李群霞，方 悅

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

1 引言

目前我國(guó)的低碳研究主要從兩個(gè)方面開(kāi)展，一個(gè)是國(guó)家層面，另外一個(gè)是企業(yè)層面。從國(guó)家層面看，政府制定一系列低碳政策促使企業(yè)進(jìn)行減排工作，其中最常見(jiàn)的低碳政策包括碳稅、碳配額與交易、政府補(bǔ)貼[1]；從企業(yè)層面來(lái)看，為緊隨政府制定的低碳政策，會(huì)額外增加碳排放成本，此外供應(yīng)鏈節(jié)點(diǎn)企業(yè)減排會(huì)有溢出效應(yīng)，這會(huì)敦促供應(yīng)鏈整體進(jìn)行聯(lián)合減排，常見(jiàn)聯(lián)合方式有成本分擔(dān)機(jī)制、收益共享契約、兩部定價(jià)契約、批發(fā)價(jià)格機(jī)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(jī)制更為有效[2]。Benjaafar 研究碳稅、碳限額與交易政策對(duì)供應(yīng)鏈減排的影響[3]。Dresner和Ekins研究如何通過(guò)制定碳稅的方式降低英國(guó)家庭碳排放量，并指出可以進(jìn)行碳稅補(bǔ)貼來(lái)降低由碳稅引起的不良經(jīng)濟(jì)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(jià)問(wèn)題，結(jié)論表明碳稅政策下的單位二氧化碳排放量與定價(jià)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(jì)了4 種供應(yīng)鏈碳稅模式，比較各個(gè)模式對(duì)供應(yīng)鏈利潤(rùn)、碳排放強(qiáng)度的影響并計(jì)算出差別稅率和統(tǒng)一稅率[6]。張煥勇等考慮消費(fèi)者碳偏好并在政府征收碳稅情況下制造商的最優(yōu)定價(jià)策略，研究表明低碳偏好會(huì)使消費(fèi)者增加對(duì)低碳產(chǎn)品的需求，增收碳稅則會(huì)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(jí)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(guó)內(nèi)外通過(guò)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(jìn)展，但是研究停留在由制造商和零售商構(gòu)成的二級(jí)供應(yīng)鏈上，對(duì)三級(jí)供應(yīng)鏈的研究不足，而在實(shí)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(bǔ)貼對(duì)制造商和零售商碳減排的影響不夠貼近實(shí)際。另外在制造商和零售商構(gòu)成的二級(jí)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(gè)供應(yīng)商、單個(gè)制造商和單個(gè)零售商組成的三級(jí)供應(yīng)鏈，并將成本分擔(dān)機(jī)制納入到模型中，設(shè)計(jì)了三種供應(yīng)鏈碳減排模式，即三方單獨(dú)減排且不給制造商分擔(dān)的供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)過(guò)程、僅供應(yīng)商對(duì)制造商碳減排研發(fā)成本進(jìn)行分擔(dān)的協(xié)調(diào)過(guò)程、和完全聯(lián)合減排的供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)過(guò)程。采用逆向歸納法，分別探究政府碳稅政策對(duì)供應(yīng)鏈各節(jié)點(diǎn)企業(yè)的利潤(rùn)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(guò)程時(shí)碳排量最大，對(duì)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(duì)制造商征收。假設(shè)：

（1）供應(yīng)鏈中各企業(yè)所掌握的市場(chǎng)信息全部公開(kāi)透明。供應(yīng)鏈節(jié)點(diǎn)企業(yè)在進(jìn)行單獨(dú)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(jí)供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)中各節(jié)點(diǎn)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(fèi)者有低碳消費(fèi)偏好，傾向購(gòu)買(mǎi)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(fèi)者需求數(shù)量；a是產(chǎn)品市場(chǎng)容納量；b是價(jià)格影響系數(shù)；p為銷(xiāo)售價(jià)格，為定值；c是敏感系數(shù)，表示消費(fèi)者需求對(duì)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(rùn)函數(shù)為[10]：

2.2 不同減排方式的求解

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

上式表明，只有制造商進(jìn)行碳減排時(shí)，其單位減排量隨著自身利潤(rùn)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(fèi)者需求對(duì)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(shí)，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(duì)制造商碳減排研發(fā)成本進(jìn)行分擔(dān)的協(xié)調(diào)過(guò)程（λs≠0，λr=0）：此種情況與上面不同之處在于，供應(yīng)商對(duì)制造商進(jìn)行了碳減排成本分擔(dān)，此時(shí)的博弈模型可以理解成為一個(gè)三階段博弈。首先由政府確定對(duì)制造商征收的碳稅額度，其次供應(yīng)商根據(jù)市場(chǎng)及自身情況確定其對(duì)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(yùn)用逆向求解法可以對(duì)博弈過(guò)程求解，同理，對(duì)式（2）中的 Δem求偏導(dǎo)，將結(jié)果代入式（1）并對(duì)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(guò)程，得出結(jié)果：

