李群霞，方 悅

（北京科技大學(xué) 經(jīng)濟管理學(xué)院，北京 100083）

1 引言

目前我國的低碳研究主要從兩個方面開展，一個是國家層面，另外一個是企業(yè)層面。從國家層面看，政府制定一系列低碳政策促使企業(yè)進行減排工作，其中最常見的低碳政策包括碳稅、碳配額與交易、政府補貼[1]；從企業(yè)層面來看，為緊隨政府制定的低碳政策，會額外增加碳排放成本，此外供應(yīng)鏈節(jié)點企業(yè)減排會有溢出效應(yīng)，這會敦促供應(yīng)鏈整體進行聯(lián)合減排，常見聯(lián)合方式有成本分擔(dān)機制、收益共享契約、兩部定價契約、批發(fā)價格機制等。Pizer指出從綜合成本與效益角度，碳稅政策較于碳限額與交易機制更為有效[2]。Benjaafar 研究碳稅、碳限額與交易政策對供應(yīng)鏈減排的影響[3]。Dresner和Ekins研究如何通過制定碳稅的方式降低英國家庭碳排放量，并指出可以進行碳稅補貼來降低由碳稅引起的不良經(jīng)濟情況[4]。程永宏研究碳稅政策下制造商與零售商的二氧化碳最優(yōu)排放量與定價問題，結(jié)論表明碳稅政策下的單位二氧化碳排放量與定價不僅依賴碳稅，更與其初始二氧化碳排放量有關(guān)[5]。程永偉設(shè)計了4 種供應(yīng)鏈碳稅模式，比較各個模式對供應(yīng)鏈利潤、碳排放強度的影響并計算出差別稅率和統(tǒng)一稅率[6]。張煥勇等考慮消費者碳偏好并在政府征收碳稅情況下制造商的最優(yōu)定價策略，研究表明低碳偏好會使消費者增加對低碳產(chǎn)品的需求，增收碳稅則會促使制造商多生產(chǎn)低碳商品[7]。李劍等基于EOQ模型構(gòu)建二級供應(yīng)鏈，研究碳稅政策下供應(yīng)鏈合作減排的可能性[8]。

綜上所述，國內(nèi)外通過政府碳稅政策達(dá)到供應(yīng)鏈碳減排的研究已經(jīng)有了一定的進展，但是研究停留在由制造商和零售商構(gòu)成的二級供應(yīng)鏈上，對三級供應(yīng)鏈的研究不足，而在實際環(huán)境中，除了制造商、零售商外，供應(yīng)鏈還有上游原材料供應(yīng)商，因此忽略上游原材料供應(yīng)商，只研究政府補貼對制造商和零售商碳減排的影響不夠貼近實際。另外在制造商和零售商構(gòu)成的二級供應(yīng)鏈中，成員之間的利益協(xié)調(diào)研究欠缺。因此本文構(gòu)建了基于合作博弈的單個供應(yīng)商、單個制造商和單個零售商組成的三級供應(yīng)鏈，并將成本分擔(dān)機制納入到模型中，設(shè)計了三種供應(yīng)鏈碳減排模式，即三方單獨減排且不給制造商分擔(dān)的供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)過程、僅供應(yīng)商對制造商碳減排研發(fā)成本進行分擔(dān)的協(xié)調(diào)過程、和完全聯(lián)合減排的供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)過程。采用逆向歸納法，分別探究政府碳稅政策對供應(yīng)鏈各節(jié)點企業(yè)的利潤及單位碳減排量的影響。

2 模型構(gòu)建及求解

2.1 假設(shè)和參數(shù)定義

產(chǎn)品在制造過程時碳排量最大，對氣候污染最為嚴(yán)重，所以主要研究制造環(huán)節(jié)即制造商所產(chǎn)生的碳排放量，并且碳稅也是針對制造商征收。假設(shè)：

（1）供應(yīng)鏈中各企業(yè)所掌握的市場信息全部公開透明。供應(yīng)鏈節(jié)點企業(yè)在進行單獨減排和合作減排后的單位成本固定不變。

（2）依據(jù)經(jīng)典模型spremont 假設(shè)，本文所構(gòu)建三級供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)中各節(jié)點企業(yè)的減排成本與自身的單位減排量成二次函數(shù)關(guān)系，其中βj是碳減排投資研究參數(shù)，βj恒大于0[11]。

