李晶雨 汪瑩 楊子和 張冰冰 郭雨凡

【關(guān)鍵詞】低碳經(jīng)濟(jì);閉環(huán)供應(yīng)鏈;碳金融工具;碳稅政策

【中圖分類號(hào)】F224;F272.5【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2021）06-0023-04

0 引言

進(jìn)入21世紀(jì)以來，全球生態(tài)環(huán)境日益惡化，隨之而來的還有能源過度開采、余量不足等問題，人們逐漸意識(shí)到工業(yè)革命時(shí)期的發(fā)展模式極其不合理，如何高效合理地利用煤炭、石油、天然氣等不可再生資源，使其對(duì)環(huán)境產(chǎn)生更少的負(fù)面影響成為各國(guó)需要共同面對(duì)的課題。

合理開發(fā)和利用資源成為各國(guó)制定發(fā)展戰(zhàn)略時(shí)必須考慮的問題。著眼于實(shí)處，低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式在供應(yīng)鏈管理中體現(xiàn)如下：由能源問題引發(fā)的綠色供應(yīng)鏈閉環(huán)設(shè)計(jì)到供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的全局研究，從產(chǎn)品生命周期全角度減排考慮更多因素的供應(yīng)鏈優(yōu)化設(shè)計(jì)。值得注意的是，20世紀(jì)末舉行的第三次締約大會(huì)制定了《京都議定書》，加上之前出臺(tái)的《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》 [1]可看出全球在應(yīng)對(duì)環(huán)境問題方面已經(jīng)達(dá)成共識(shí)。兩個(gè)國(guó)際公約的出臺(tái)促使“碳金融”概念興起，也為各國(guó)碳金融交易提供了基本政治環(huán)境和法律制度基礎(chǔ) [2]。相關(guān)理論迅速發(fā)展，碳交易市場(chǎng)機(jī)制在不斷完善，碳金融工具日益豐富，這些為閉環(huán)供應(yīng)鏈低碳化研究提供了更多思路。

近年來，我國(guó)針對(duì)環(huán)境問題出臺(tái)了許多規(guī)章政策。以北京市為例，自2013年以來，北京市出臺(tái)了《北京市碳排放權(quán)交易管理辦法（試行）》《北京市碳排放權(quán)交易核查機(jī)構(gòu)管理辦法》等條例 [3]。宏觀層面而言，在低碳經(jīng)濟(jì)的大背景下，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)供應(yīng)鏈再生產(chǎn)環(huán)節(jié)低碳化，借助碳金融工具降低運(yùn)營(yíng)成本響應(yīng)了國(guó)家發(fā)展需要，為早日實(shí)現(xiàn)建成環(huán)境友好型社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家提供幫助。微觀層面而言，在碳交易市場(chǎng)機(jī)制建立后，企業(yè)成本及收益直接與碳排放量掛鉤，以整體運(yùn)營(yíng)成本最小化為目標(biāo)的閉環(huán)供應(yīng)鏈再生產(chǎn)環(huán)節(jié)優(yōu)化得以實(shí)現(xiàn)。合理利用碳交易市場(chǎng)及碳金融工具將有利于企業(yè)降低整體運(yùn)營(yíng)成本，獲取更大的經(jīng)濟(jì)利益。

低碳是全球背景下未來發(fā)展的必然之路，但目前閉環(huán)供應(yīng)鏈模式構(gòu)建過程中依然存在很多問題，如企業(yè)缺乏低碳意識(shí)、對(duì)閉環(huán)供應(yīng)鏈認(rèn)識(shí)不足、閉環(huán)供應(yīng)鏈與碳減排結(jié)合應(yīng)用不充分等。北京作為我國(guó)的首都，是我國(guó)的政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心，人口眾多，各個(gè)行業(yè)的發(fā)展在全國(guó)均名列前茅。但北京市環(huán)境問題較為嚴(yán)峻，因此以北京市為例可以為課題提供大量樣本數(shù)據(jù)，同時(shí)考慮到的因素較為復(fù)雜，面向大多數(shù)企業(yè)都具有適用性?？紤]低碳經(jīng)濟(jì)大背景下閉環(huán)供應(yīng)鏈再生產(chǎn)環(huán)節(jié)優(yōu)化問題，結(jié)合碳交易機(jī)制及碳稅等金融工具，通過構(gòu)建合理模型達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境保護(hù)的最優(yōu)化平衡，在確保供應(yīng)鏈高效運(yùn)行的同時(shí)兼顧生態(tài)問題，符合科學(xué)發(fā)展觀和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求。

