











〔摘 要〕 隨著新能源汽車銷量的爆發(fā)式增長, 動(dòng)力電池的退役潮即將到來, 廢舊電池的回收問題引起了各界的廣泛關(guān)注。因此, 本文將碳交易政策與政府的回收補(bǔ)貼納入閉環(huán)供應(yīng)鏈模型中, 通過構(gòu)建制造商回收(模型M)、零售商回收(模型R)以及第三方平臺(tái)回收(模型T), 對(duì)比了碳交易價(jià)格、碳排放因子、政府回收量補(bǔ)貼、退役電池回收率對(duì)不同回收模型最優(yōu)決策的影響。研究發(fā)現(xiàn): 盡管碳交易價(jià)格會(huì)抑制零售商低碳宣傳努力水平, 但在某些條件下, 碳交易價(jià)格對(duì)制造商碳減排投資水平具有激勵(lì)作用; 當(dāng)政府增加退役電池回收量的補(bǔ)貼時(shí), 模型M 和模型R 的最優(yōu)定價(jià)降低, 并且最優(yōu)定價(jià)對(duì)補(bǔ)貼福利的敏感性程度取決于退役電池的回收率; 新能源電池的最優(yōu)定價(jià)會(huì)隨著碳排放因子的提高而升高, 最優(yōu)定價(jià)對(duì)碳排放因子的敏感性取決于碳交易價(jià)格。
〔關(guān)鍵詞〕 閉環(huán)供應(yīng)鏈 動(dòng)態(tài)碳減排 碳交易 政府補(bǔ)貼 新能源汽車 碳排放因子 電池回收率 動(dòng)力電池
DOI:10.3969 / j.issn.1004-910X.2025.03.006
〔中圖分類號(hào)〕F274; F426 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕A
引 言
近年來, 為了緩解空氣污染問題, 各國積極推廣新能源汽車。電動(dòng)汽車作為新能源汽車的主要產(chǎn)品類別, 發(fā)展迅速, 需求逐年上升, 中國已連續(xù)6 年位居全球電動(dòng)汽車銷量第一。據(jù)估計(jì),到2030 年, 中國純電動(dòng)新能源汽車的數(shù)量將達(dá)到8000 萬輛[1] 。電動(dòng)汽車銷量的爆發(fā)式增長必然會(huì)面臨大量動(dòng)力電池的退役潮, 預(yù)計(jì)到2025 年, 將有超過130 萬噸的動(dòng)力電池需要更換[2] 。退役電池中含有許多具有高價(jià)值的金屬, 退役電池的回收不僅可以減少新能源電池的生產(chǎn)成本, 還具有可觀的經(jīng)濟(jì)收益。此外, 這些高價(jià)值金屬具有高回收價(jià)值, 但若處理不當(dāng)將對(duì)環(huán)境造成傷害。因此, 動(dòng)力電池的回收不僅是企業(yè)關(guān)心的話題, 也引起了政府和公眾的廣泛關(guān)注。
目前動(dòng)力電池回收積極性不高, 政府需采取措施提升回收率。2023 年, 福建省工業(yè)和信息化廳發(fā)布《關(guān)于支持新能源汽車廢舊動(dòng)力蓄電池回收利用的若干措施(征求意見稿)》以推動(dòng)動(dòng)力電池回收積極性。2020 年, 安徽省合肥市科技局印發(fā)《關(guān)于開展合肥市級(jí)新能源汽車部分財(cái)政補(bǔ)助資金清算的通知》提到建立完善廢舊動(dòng)力電池回收系統(tǒng)并回收利用, 按電池容量給予每千瓦時(shí)10元的獎(jiǎng)勵(lì)。目前, 相關(guān)學(xué)者開始關(guān)注回收補(bǔ)貼政策對(duì)閉環(huán)供應(yīng)鏈運(yùn)營的影響[3-5] 。具體來看, 從現(xiàn)實(shí)政策出發(fā)對(duì)比不同的回收模型, 樓高翔等[4] 探討了不同的補(bǔ)貼方式對(duì)動(dòng)力電池回收率、供應(yīng)鏈利潤以及社會(huì)福利的影響。