考慮消費者低碳偏好和碳稅的供應鏈企業決策研究

郎瑋

摘要：本文將研究由單供應商與單制造商構成的單周期供應鏈。充分考慮消費者的低碳偏好，分別建立有無碳稅政策影響的決策模型，提出各企業的定價和碳減排策略。通過分析模型，探究了低碳偏好系數、碳稅稅率對于制造商決策的影響。研究發現碳稅和消費者低碳偏好的增加可以在一定程度上減少產品的單位碳排放量，利潤卻有不同幅度的下降。

Abstract： This paper studies the single-cycle supply chain composed of single-supplier and single-manufacturer. Taking full account of the low-carbon preferences of consumers， this paper respectively establishes a decision-making model with or without the impact of carbon tax policy， puts forward the pricing of enterprises and carbon emission and reduction strategy. By analyzing the model， the influence of low-carbon preference coefficient and carbon tax rate on manufacturer's decision-making is explored. The study found that the increase of carbon taxes and consumer low-carbon preferences can reduce the unit's carbon emissions to a certain extent， but reduce the profits in a different rate.

關鍵詞：消費者低碳偏好；碳稅政策；企業決策

Key words： consumer low-carbon preference； carbon tax policy； business decision-making

中圖分類號：F274；F275 獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）01-0090-03

0 引言

人類賴以生存的環境正飽受自然災害的威脅，已經影響到正常的生存和發展。研究表明造成氣候變暖的因素大多數是由于人類的行為，必須采取措施進而解決其不利影響。各國政府出臺了相關的行政干預政策和市場約束手段來控制企業的碳排放量。在強制企業減少碳排放方面，碳稅是一個符合企業成本效益的政府政策[1]。我國借鑒其他國家實施碳稅的成功經驗，采取了相應的法規措施，為制造企業發展低碳經濟奠定了良好的基礎。加大碳稅政策的實施，無疑對于企業的管理產生了前所未有的挑戰，不僅要考慮利潤最大、成本最小等目標，同時還要考慮最終產品的碳排放量以及企業在供應鏈中的經營決策問題。調查顯示消費者的環保意識已得到了大幅度的提升，低碳產品頗受歡迎[2]。消費者不僅關心所購買商品的性價比，而且注重所包含的碳排放量，并且愿意為碳減排而支付額外的費用。產品的碳排放量正在影響消費者對于產品的需求，這也是企業在擬定生產經營規劃時必須加以斟酌的問題。作為碳減排的一種重要經濟手段，碳稅政策受到廣大學者的認可，認為其可以提高企業間的競爭成本[3]。王坤[4]在研究碳稅政策影響下企業決策時，將社會福利最大化作為重要目標。Hesieh et al[5]建立了需求不確定條件下多供應商和單制造商的供應鏈定價和數量決策模型。不同的參數對供應鏈成員的影響也進行了先前分析。Ji et al[6]建立了具有碳稅政策和消費者低碳偏好的雙渠道零售供應鏈的碳減排決策模型。由研究成果可以發現，考慮消費者低碳偏好在企業決策中的作用已經相對完善。但是大部分研究假定產品需求與碳排放量無關。在現實當中，低碳偏好的增加會影響產品的效用函數和需求曲線，進而影響到制造企業的經營決策。因此，在碳稅政策下，研究考慮消費者低碳偏好的企業運作具有重要的現實意義。

1 模型構建

1.1 參數設定 參考文獻[7]，假定D=d-KPP-KEE（d，KP，KE≧0），消費者不僅要求產品具有高質低價的特性，還要求其具有更少的碳排放。d為整體市場需求；KP為產品價格受需求的影響系數；P為產品價格；KE為消費者對于產品碳排放量的偏好系數；E為單位碳排放量，它的大小直接影響消費者的效用，從而影響產品的市場需求D。從供應商處購買的原材料單位碳排放量為E0，而最終產品為E（0CW+CM，保證制造商盈利。CS為供應商單位產品的邊際采購成本，假設CS