（3）消費者有低碳消費偏好，傾向購買單位碳減排量高的產(chǎn)品，關(guān)系滿足D=a-bp+c(Δe)，其中D為消費者需求數(shù)量；a是產(chǎn)品市場容納量；b是價格影響系數(shù)；p為銷售價格，為定值；c是敏感系數(shù)，表示消費者需求對三方企業(yè)總共的碳減排量的敏感程度；Δe是供應(yīng)商、制造商、零售商的碳減排量之和[9]。

表1 參數(shù)及含義

考慮制造企業(yè)本身的碳減排研發(fā)成本，供應(yīng)商、制造商和零售商的利潤函數(shù)為[10]：

2.2 不同減排方式的求解

（1）三方單獨減排且不給制造商分擔(dān)的供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)過程（λs=λr=0）：將λs=λr=0 代入上述公式，對式（2）中 Δem求偏導(dǎo)，得：

上式表明，只有制造商進行碳減排時，其單位減排量隨著自身利潤的增加而增加，隨碳減排投資研究參數(shù)增加而減小，t表示政府征收的碳稅，t的數(shù)值在20-50之間，消費者需求對單位產(chǎn)品總碳減排量的敏感系數(shù)越高，制造商的單位碳減排量越大。與此同時，制造商的單位減排量與政府征收的稅額也有一定程度的聯(lián)系。

（2）僅供應(yīng)商對制造商碳減排研發(fā)成本進行分擔(dān)的協(xié)調(diào)過程（λs≠0，λr=0）：此種情況與上面不同之處在于，供應(yīng)商對制造商進行了碳減排成本分擔(dān)，此時的博弈模型可以理解成為一個三階段博弈。首先由政府確定對制造商征收的碳稅額度，其次供應(yīng)商根據(jù)市場及自身情況確定其對制造商的成本分擔(dān)率，即λs，最后制造商再確定自己的單位碳減排量。運用逆向求解法可以對博弈過程求解，同理，對式（2）中的 Δem求偏導(dǎo)，將結(jié)果代入式（1）并對λs求偏導(dǎo)，求得均衡解：

（3）縱向完全聯(lián)合減排的供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)情況（λs≠0，λr≠0）：供應(yīng)商和零售商都給制造商分擔(dān)，因此可將系統(tǒng)看成四階段博弈模型，重復(fù)上節(jié)求解過程，得出結(jié)果：

從上式可知，隨著供應(yīng)商和零售商對制造商成本分擔(dān)增加，制造商的碳減排量也增大，這也符合實際情況，當(dāng)另外二者都對制造商進行激勵，進行成本分擔(dān)時，制造商當(dāng)然有動力去實行碳減排，此時減排效果也越明顯。供應(yīng)鏈企業(yè)完全聯(lián)合減排時，制造商單位碳減排量與三者利潤變化和消費者碳減排敏感系數(shù)變化趨勢相同，與碳減排投資研究參數(shù)變化趨勢相反。

3 理論分析

（1）當(dāng)符合 βm-2tc ＞0，2ρsc-t(a-bp)-c(ρm-te0)＞0 且 ρrc-2ρsc-4t(a-bp)-c(ρm-te0)＞0 時，供應(yīng)鏈企業(yè)縱向完全聯(lián)合減排時制造商的單位碳減排量最大。

（2）符合上述約束條件的前提下供應(yīng)鏈企業(yè)共同實施碳減排時，三方各自的利潤最大。

（3）供應(yīng)鏈中三方企業(yè)縱向合作減排時，供應(yīng)商對制造商的成本分擔(dān)率最低，只有供應(yīng)商對制造商進行成本分擔(dān)時的分擔(dān)率次之。

證明：

證畢。

4 數(shù)值分析

據(jù)統(tǒng)計，我國服裝業(yè)生命周期全過程消耗的能源總量為1.05t 標(biāo)煤/t，其制造環(huán)節(jié)所需電能、熱能及設(shè)施照明運行等無一不涉及到碳排放，污染物排放和能源消耗量大；以一件250g的純棉服裝為例，從原料棉花的種植到售賣到消費者手中，共排出約自身重量30 倍的二氧化碳，因此對服裝業(yè)進行碳減排研究有著一定的實際價值。以制造業(yè)中的紡織服裝業(yè)為研究對象，論證政府對紡織服裝業(yè)的制造過程和消費環(huán)節(jié)征收碳稅時供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)情況。對相關(guān)參數(shù)進行無量綱化設(shè)置，βm=3 320，為制造商的碳減排投資研究參數(shù)，產(chǎn)品市場容納量a=10 100；價格影響系數(shù)b=5，p=2 000，敏感系數(shù)c=8，單位碳排放量初始值e0=3，碳稅額度t=20，假設(shè)一件衣服的成本約占售價的20%，進行量綱化處理后，供應(yīng)商、制造商、零售商的單位利潤分別為 ρs=300，ρm=260，ρr=400，進行賦值后，探究一系列情況。