考慮政府補(bǔ)貼政策, 武文琪和張明[6] 研究了不同的利潤分享機(jī)制對(duì)供應(yīng)鏈?zhǔn)找娴挠绊憽:逆嫉龋郏罚?關(guān)注政府補(bǔ)貼對(duì)供應(yīng)鏈成員績效水平的影響。利用演化博弈, 王文賓等[8] 考慮補(bǔ)貼-懲罰政策或者不干預(yù)兩種情形下,分析供應(yīng)鏈成員選擇是否回收以及探討決定回收的條件。趙強(qiáng)等[9] 研究了不同的補(bǔ)貼對(duì)象對(duì)廢舊產(chǎn)品回收的影響。通過構(gòu)建第三方回收閉環(huán)供應(yīng)鏈模型, 鄧乾旺等[10] 研究了不同補(bǔ)貼政策機(jī)制對(duì)閉環(huán)供應(yīng)鏈的影響。Shi 和Bai[11] 考慮了回收與再制造補(bǔ)貼對(duì)供應(yīng)鏈決策的影響。Fang 和Zhao[12] 分析了補(bǔ)貼在橫向差異市場中對(duì)企業(yè)、消費(fèi)者和環(huán)境的作用??紤]補(bǔ)貼和社會(huì)責(zé)任的交互作用, 姚鋒敏等[13] 研究了閉環(huán)供應(yīng)鏈運(yùn)作協(xié)調(diào)問題。Huang和Liang[14] 研究了補(bǔ)貼對(duì)渠道決策和回收模式的影響。Liu 等[15] 探討了補(bǔ)貼對(duì)正規(guī)和非正規(guī)回收渠道的影響, 并討論了回收行業(yè)的最佳補(bǔ)貼水平。通過梳理上述文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn), 學(xué)者們多從補(bǔ)貼政策角度研究動(dòng)力電池閉環(huán)供應(yīng)鏈, 但忽視了碳交易市場的影響。為實(shí)現(xiàn)“雙碳” 目標(biāo), 我國在2021 年啟動(dòng)了碳交易市場。新能源汽車產(chǎn)業(yè)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè), 對(duì)實(shí)現(xiàn)“雙碳” 目標(biāo)具有重要意義。雖然新能源汽車使用過程中并未直接排放二氧化碳,但其生產(chǎn)過程卻產(chǎn)生大量碳排放。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)可知①, 燃油車碳排放為9 2 噸二氧化碳當(dāng)量, 而三元鋰電池新能源汽車生產(chǎn)過程排放高達(dá)14 6 噸二氧化碳當(dāng)量。隨著碳交易市場的成熟, 汽車制造業(yè)也將逐漸被納入碳交易市場以規(guī)制碳排放[2] 。因此, 本文將碳交易市場考慮進(jìn)閉環(huán)供應(yīng)鏈模型中, 探討不同汽車制造商動(dòng)力電池的回收問題。目前, 有一些學(xué)者開始關(guān)注碳交易市場對(duì)低碳供應(yīng)鏈的影響[16-18] 。其中, Yang 等[19] 研究了閉環(huán)供應(yīng)鏈的成員遵從或者不遵從碳交易規(guī)則對(duì)供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的影響??紤]碳交易背景, Yang 等[20]發(fā)現(xiàn)了再制造可以提高制造商和零售商的碳減排和利潤。Hu 等[21] 分析了再制造商在碳稅與碳交易交互作用影響下的最優(yōu)決策問題??紤]碳交易背景, 丁翔等[22] 研究了零售商的信息分享行為對(duì)碳減排的影響。Ji 等[23] 研究了碳交易以及消費(fèi)者的低碳偏好對(duì)最優(yōu)定價(jià)以及碳減排率的影響。Zhang等[24] 研究了區(qū)塊鏈對(duì)競爭型再制造供應(yīng)鏈模式選擇的影響??