碳稅與補(bǔ)貼政策下三級供應(yīng)鏈的減排合作研究

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(重慶大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與工商管理學(xué)院，重慶 400044)

1 引言

近年來霧霾天氣一直不斷侵襲我國，根據(jù)北京和廣州市環(huán)保局關(guān)于當(dāng)?shù)豍M2.5最新來源的數(shù)據(jù)披露顯示，工業(yè)源和機(jī)動(dòng)車尾氣是本地PM2.5的主要來源，對此環(huán)保部門表示將繼續(xù)積極推動(dòng)公路運(yùn)輸轉(zhuǎn)為鐵路運(yùn)輸，淘汰老舊、黃標(biāo)車，開展柴油貨車超標(biāo)排放專項(xiàng)整治等一系列降低車輛尾氣排放的措施，力爭打贏“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”。

目前不少學(xué)者研究了碳稅環(huán)境下供應(yīng)鏈企業(yè)的減排行為，Baranzini等[1]研究了碳稅對制造商企業(yè)的生產(chǎn)方式與社會(huì)環(huán)境的影響。Baker和Shittu[2]分析了碳稅對企業(yè)研發(fā)投入與減排決策的影響。Wang等[3]采用分散與集中方式下的二級供應(yīng)鏈與政府之間的三級斯坦克伯格博弈模型檢驗(yàn)了碳稅的效果，認(rèn)為集中式供應(yīng)鏈比分散式供應(yīng)鏈更有利于企業(yè)和政府。張漢江等[4]考慮了二級供應(yīng)鏈中的減排研發(fā)問題，認(rèn)為合理的碳稅稅率不僅有利于供應(yīng)鏈合作減排研發(fā)，還能使得減排量達(dá)到最優(yōu)。熊中楷等[5]研究了碳稅與消費(fèi)者環(huán)保意識在兩種渠道下對供應(yīng)鏈排放的影響后指出，為降低制造商的單位碳排放應(yīng)針對制造商的不同類型制定不同的碳稅。張盼和熊中楷[6]假設(shè)在碳稅環(huán)境下生產(chǎn)商可以選擇普通生產(chǎn)或低碳生產(chǎn)，政府將給予采取低碳技術(shù)的生產(chǎn)商以固定補(bǔ)貼，研究發(fā)現(xiàn)只有在補(bǔ)貼與消費(fèi)者意識較大時(shí)，生產(chǎn)商才會(huì)采取多技術(shù)生產(chǎn)且碳稅對于排放的影響是線性的。

在供應(yīng)鏈合作方面，趙道致等[7]考慮了供應(yīng)鏈上下游企業(yè)減排合作效果的跨期性和低碳產(chǎn)品需求的特征，研究了單個(gè)供應(yīng)商和制造商的長期合作問題，研究發(fā)現(xiàn)合作減排不僅能提高產(chǎn)品的減排量，整個(gè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)的利潤也都實(shí)現(xiàn)了協(xié)調(diào)。程永宏和熊中楷[8]研究了碳稅政策下制造商和零售商的最優(yōu)減排和定價(jià)策略后認(rèn)為分散決策模式存在“雙重邊際效應(yīng)”，可以通過兩部定價(jià)合同實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)。周艷菊等[9]研究了兩種廣告契約對供應(yīng)鏈最優(yōu)決策及供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)性的影響，發(fā)現(xiàn)單一廣告合作契約不能實(shí)現(xiàn)渠道協(xié)調(diào)，零售商的公平關(guān)切可以在一定條件下改變契約本身的協(xié)調(diào)性。魏守道和周建波[10]在政府征收碳稅的背景下，考慮了二級供應(yīng)鏈的低碳技術(shù)研發(fā)合作與研發(fā)競爭問題，結(jié)果表明研發(fā)合作優(yōu)于研發(fā)競爭且全面合作才是供應(yīng)鏈的最優(yōu)策略選擇。謝鑫鵬和趙道致[11]認(rèn)為二級供應(yīng)鏈上下游企業(yè)間合作領(lǐng)域越廣泛越有利于企業(yè)減排。