1 文獻(xiàn)綜述

與本文相關(guān)的研究有兩個(gè)方面：一是閉環(huán)供應(yīng)鏈最優(yōu)問題及碳交易機(jī)制，二是碳稅對(duì)供應(yīng)鏈的效益影響。

近年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)閉環(huán)供應(yīng)鏈整體最優(yōu)問題的研究如下：易余胤等人 [4]運(yùn)用博弈理論在混合回收的情形下建立了單一制造商和單一零售商組成的再制造閉環(huán)供應(yīng)鏈模型，研究了產(chǎn)品定價(jià)問題及回收渠道沖突對(duì)定價(jià)決策的影響，研究得出協(xié)調(diào)定價(jià)模型中整個(gè)系統(tǒng)的利潤(rùn)可以達(dá)到集中化定價(jià)時(shí)的水準(zhǔn);Panda S等人 [5]研究了由承擔(dān)社會(huì)責(zé)任的生產(chǎn)者和經(jīng)營(yíng)回收業(yè)務(wù)的銷售者構(gòu)成的閉環(huán)供應(yīng)鏈，發(fā)現(xiàn)考慮社會(huì)責(zé)任承擔(dān)環(huán)境義務(wù)的供應(yīng)鏈比考慮以經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為決策目標(biāo)的經(jīng)典供應(yīng)鏈更具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì);Duma P等人 [6]提出了一個(gè)結(jié)合需求和生產(chǎn)能力不確定情形下的多階段閉環(huán)供應(yīng)鏈優(yōu)化模型的回購方案恢復(fù)框架，提高了產(chǎn)品回收率，滿足監(jiān)管者制定的回收率門檻要求并最小化集成系統(tǒng)的總成本;張曉杰等人 [7]在供應(yīng)鏈金融環(huán)境下構(gòu)建了銀企資金供應(yīng)鏈的收益分成契約模型，并通過Stackelberg模型研究銀行和企業(yè)在理性假定下的合作博弈行為，分析了其各自的最優(yōu)行動(dòng)策略及對(duì)應(yīng)的契約參數(shù)范圍，研究得出在供應(yīng)鏈分散決策模式下，銀行在設(shè)計(jì)收益分成契約時(shí)，只有將分成比率的取值限定于一定范圍內(nèi)，才能在實(shí)現(xiàn)銀企合作關(guān)系的最優(yōu)化。

另外，針對(duì)碳交易機(jī)制、碳稅對(duì)供應(yīng)鏈效益影響的研究主要有以下學(xué)者：謝鑫鵬等人 [8]關(guān)于制造企業(yè)如何在政府實(shí)施碳排放規(guī)制下實(shí)施供應(yīng)鏈的生產(chǎn)和減排決策研究中，通過博弈論和經(jīng)濟(jì)學(xué)分析得到碳交易的價(jià)格會(huì)對(duì)企業(yè)碳減排的高低產(chǎn)生影響，研究得出減排較容易時(shí)減排率與碳交易價(jià)格呈正相關(guān);趙道致等人 [9]根據(jù)對(duì)生產(chǎn)低碳產(chǎn)品的制造商和零售商所構(gòu)成的供應(yīng)鏈，通過分析、模擬試驗(yàn)，探討得出不同的影響因素對(duì)供應(yīng)鏈績(jī)效產(chǎn)生不同的影響，研究得出隨著減排量影響需求因子逐漸增大、低碳宣傳成本參數(shù)逐漸減小，整合的供應(yīng)商、制造商及零售商的期望利潤(rùn)均逐漸增大;蔡棟梁等人 [10]通過構(gòu)建動(dòng)態(tài)隨機(jī)一般均衡模型，比較了碳排放補(bǔ)貼、碳稅及兩者混合政策對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響，研究得出混合政策可以在保持環(huán)境質(zhì)量不變的條件下實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng);郭軍華等人 [11]從供應(yīng)鏈視角之下考慮社會(huì)福利的政府最優(yōu)碳稅制定，研究了如何制定最優(yōu)碳稅稅率使得社會(huì)總福利最大化。