紤]碳減排和信息不對(duì)稱的背景, Zhao和Hou[25] 研究了制造商的侵占行為對(duì)供應(yīng)鏈成員以及碳減排的影響。梳理以上文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn), 相關(guān)學(xué)者多從靜態(tài)角度研究碳交易對(duì)閉環(huán)供應(yīng)鏈的影響,忽略了由于設(shè)備老化導(dǎo)致碳減排技術(shù)隨時(shí)間而遞減的問題, 因此, 將碳減排的動(dòng)態(tài)過程考慮進(jìn)供應(yīng)鏈模型可能更貼合實(shí)際。
于是一些學(xué)者開始關(guān)注低碳供應(yīng)鏈中碳減排的動(dòng)態(tài)過程[26,27] 。其中, Yang 和Xu[28] 分析了碳排放許可下以非合作方式競爭時(shí)閉環(huán)供應(yīng)鏈的最優(yōu)決策問題。考慮零售商促銷和公平偏好, 姜躍等[29] 分析了不同決策模型對(duì)動(dòng)態(tài)閉環(huán)供應(yīng)鏈的影響。Wang 等[30] 研究了競爭型供應(yīng)鏈最優(yōu)定價(jià)問題??紤]碳交易政策, Wang 和Wu[31] 探討了回收策略對(duì)碳減排的影響。通過構(gòu)建一個(gè)動(dòng)態(tài)閉環(huán)供應(yīng)鏈, De 等[32] 探討了回收方案的最優(yōu)激勵(lì)策略。劉浪等[33] 考慮雙重參考效應(yīng)對(duì)閉環(huán)供應(yīng)鏈的影響。考慮碳交易政策, 許民利等[34] 探討了供應(yīng)鏈最優(yōu)決策和協(xié)調(diào)機(jī)制。通過梳理上述文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn), 不少學(xué)者采用微分博弈研究單一碳政策下的回收問題, 而考慮碳交易以及補(bǔ)貼政策相互作用的影響下, 研究動(dòng)力電池閉環(huán)供應(yīng)鏈回收問題的文獻(xiàn)較少。于是, 本文考慮了碳交易政策和政府補(bǔ)貼對(duì)閉環(huán)供應(yīng)鏈的交互影響, 研究了廢舊動(dòng)力電池的回收問題。
本文借鑒上海市的電池回收政策, 通過調(diào)研現(xiàn)存回收模式, 構(gòu)建了3 種回收模型: 模型M(制造商回收)、模型R(零售商回收)以及模型T(第三方回收), 并且考慮到碳減排設(shè)備隨時(shí)間老化的問題, 于是, 利用微分博弈研究了動(dòng)力電池的回收問題, 為動(dòng)力電池的回收策略選擇問題提供了參考和理論依據(jù)。
1 問題描述和模型假設(shè)
1. 1 問題描述
本文構(gòu)建了一個(gè)由制造商、零售商以及第三方回收平臺(tái)組成的供應(yīng)鏈模型, 將上海市對(duì)動(dòng)力電池回收量補(bǔ)貼政策以及碳交易市場考慮進(jìn)模型, 探討不同回收模型對(duì)閉環(huán)供應(yīng)鏈碳減排決策以及利潤的影響。經(jīng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料, 發(fā)現(xiàn)目前動(dòng)力電池回收模式主要有3 種: (1) 模型M。即制造商直接回收模式。如廣汽埃安新能源汽車股份有限公司, 廣汽埃安打造了礦-原材料-電池生產(chǎn)-電池回收的一體式能源生態(tài)布局; (2) 模型R。即零售商直接回收模式。如比亞迪股份有限公司,比亞迪對(duì)電池的回收主要通過授權(quán)的零售商或經(jīng)銷商; (3) 模型T。即第三方回收平臺(tái)專業(yè)回收。如廣西華奧汽車制造有限公司, 主營電池回收的第三方平臺(tái)光華科技與廣西華奧汽車制造有限公司簽署了合作協(xié)議。為簡化模型, 本文假設(shè)存在單一的回收對(duì)象。制造商負(fù)責(zé)生產(chǎn)動(dòng)力電池, 并投資綠色技術(shù)以實(shí)現(xiàn)減排; 零售商則負(fù)責(zé)銷售電池, 并通過低碳宣傳來提升消費(fèi)者的環(huán)保意識(shí)。