在已有與碳排放相關(guān)的運(yùn)作管理模型中，大都針對碳稅政策對企業(yè)減排行為的影響[1～3]，強(qiáng)調(diào)碳稅的合理性[4]與差異性[5]；在合作領(lǐng)域則通過強(qiáng)調(diào)合同[9]或供應(yīng)商特性[10]實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)。上述研究在模型設(shè)定中都將運(yùn)輸過程內(nèi)化[12～14]討論零售商、制造商二級供應(yīng)鏈。鑒于日益嚴(yán)重的交通排放，本文將運(yùn)輸過程作為獨(dú)立的排放環(huán)節(jié)，將二級供應(yīng)鏈拓展到三級供應(yīng)鏈，針對現(xiàn)有文獻(xiàn)忽略運(yùn)輸商能動(dòng)性，注重產(chǎn)品制造排放忽視運(yùn)輸排放，注重減少“源頭排放”忽視“過程排放”等特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)運(yùn)輸商的排放特性與減排能動(dòng)性，在論述過程中突出對“過程減排”的描述，探討了包括制造商、零售商、運(yùn)輸商在內(nèi)的三級供應(yīng)鏈如何通過加強(qiáng)深度合作提升減排效果以及合作行為與碳政策之間的相互作用。

2 模型描述與基本假設(shè)

本文考察了一個(gè)制造商作為領(lǐng)導(dǎo)者，零售商與運(yùn)輸商作為追隨者的三級供應(yīng)鏈系統(tǒng)，其中碳排放主要來自于運(yùn)輸商和制造商, 為了抑制碳排放，政府對于每單位碳排放征收碳稅b，對每單位的減排量發(fā)放補(bǔ)貼i，由于產(chǎn)品單位碳減排量通常是一個(gè)需要在早期決定的長期決策，因此決策順序優(yōu)先于最優(yōu)定價(jià)、訂購決策[15]。在制定出最優(yōu)減排量之后，制造商、零售商和運(yùn)輸商之間就定價(jià)問題展開斯坦克伯格博弈。出于研究需要，本文做出如下假設(shè)：

(1)假設(shè)減排成本函數(shù)為yh2，其中y為碳減排成本系數(shù)，h為碳減排量，隨著碳減排量h的增加，減排成本會(huì)增加得更快且在一定的減排成本下存在最優(yōu)減排量。本文將減排成本看成一次性投資且只與減排量有關(guān)，例如購買新能源車輛，對制造或運(yùn)輸?shù)睦吓f設(shè)備進(jìn)行升級改裝等都屬于此類一次性投資，符合我國現(xiàn)階段減排實(shí)際[11]。

(2)產(chǎn)品需求函數(shù)受到消費(fèi)者環(huán)保意識k的影響，假設(shè)0

3 模型的建立與求解

3.1 分散決策模型

根據(jù)斯坦克伯格博弈的順序采取逆向求解，因?yàn)橹圃焐虨楣?yīng)鏈領(lǐng)導(dǎo)者，所以首先由制造商根據(jù)制造商利潤式?jīng)Q策出最優(yōu)批發(fā)價(jià)

之后運(yùn)輸商將w*代入運(yùn)輸商利潤式?jīng)Q策出最優(yōu)運(yùn)輸價(jià)

最后零售商根據(jù)最優(yōu)批發(fā)價(jià)w*與最優(yōu)運(yùn)輸價(jià)t*決策出最優(yōu)訂購量

3.2 單領(lǐng)域合作模型

單領(lǐng)域合作是指零售商、制造商和運(yùn)輸商在定價(jià)領(lǐng)域按照斯坦克伯格進(jìn)行博弈，但在減排領(lǐng)域以排碳企業(yè)利潤πc最大化決策出各自的最優(yōu)減排量，排碳企業(yè)利潤式為

maxh,lπt=πm+πt=(w-c-be)q+(t-v-bd)·

將斯坦克伯格博弈后的w*，t*與q*代入上式，并分別對其h,l求偏導(dǎo)，聯(lián)立求解可解得單領(lǐng)域合作下的制造商最優(yōu)減排量

與運(yùn)輸商最優(yōu)減排量

3.3 雙領(lǐng)域合作模型

雙領(lǐng)域合作是指零售商，制造商和運(yùn)輸商在定價(jià)與減排雙領(lǐng)域均以全供應(yīng)鏈利潤πs最大化為目標(biāo)對定價(jià)和減排問題進(jìn)行聯(lián)合決策。全供應(yīng)鏈利潤式為