從上式可知，隨著供應(yīng)商和零售商對(duì)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(shí)際情況，當(dāng)另外二者都對(duì)制造商進(jìn)行激勵(lì)，進(jìn)行成本分擔(dān)時(shí)，制造商當(dāng)然有動(dòng)力去實(shí)行碳減排，此時(shí)減排效果也越明顯。供應(yīng)鏈企業(yè)完全聯(lián)合減排時(shí)，制造商單位碳減排量與三者利潤(rùn)變化和消費(fèi)者碳減排敏感系數(shù)變化趨勢(shì)相同，與碳減排投資研究參數(shù)變化趨勢(shì)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(shí)，供應(yīng)鏈企業(yè)縱向完全聯(lián)合減排時(shí)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(shí)施碳減排時(shí)，三方各自的利潤(rùn)最大。

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

證明：

證畢。

4 數(shù)值分析

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)服裝業(yè)生命周期全過(guò)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(yùn)行等無(wú)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(mài)到消費(fèi)者手中，共排出約自身重量30 倍的二氧化碳，因此對(duì)服裝業(yè)進(jìn)行碳減排研究有著一定的實(shí)際價(jià)值。以制造業(yè)中的紡織服裝業(yè)為研究對(duì)象，論證政府對(duì)紡織服裝業(yè)的制造過(guò)程和消費(fèi)環(huán)節(jié)征收碳稅時(shí)供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)情況。對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行無(wú)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(chǎng)容納量a=10 100；價(jià)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(jià)的20%，進(jìn)行量綱化處理后，供應(yīng)商、制造商、零售商的單位利潤(rùn)分別為 ρs=300，ρm=260，ρr=400，進(jìn)行賦值后，探究一系列情況。

4.1 減排方式對(duì)比

表2 用數(shù)值驗(yàn)證了碳征稅情況下三種不同減排方式的對(duì)比，在政府實(shí)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(duì)比

4.2 碳稅政策影響

分析碳稅值對(duì)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(duì)減排效果的影響。其中政府不實(shí)行碳稅情況時(shí)t=0，對(duì)制造商和消費(fèi)環(huán)節(jié)征稅時(shí)t=20，總體效益為供應(yīng)鏈中的三個(gè)企業(yè)利潤(rùn)總和。從表3可知，政府實(shí)施碳稅政策后，制造方的減排效果提高。與無(wú)政策情況進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，實(shí)行碳稅政策時(shí)，供應(yīng)商的成本分擔(dān)率較無(wú)政策時(shí)降低，零售商的成本分擔(dān)率降低。這是因?yàn)閷?duì)制造商征稅，制造商利潤(rùn)下降，導(dǎo)致零售商和供應(yīng)商降低了減排積極性。在利潤(rùn)方面，制造商利潤(rùn)下降，也正是因?yàn)橛胁糠窒陆?，使得供?yīng)鏈整體效益較無(wú)碳稅政策時(shí)降低。

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

表3 碳稅政策對(duì)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(shí)對(duì)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(duì)制造商進(jìn)行征稅時(shí)，稅率上升，在零售商成本分擔(dān)率明顯下降的同時(shí)，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(duì)三方企業(yè)利潤(rùn)的影響，其中M 代表制造商。將圖1（c）與表3 數(shù)據(jù)作對(duì)比發(fā)現(xiàn)，供應(yīng)商的利潤(rùn)增長(zhǎng)趨勢(shì)基本相同，且都高于無(wú)碳稅政策情況；而對(duì)制造商征稅時(shí)制造商利潤(rùn)下降，低于無(wú)碳稅政策情況。圖1（d）表示碳稅值越高，總體效益相對(duì)于不實(shí)施碳稅政策時(shí)降低越多。

圖1 碳稅值對(duì)制造商單位減排量（a）、成本分擔(dān)率（b）、三方企業(yè)利潤(rùn)（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(wèn)題，以制造商碳減排為主要分析點(diǎn)，研究對(duì)制造商進(jìn)行征稅時(shí)對(duì)整個(gè)供應(yīng)鏈碳減排的影響，并設(shè)計(jì)三種減排方式，通過(guò)博弈分析求出均衡解，探究各參數(shù)對(duì)單位碳減排量、成本分擔(dān)率及利潤(rùn)的作用和影響，證明了在供應(yīng)鏈企業(yè)聯(lián)合減排時(shí)，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(rùn)最高。從數(shù)值仿真分析發(fā)現(xiàn)，政府實(shí)施的征稅值越高，越能提高制造商的單位碳減排量；同時(shí)會(huì)降低供應(yīng)商的減排積極性，制造商利潤(rùn)不斷下降，另外兩方企業(yè)利潤(rùn)不斷增加，但總體效益總是低于無(wú)碳稅政策情況。

本文僅考慮產(chǎn)品在所設(shè)計(jì)的供應(yīng)鏈模型中進(jìn)行流通，但服裝行業(yè)的產(chǎn)品到流通到消費(fèi)者手中后，由于消費(fèi)者對(duì)其反復(fù)清洗、熨燙，依舊會(huì)產(chǎn)生碳排放，在未來(lái)的研究中可以將產(chǎn)品流通到消費(fèi)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(jìn)行回收，可以將其設(shè)計(jì)成為閉環(huán)供應(yīng)鏈探討碳稅政策對(duì)碳排放量及企業(yè)利潤(rùn)的影響。