1.2 無碳稅政策的模型 制造商在生產產品時不受碳排放政策的限制，供應鏈上的各成員秉承自身利益最大化的原則進行決策。由于市場仍存在一部分偏好低碳產品的消費者，所以制造商為了響應這部分市場需求，通過加大減排手段來降低產品的碳排放。

1.2.1 制造商的利潤函數為∏m（P，E）=（P-CW-CM）D-PS（E0-E）2 （1）

化簡得：=-2KP<0；=-2PS<0；==-KE

當Hessian矩陣負定，即PS>KE2/4KP時，最優價格，最優單位碳排放量存在且唯一。

令一階導等于0，聯立求解方程：

最優價格P*=

最優單位碳排放量E*=

將最優解代入利潤函數，得到制造商的最大利潤

∏M*（P*，E*）=

1.2.2 供應商的利潤函數為∏s（CW）=（CW-CS）D（2）

將最優價格和最優單位碳排放量代入公式（2）中，可以得到供應商的新利潤函數為

∏'s（CW）=（3）

化簡求解得：

=；

=

因上文已假設4KPPS-KE2>0，故二階導小于0，存在最優供應商批發價格且唯一。

令一階導等于0，可得最優供應商批發價格

CW*=

將最優解代入公式（3）中，可得供應商的最大利潤為

∏*s'（CW*）=

所以當PS>KE2/4KP時，無碳稅政策影響下制造商的最優價格、最優單位碳排放量；供應商的最優批發價格都存在且唯一，進而得到各自的最大利潤。

1.3 碳稅政策影響的模型 碳稅政策是指政府對企業生產產品過程中所釋放的二氧化碳排放量征收一定比例的碳排放稅，假設這部分費用需要由制造商承擔。

1.3.1 制造商的利潤為

∏M（P，E）=（P-CM-CW）D-PS（E0-E）2-PtED（4）

化簡可得：=-2KP<0；=-2（PS-KEPt）；==KPPt-KE；當PS>KEPt且PS>（KPPt+KE）2/4KP，存在最優價格、最優單位碳排放量且唯一。

令一階導等于0，求解可得：

最優價格P1*=

最優單位碳排放量

E1*=

將最優解代入公式（4），可得最優利潤為

∏M*（P*，E*）=

1.3.2 供應商的利潤函數為∏S（CW）=（CW-CS）D（5）

將最優價格和最優單位碳排放量代入公式（5），可得供應商的最新利潤

∏'S（CW）=（6）

因二階導小于0，存在最優價格、最優單位碳排放量且唯一。

令一階導等于0，可得最優批發價格

CW1？鄢=

將最優解代入公式（6），供應商的最優利潤為

∏*s'（CW*）=

所以當PS>KEPt時，碳稅政策影響下制造商的最優價格、最優單位產品碳排放量；供應商的最優批發價格存在，進而得到各自的最大利潤。

2 數值分析

由上文可知，無碳稅政策影響下制造商最優單位碳排放量E*，碳稅影響下最優單位碳排放量E1*。化簡E1*=，4KPPS-KE2>（4KPPS-KE2）-KPPt（2KE+KPPt），故1/（4KPPS-KE2）<1/[（4KPPS-KE2）-KPPt（2KE+KPPt）]

由題設可知D=d-KPP-KEE>0，P>CM+CW。所以d-KPP>0，d-KP（CM+CW）>0，即[KP（CMKE+4PSE0+CWKE）-dKE]-KPPt[d-KP（CM+CW）]<[KP（CMKE+4PSE0+CWKE）-dKE]故E>E1，表明實施碳稅政策，在一定程度上可以降低企業產品的碳排放量。