4.1 減排方式對比

表2 用數(shù)值驗證了碳征稅情況下三種不同減排方式的對比，在政府實施征收碳稅的政策背景下，供應(yīng)鏈中的上下游企業(yè)應(yīng)鼎力合作，共同減排，上下游企業(yè)都能獲得最大收益。

表2 三種減排方式對比

4.2 碳稅政策影響

分析碳稅值對供應(yīng)鏈的影響，以供應(yīng)鏈聯(lián)合減排帕累托最優(yōu)狀態(tài)為基礎(chǔ)，探討碳稅數(shù)值對減排效果的影響。其中政府不實行碳稅情況時t=0，對制造商和消費環(huán)節(jié)征稅時t=20，總體效益為供應(yīng)鏈中的三個企業(yè)利潤總和。從表3可知，政府實施碳稅政策后，制造方的減排效果提高。與無政策情況進行對比發(fā)現(xiàn)，實行碳稅政策時，供應(yīng)商的成本分擔(dān)率較無政策時降低，零售商的成本分擔(dān)率降低。這是因為對制造商征稅，制造商利潤下降，導(dǎo)致零售商和供應(yīng)商降低了減排積極性。在利潤方面，制造商利潤下降，也正是因為有部分下降，使得供應(yīng)鏈整體效益較無碳稅政策時降低。

上面只是分析了政府是否實施碳稅政策對供應(yīng)鏈碳減排各方面的影響，下面進一步探究t 在20-50之間變化時對制造商單位碳減排量、成本分擔(dān)率、企業(yè)利潤的影響。

表3 碳稅政策對供應(yīng)鏈碳減排的影響

從圖1（a）可知，可以明顯看出征收碳稅可以提高制造商的減排效果。圖1（b）研究了稅率在20-50之間變化時對企業(yè)成本分擔(dān)率的影響，其中S代表供應(yīng)商，R 代表零售商。對制造商進行征稅時，稅率上升，在零售商成本分擔(dān)率明顯下降的同時，供應(yīng)商的成本分擔(dān)率有微弱上升幅度。圖1（c）探究了稅率對三方企業(yè)利潤的影響，其中M 代表制造商。將圖1（c）與表3 數(shù)據(jù)作對比發(fā)現(xiàn)，供應(yīng)商的利潤增長趨勢基本相同，且都高于無碳稅政策情況；而對制造商征稅時制造商利潤下降，低于無碳稅政策情況。圖1（d）表示碳稅值越高，總體效益相對于不實施碳稅政策時降低越多。

圖1 碳稅值對制造商單位減排量（a）、成本分擔(dān)率（b）、三方企業(yè)利潤（c）、總體效益（d）的影響

5 結(jié)論及展望

本文研究在碳稅政策下供應(yīng)鏈的碳減排博弈問題，以制造商碳減排為主要分析點，研究對制造商進行征稅時對整個供應(yīng)鏈碳減排的影響，并設(shè)計三種減排方式，通過博弈分析求出均衡解，探究各參數(shù)對單位碳減排量、成本分擔(dān)率及利潤的作用和影響，證明了在供應(yīng)鏈企業(yè)聯(lián)合減排時，達(dá)到帕累托最優(yōu)狀態(tài)，即單位碳減排量最大，企業(yè)利潤最高。從數(shù)值仿真分析發(fā)現(xiàn)，政府實施的征稅值越高，越能提高制造商的單位碳減排量；同時會降低供應(yīng)商的減排積極性，制造商利潤不斷下降，另外兩方企業(yè)利潤不斷增加，但總體效益總是低于無碳稅政策情況。

本文僅考慮產(chǎn)品在所設(shè)計的供應(yīng)鏈模型中進行流通，但服裝行業(yè)的產(chǎn)品到流通到消費者手中后，由于消費者對其反復(fù)清洗、熨燙，依舊會產(chǎn)生碳排放，在未來的研究中可以將產(chǎn)品流通到消費者手中以后的環(huán)節(jié)也納入到供應(yīng)鏈模型中。服裝產(chǎn)品所用原料可進行回收，可以將其設(shè)計成為閉環(huán)供應(yīng)鏈探討碳稅政策對碳排放量及企業(yè)利潤的影響。