1. 2 模型假設(shè)
通過借鑒相關(guān)文獻(xiàn), 本研究做出以下假設(shè):
假設(shè)1: 根據(jù)Zhang 等[1] 、張令榮等[16] 、孫朝苑和田思源[17] 、Yang 等[20] 、Hu 等[21] 、Yang 和Xu[28] 、Savaskan 等[35] 的研究可知, 制造商利用原材料生產(chǎn)電池的單位成本為Cm , 而利用退役電池進(jìn)行再制造的單位成本為Cr , 再制造可以節(jié)約的成本為Cm -Cr , 用Δ 表示。此外, 制造商支付的單位轉(zhuǎn)移價(jià)格為r(Δ>r), 并且Δ>r 的含義是通過再制造技術(shù)生產(chǎn)新能源電池節(jié)約的單位成本高于制造商需要支付的單位轉(zhuǎn)移價(jià)格[35] 。
假設(shè)2: 參考以往大多數(shù)文獻(xiàn)的成本函數(shù)形式[3-6,12,13] , 本文采用凸函數(shù)表示回收成本、碳減排投資成本以及低碳宣傳成本, 具體分別為:
其中, Ai(t)代表企業(yè)在t 時(shí)刻的回收努力水平, m 代表制造商, n 代表零售商, p 代表第三方回收平臺(tái), ηi 表示為不同回收方的回收成本系數(shù), γm 代表制造商碳減排投資成本系數(shù), En 表示零售商的低碳宣傳成本系數(shù), Em 表示制造商碳減排投資努力水平。
假設(shè)3: 參考Zhang 和Yu[27] 、Yang 和Xu[28] 、姜躍等[29] 、劉浪等[33] 的研究, 動(dòng)力電池生產(chǎn)減排量隨供應(yīng)鏈成員減排努力變化, 并隨設(shè)備老化遞減。因此, 在t 時(shí)刻, 產(chǎn)品碳減排量動(dòng)態(tài)過程為:
?L(t)= θm Em +σi Ai +θn En -δL(t), i =m,n,p(1)
其中, θm 表示制造商的減排努力水平對(duì)減排量的影響系數(shù), σi 表示退役電池回收方的努力水平對(duì)減排量的影響系數(shù)(i =m,n,p), θn 表示電池經(jīng)銷商的低碳宣傳努力水平對(duì)減排量的影響系數(shù)。同時(shí), 假設(shè)新能源電池初始時(shí)刻的減排量L(0)=L0≥0。
假設(shè)4: 根據(jù)Wang 等[30] 、Guan 等[37] 的研究, 假設(shè)需求函數(shù)由價(jià)格因素和非價(jià)格因素的可分離乘法函數(shù)決定。于是, 本文假設(shè)電池的市場需求受到價(jià)格和減排量的共同影響, D ( t) =f[L(t)]h[p(t)], 其中, f[L(t)]和h[p(t)]分別表示生產(chǎn)動(dòng)力電池的減排量與銷售價(jià)格對(duì)需求的影響。本文假設(shè)f[L(t)] =kL(t), h[p(t)] =D0 -βp(t), 其中D0 表示新能源電池的潛在市場需求,β 表示需求價(jià)格彈性, k 表示減排量水平對(duì)需求的影響系數(shù)。因此, 需求函數(shù)表示為D(t)= [D0 -βp(t)]kL(t)。
假設(shè)5: 參考上海市的回收量補(bǔ)貼政策②, 本文假設(shè)s 為政府給予退役電池的回收補(bǔ)貼。此外,參考Zhang 等[24] 、Guan 等[37] 的研究, 本文假設(shè)回收量與需求函數(shù)呈線性相關(guān), 用τ 表示回收率,0≤τ≤1。