為了更加清晰地展現不同參數對供應鏈中制造商各決策的影響變化，擬對以下參數進行敏感度分析。令d=100，KP=2，PS=3，CM=1，CW=2，E0=10。

2.1 無碳稅政策約束情況 令KE∈[1，2]，圖1為低碳偏好系數KE對制造商決策的影響。

由圖1可知，隨著系數KE的增加：①最優價格先下降后上升。在市場初期，當前產品不能滿足消費者的低碳需求，只能通過降價來刺激消費。隨著低碳經濟進程的推進，制造商不得不投入減排技術來進行產品轉型，通過提高售價對消費者進行營銷刺激，來增加收益。②最優單位碳排放量逐漸降低。在沒有碳稅政策的敦促下，制造商同樣會考慮消費者低碳偏好的市場需求，盡可能地采取減排措施來降低產品的碳排放。③利潤卻不斷下降。制造商為了響應低碳產品市場的需求，會通過投資減排來革新產品，這無疑增加了成本，短期內如果不合理制定決策，收益不太樂觀。

2.2 碳稅政策約束情況 制造商的決策不僅受市場中消費者的低碳偏好系數KE影響，還受政府制定的碳稅稅率Pt約束。令KE=1，Pt∈[0.3，0.5]，圖2為碳稅稅率Pt對制造商決策的影響。

由圖2可知，隨著稅率Pt的增加：①最優價格先升高再降低。初期企業會選擇減少產量來降低總碳排放量。市場中產品產量下降，價格相應地有所提高，可是價格戰不是長久之計，所以制造商最終還是會采取行動加大自身的碳排放力度，從而提高產量，價格會出現回彈的趨勢。②最優單位碳排放量不斷降低，效果顯著。碳稅稅率的增高，迫使制造商必須采取減排投資來降低產品的碳排放量，滿足市場的需要，響應國家的號召。③最大利潤有所下降。制造商采取減排手段，無疑增加企業的生產成本，加上低碳產品暫時沒有大肆追捧時，企業會出現收益下降的情況。

給定稅率Pt=0.44，低碳偏好程度KE對制造商決策的影響結論與無碳稅政策時一致。

3 結論

本文考慮消費者低碳偏好的前提下，構建有無碳稅政策影響的一對一供應鏈模型，對兩方的價格、減排策略等信息展開研究。政府碳稅和消費者低碳偏好的增加可以降低制造商的單位產品碳排放量，只是實施碳稅時碳減排效果更顯著，這為政府制定合理的碳稅政策提供借鑒。企業受市場波動和政策影響會采取減排手段來降低產品的碳排放，由于減排投資成本較高，所以不論有無碳稅政策的影響，制造商的利潤都是下降的，但降幅不同。

對于供應鏈中制造商的決策進行分析并初步指導實踐，為今后進一步研究供應鏈上下游企業間的協調問題提供借鑒。但僅考慮一對一的供應鏈模型，實際供應鏈環境多為一對多、多對一、多對多等結構；沒有進行案例實證分析，結論缺乏說服力。

參考文獻：

[1]Chuanxu Wang， Wan Wang， Rongbing Huang. Supply chain enterprise operations and government carbon taxdecisions considering carbon emissions[J]. Journal of Cleaner Production，2017，（151）：271-280.

[2]帥傳敏，張飪坤.中國消費者低碳產品支付意愿的差異分析[J].中國軟科學，2013，28（7）：61-70.

[3]高鵬飛，陳文穎.碳稅與碳排放[J].清華大學學報（自然科學版），2002，42（10）：1335-1338.

[4]王坤，趙道致.差異碳稅下企業的最優生產和減排決策研究[J].軟科學，2014，28（8）：21-25.

[5]Hesieh，C， Chang， Y.L.， Wu， C.H. Competitive pricing and ordering decisionsin a multiple-channel supply chain[J]. Journal of Cleaner Production，2014，（154）：156-165.

[6]Ji， J.， Zhang， Z. Carbon emissions reduction decisions in the retail-/dual-channel supply chain with consumers' preference[J]. Journal of Cleaner Production，2017，（141）：852-867.

[7]熊中楷，張盼，郭年.供應鏈中碳稅和消費者環保意識對碳排放的影響[J].系統工程理論與實踐，2014，34（9）：2245-2252.endprint