與運(yùn)輸商最優(yōu)減排量

4 模型分析與對比

定理1分散決策下的制造商、運(yùn)輸商減排量小于單領(lǐng)域合作下的制造商、運(yùn)輸商減排量，單領(lǐng)域合作下的制造商、運(yùn)輸商減排量小于雙領(lǐng)域合作下的制造商、運(yùn)輸商減排量。

引理2(1)當(dāng)0I2>I1>0，其中

證明通過比較大小可得，在0

定理2當(dāng)0

定理3單領(lǐng)域合作下的制造商減排量隨著碳稅的提高而減少，隨著補(bǔ)貼的提高而增加，但是減少的程度小于分散決策下的減少程度，增加的程度大于分散決策下的增加程度。

定理4雙領(lǐng)域合作下的制造商減排量隨著碳稅的提高而減少，隨著補(bǔ)貼的提高而增加，但是減少的程度小于單領(lǐng)域合作下的減少程度，增加的程度大于單領(lǐng)域合作下的增加程度。

定理2到4說明，碳稅的提升能夠減少不同合作程度下的制造商減排量但減少的程度隨著合作程度的加深而減??；補(bǔ)貼的提升能夠增加不同合作程度下的制造商減排量并且隨著合作的逐漸加深增加程度也越來越大。

征收碳稅加重企業(yè)負(fù)擔(dān)，在減排技術(shù)一定的情況下，制造商會(huì)通過抑制生產(chǎn)來規(guī)避高碳稅，從而二氧化碳排放量也就相應(yīng)減少，減排量隨之降低。這也是碳稅會(huì)對企業(yè)甚至宏觀經(jīng)濟(jì)造成沖擊的原因。隨著企業(yè)間合作程度的加深，制造商通過與上下游企業(yè)間的協(xié)作能夠在更大的范圍內(nèi)對碳排放做出優(yōu)化安排，從而減少碳稅對于產(chǎn)量的沖擊。例如通過與零售商的合作了解消費(fèi)者的需求偏好增加生產(chǎn)的精確性，加強(qiáng)與運(yùn)輸企業(yè)的銜接減少不必要的庫存周轉(zhuǎn)，從效果上來說這些舉措都將減少不必要的碳排放量，緩解碳稅對于生產(chǎn)的沖擊，因此碳稅抑制生產(chǎn)的效果會(huì)隨著制造商合作邊界的擴(kuò)大而逐漸減小。

另一方面通過對制造商的減排行為進(jìn)行補(bǔ)貼能夠在一定程度上減輕企業(yè)負(fù)擔(dān)，對老舊設(shè)備實(shí)行更新?lián)Q代從而產(chǎn)生更多的減排量。為了獲取補(bǔ)貼，制造商有動(dòng)力對生產(chǎn)車間所有的碳排放源進(jìn)行清查管理，對車間用電等問題做出精細(xì)化安排減少不必要的排放，作為供應(yīng)鏈領(lǐng)導(dǎo)者制造商會(huì)利用自身的地位影響運(yùn)輸商的低碳選擇，擴(kuò)大宣傳低碳產(chǎn)品附加值，培養(yǎng)消費(fèi)者環(huán)保意識增加銷路，從而使得補(bǔ)貼的效果隨著合作的進(jìn)一步加強(qiáng)得到強(qiáng)化。

定理5分散決策下的運(yùn)輸商減排量會(huì)隨著碳稅的提高而減少，隨著補(bǔ)貼的提高而增加。

定理6單領(lǐng)域合作下的運(yùn)輸商減排量會(huì)隨著碳稅的提高而減少，隨著補(bǔ)貼的提高而增加，但是減少的程度小于分散決策下的減少程度，增加的程度大于分散決策下的增加程度。

定理7雙領(lǐng)域合作下的運(yùn)輸商減排量會(huì)隨著碳稅的提高而減少，隨著補(bǔ)貼的提高而增加，但是減少的程度小于單領(lǐng)域合作下的減少程度，增加的程度大于單領(lǐng)域合作下的增加程度。