假設(shè)6: 根據(jù)張令榮等[16] 、孫朝苑和田思源[17] 、巫瑞等[38] 的研究, 本文假設(shè)碳交易政策僅作用于制造商, 碳配額的買入價(jià)格和賣出價(jià)格均為外生變量ζ(ζ>0), 并且碳交易價(jià)格有一定上限, 滿足ζ<-ζ(- ζ =D0 -4brτ-3bsτ+bΔτ、bz)。根據(jù)碳交易政策, 假設(shè)政府發(fā)放的免費(fèi)碳配額為U, 碳交易機(jī)制為歷史排放法[38] 。然后, 制造商在碳交易市場t 時(shí)刻獲得的收益為ζ{U-[zD(t)-L(t)]},其中, zD(t)表示生產(chǎn)電池的碳排放量, z 表示碳排放因子, L(t)表示電池減排量[34] 。
2 模型構(gòu)建與求解
本文利用微分博弈模型分析了新能源電池閉環(huán)供應(yīng)鏈模型的回收策略。假設(shè)企業(yè)可以持續(xù)經(jīng)營, 本文考慮了3 種回收模型: 制造商回收、零售商回收以及第三方專業(yè)回收平臺(tái)。
2. 1 制造商回收(模型M)
模型M 中制造商承擔(dān)回收業(yè)務(wù), 政府根據(jù)電池的回收量給予制造商相應(yīng)的回收補(bǔ)貼。決策順序?yàn)椋?制造商首先確定批發(fā)價(jià)格wm , 回收努力水平Am , 以及碳減排投資水平Em 。然后零售商決定動(dòng)力電池的零售價(jià)pn , 以及低碳宣傳水平En 。制造商以及零售商的利潤函數(shù)如下, ρ 代表貼現(xiàn)因子。
接下來, 本文分析了低碳偏好、碳交易價(jià)格、退役電池回收率、轉(zhuǎn)移價(jià)格、碳排放因子、補(bǔ)貼額對(duì)供應(yīng)鏈利潤的影響。根據(jù)圖2 可知, 隨著低碳偏好的提升, 需求量和供應(yīng)鏈總利潤均呈現(xiàn)上升趨勢。此外, 模型R 的供應(yīng)鏈利潤最大, 并且低碳偏好增加會(huì)擴(kuò)大3 種模式的利潤差。這說明,高低碳偏好下, 模型R 有利于新能源電池供應(yīng)鏈的發(fā)展。根據(jù)圖3 可知, 轉(zhuǎn)移價(jià)格不影響模型R 的利潤, 但是會(huì)降低模型M 的利潤, 提高模型T 的利潤。這可能是因?yàn)榈谌交厥掌脚_(tái)專注于回收,高轉(zhuǎn)移價(jià)格增加回收收益, 激發(fā)回收商積極性。
根據(jù)圖4 可知, 碳交易價(jià)格較低時(shí)模型R 的供應(yīng)鏈利潤最高, 而模型M 的供應(yīng)鏈利潤最低。碳價(jià)上升對(duì)3 種回收模式的供應(yīng)鏈利潤均有負(fù)面影響, 并減少回收模式之間的利潤差異, 尤其是模型T 和模型R 之間的利潤將趨于一致。這表明了碳市場成熟化將縮小不同回收模式之間的利潤差。圖5 表明, 低回收率時(shí), 模型R 的供應(yīng)鏈利潤最高, 而模型T 的供應(yīng)鏈利潤最小。隨著回收率的提高, 模型T 的供應(yīng)鏈利潤提升而逐漸接近模型R。這顯示出, 在回收市場不成熟、回收意識(shí)較弱時(shí), 制造商或零售商回收更有利。但回收意識(shí)提高后, 第三方或零售商回收更適合供應(yīng)鏈發(fā)展。
根據(jù)圖6 可知, 模型R 的供應(yīng)鏈利潤最高,模型T 次之, 模型M 最低。此外, 根據(jù)圖形的斜率可知, 相較于模型M 和模型R, 模型T 對(duì)補(bǔ)貼的變化更敏感。由圖7 可知, 低排放因子時(shí), 模型R 的利潤最高, 其次是模型T, 模型M 最低。隨著碳排放因子的升高, 3 種回收模式之間的利潤差減小, 模型T 和R 的供應(yīng)鏈利潤趨于一致。這說明了碳排放因子較高時(shí), 不同回收模式下的供應(yīng)鏈利潤差異較小。也就是說, 如果制造商的減排能力提升后, 采用模型R 可以改善供應(yīng)鏈?zhǔn)找妗?/p>
