、制造商低碳技術采納水平和碳排放權收益分成比例為決策變量，以供應鏈企業收益為目標函數，模型的博弈均衡推導應先由零售商決定促銷水平和碳排放權收益分成比例，再由制造商決定低碳技術水平。

第五步，低碳技術采納投資優化策略與建議。利用已建立的模型，推導供應鏈節點企業的最大期權價值和最優采納時機，驗證已建模型的有效性。進行敏感性分析，得出碳價格風險水平和消費者低碳偏好程度與低碳技術采納時機和期望總收益的關系，總結其管理含義，為優化低碳技術采納投資提供參考。

3 結語

在碳交易政策下，供應鏈企業采納低碳技術的投資風險主要包括兩個：一是由于碳交易市場中碳交易價格波動帶來的投資收益不確定性；二是低碳技術減排效果不確定性對于企業投資收益的影響。不確定性因素會導致投資決策的延遲，因此，供應鏈企業在低碳技術采納投資決策中要考慮到不確定性因素對于投資決策產生的影響。另一方面，供應鏈企業間存在競爭合作關系，企業采納低碳技術時需要上下游企業協同合作，在面對收益分配時會產生競爭，需要評估競爭與合作產生的收益，以及合理的協調契約。碳價格波動使得低碳技術采納投資蘊含期權價值，而供應鏈企業間競爭情形包含博弈成分，因此，在同時考慮碳交易風險因素與供應鏈內部企業間競爭情形下，非常適合運用實物期權與博弈理論來解決收益不確定性以及競爭風險下供應鏈企業低碳技術采納投資決策優化問題。

基金項目：紹興市哲社科規劃重點課題（135090，135092）；國家大學生創新訓練項目（201510349013）；浙江省大學生科技創新活動計劃暨新苗人才計劃（2015R428021）；紹興文理學院科研啟動項目（20155023）。