定理5到7表明，盡管運(yùn)輸排放與制造商排放相比具有檢測困難只能通過能源消耗量間接計(jì)算等特性[16,17]，但是在碳稅與補(bǔ)貼雙機(jī)制下運(yùn)輸排放依然呈現(xiàn)出與制造排放相同的變化趨勢。對運(yùn)輸商來說，提高碳稅加重了企業(yè)負(fù)擔(dān)，運(yùn)輸企業(yè)的碳排放源主要是汽車尾氣。在車輛運(yùn)輸中由于路況，天氣等突發(fā)性因素和不可抗力制約著運(yùn)輸減排的深入開展，碳稅的加重會(huì)使得運(yùn)輸商不得不放棄選擇一些大排放重型車而選擇一些車型較小燃料較清潔的車輛來規(guī)避碳稅，造成一定的運(yùn)力浪費(fèi)。在極端情況下，運(yùn)輸商可能選擇不出車以規(guī)避高碳稅，因此碳稅越高，減排量越小。而減排補(bǔ)貼的發(fā)放能夠幫助企業(yè)快速累積資金用以更新車輛能源，提高能源的燃燒效率或是安裝車載檢測系統(tǒng)，尾氣凈化裝置等釋放部分運(yùn)力，增大減排空間。并且為了獲得減排補(bǔ)貼，運(yùn)輸商將主動(dòng)對不同運(yùn)輸任務(wù)與車輛之間進(jìn)行匹配避免空載超載等因素造成的不必要排放，因此減排補(bǔ)貼的提升有利于運(yùn)輸商增大減排量。

另外，不必要的排放可以通過與上下游企業(yè)之間的溝通協(xié)作消弭于無形，如零售商增加倉儲放棄“JIT”物流模式，制造商提前告知運(yùn)輸商貨物的性質(zhì)、數(shù)量使其能夠提前安排調(diào)度合適的車輛進(jìn)行運(yùn)輸，制造商與運(yùn)輸商分享實(shí)時(shí)交通路況，更改發(fā)貨時(shí)間以避開交通高峰時(shí)段等。隨著供應(yīng)鏈合作程度的加深，減排邊界在制造商與運(yùn)輸商的合作中得到了擴(kuò)大，生產(chǎn)邊界則在制造商、運(yùn)輸商與零售商共同的合作中得到擴(kuò)大，這都將使得運(yùn)輸商的“過程減排”得到優(yōu)化，減排量得到提升并且合作模式會(huì)放大補(bǔ)貼效果，減小碳稅沖擊，進(jìn)一步提升減排量，因此補(bǔ)貼提升運(yùn)輸商減排量的效果會(huì)隨著供應(yīng)鏈合作的加深而逐漸增強(qiáng)；碳稅減少運(yùn)輸商減排量的效果會(huì)隨著供應(yīng)鏈合作的加深而逐漸減小。

5 結(jié)論與啟示

與其他環(huán)境規(guī)制相比，碳稅與補(bǔ)貼的政策組合能夠有效激勵(lì)企業(yè)進(jìn)行減排[18]，本文正是通過在碳稅與補(bǔ)貼政策組合的環(huán)境下探討了包括運(yùn)輸商在內(nèi)的三級供應(yīng)鏈減排合作模式,結(jié)論顯示三級供應(yīng)鏈企業(yè)的合作領(lǐng)域越廣泛，合作程度越緊密越有利于各企業(yè)減排。其中提高補(bǔ)貼可以提升企業(yè)減排量并且隨著合作程度加深，減排量的提升會(huì)越來越大；提高碳稅會(huì)減少企業(yè)減排量，但是隨著合作程度加深，減排量的減少會(huì)逐漸縮小。

由此帶來供應(yīng)鏈與低碳政策兩個(gè)層面的啟示，第一，無論企業(yè)開展合作的領(lǐng)域如何，供應(yīng)鏈企業(yè)都應(yīng)當(dāng)積極尋求合作，因?yàn)楹献鞑粌H可以優(yōu)化“過程減排”還可以放大碳政策的補(bǔ)貼效果，減輕碳稅的沖擊，從而使企業(yè)快速累積利潤變“被動(dòng)的過程減排”為“主動(dòng)的源頭減排”。第二，我國碳政策的運(yùn)用應(yīng)隨著減排工作的階段性有所側(cè)重。就目前而言，企業(yè)的減排意識剛剛形成，配套的減排設(shè)備都需要大量資金的投入，此時(shí)應(yīng)加大對于補(bǔ)貼政策的運(yùn)用，待收到穩(wěn)定的減排成果之后再逐漸通過提高碳稅來鞏固和維持減排成果實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的雙重優(yōu)化。