5 總 結(jié)
考慮碳交易和政府回收補(bǔ)貼的背景下, 本文研究了3 種閉環(huán)供應(yīng)鏈回收模式: 制造商直接回收(模型M)、零售商回收(模型R)以及第三方回收平臺(tái)回收(模型T), 并在數(shù)值分析部分探索了相關(guān)關(guān)鍵參數(shù)對(duì)供應(yīng)鏈整體利潤的影響。本文有如下發(fā)現(xiàn): (1) 模型R 的新能源電池零售價(jià)最低, 表明零售商通過降價(jià)擴(kuò)大回收市場; (2) 模型R 下的碳減排投資水平最高, 說明了零售商回收模式可以促進(jìn)減排投資; (3) 回收努力水平受回收效率系數(shù)的影響; (4) 模型T 的零售商低碳宣傳努力水平受碳價(jià)影響最大, 模型R 受其影響最小, 并且碳價(jià)普遍抑制低碳宣傳水平; (5) 政府補(bǔ)貼增加時(shí), 模型M 和模型R 的最優(yōu)定價(jià)會(huì)降低, 并且定價(jià)對(duì)補(bǔ)貼的敏感度與回收率相關(guān); (6)新能源電池定價(jià)隨碳排放因子升高, 最優(yōu)定價(jià)對(duì)碳排放因子的敏感性取決于碳價(jià)。
根據(jù)上述分析, 可以得到以下管理啟示: (1)零售商回收模式更促進(jìn)碳減排投資, 適合注重低碳形象的企業(yè); (2) 碳價(jià)的波動(dòng)影響低碳宣傳策略, 企業(yè)應(yīng)當(dāng)關(guān)注市場信號(hào), 靈活調(diào)整宣傳策略;(3) 政府補(bǔ)貼可降低新能源電池定價(jià), 企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)回收和減排以提高對(duì)回收補(bǔ)貼政策的響應(yīng)能力;(4) 提高回收效率可以優(yōu)化回收水平, 從而提升回收效果以及降低回收成本; (5) 新能源電池定價(jià)需要考慮環(huán)境成本, 企業(yè)應(yīng)根據(jù)碳價(jià)合理調(diào)整;(6) 隨著補(bǔ)貼增加, 企業(yè)應(yīng)增加低碳宣傳和減排投資, 提升環(huán)保形象的同時(shí)也可獲得更多的回收補(bǔ)貼。雖然本文的研究可以為多政策背景下的回收決策提供參考, 但限于單渠道。未來的研究將擴(kuò)展至多樣化回收模式, 進(jìn)一步解決雙渠道回收決策問題。
注釋:
①動(dòng)力電池企業(yè)主動(dòng)降碳成趨勢. http: / / paper.people.com.cn/ zg?nyb/ html/2022-02/14/ content_25903227.htm#.
②加快新能源車電池回收, 滬已建成364 個(gè)暫存性回收服務(wù)網(wǎng)點(diǎn).https: / / www.thepaper.cn/ newsDetail_forward_11139507.
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(責(zé)任編輯: 楊 婧)
基金項(xiàng)目: 教育部人文社會(huì)科學(xué)研究基金資助項(xiàng)目“多重環(huán)境規(guī)制交互作用下可持續(xù)供應(yīng)鏈動(dòng)態(tài)決策研究———探索回收新模式” (項(xiàng)目編號(hào):23XJC630007); 四川省科技計(jì)劃資助項(xiàng)目“供應(yīng)鏈運(yùn)作績效評(píng)價(jià)理論、方法與應(yīng)用研究” (項(xiàng)目編號(hào): 2024NSFSC1068)。