2 模型構(gòu)建

2.1 問題描述

根據(jù)文獻(xiàn)[12]可進(jìn)行分析：現(xiàn)在普遍存在的雙渠道閉環(huán)供應(yīng)鏈中，產(chǎn)品回收率和再制造成本差異是整體系統(tǒng)利潤(rùn)的重要影響因素，據(jù)此，基于制造商回收的閉環(huán)供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，制造商直接生產(chǎn)新產(chǎn)品，單位新產(chǎn)品的生產(chǎn)成本為cn，同時(shí)簡(jiǎn)單地從消費(fèi)者手中回收廢舊產(chǎn)品進(jìn)行再制造，廢舊產(chǎn)品的回收率為τm，單位再制造產(chǎn)品的成本為cr。制造商生產(chǎn)的所有產(chǎn)品，均通過線上線下兩個(gè)渠道進(jìn)行銷售，線上渠道直銷價(jià)為pm，線下則以價(jià)格w批發(fā)給零售商進(jìn)行銷售，零售價(jià)為pr。兩個(gè)渠道的產(chǎn)品需求量分別為qm和qr。

2.2 單周期靜態(tài)博弈模型構(gòu)建

為方便問題的研究分析，現(xiàn)提出以下4個(gè)假設(shè)。

假設(shè)1：制造商要想達(dá)到回收率τm，則所需成本為η■，其中η為制造商回收成本系數(shù) [13]并且不考慮其他成本影響因素。

假設(shè)2：再制造產(chǎn)品成本小于新產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，即cr

假設(shè)3：?jiǎn)挝划a(chǎn)品的生產(chǎn)成本c由再制造產(chǎn)品的單位成本cr和新產(chǎn)品的單位成本cn按回收率的比例構(gòu)成：c=τmcr+（1-τm）cn=cn-τm△。

假設(shè)4：再制造產(chǎn)品和新產(chǎn)品，線上以pm的價(jià)格出售，或以價(jià)格w批發(fā)給線下零售商進(jìn)行線下渠道銷售，銷售價(jià)為pr。

由文獻(xiàn)[12]得出以下基礎(chǔ)模型。

直銷渠道和零售商渠道的產(chǎn)品需求量如下：

qm=α-β1 pm+γ1 pr（1）

qr=α-β2 pγ+γ2 pm（2）

公式（1）、公式（2）中：α為新產(chǎn)品和再制造產(chǎn)品的最大潛在需求量;β1、β2為需求量對(duì)自身價(jià)格的敏感系數(shù);γ1、γ2為需求量對(duì)交叉價(jià)格的敏感系數(shù)。為了簡(jiǎn)化運(yùn)算，參照文獻(xiàn)[14]，此處假定β1=β2=β，γ1=γ2=γ。由于渠道的需求量對(duì)自身價(jià)格的依賴程度高于競(jìng)爭(zhēng)渠道的價(jià)格，故而β>γ。

集中決策下的供應(yīng)鏈系統(tǒng)利潤(rùn)如下：

πc（pm，c，pr，c，τm，c）=（pm，c-cn+τm，c△）qm，c+（pr，c-cn+τm，c△）qr，c-η■ /2（3）

公式（3）中：πc為集中決策下的系統(tǒng)利潤(rùn)，下標(biāo)c表示集中決策。

通過查閱文獻(xiàn)可知，整體系統(tǒng)利潤(rùn)在滿足η>（β-γ）△2且供應(yīng)鏈系統(tǒng)利潤(rùn)最大時(shí)，存在唯一的最優(yōu)直銷價(jià)■、最優(yōu)零售價(jià)■和最優(yōu)回收率■，最優(yōu)系統(tǒng)利潤(rùn)如下：

而當(dāng)Cn

2.3 改進(jìn)模型

2.3.1 碳金融技術(shù)融合后的模型

假設(shè)回收產(chǎn)品的二次制造需要消耗的碳排放額度比企業(yè)生產(chǎn)新產(chǎn)品所需的少h個(gè)單位，企業(yè)將富余的碳排放額度進(jìn)行碳排放權(quán)交易，每交易單位碳排放額度將產(chǎn)生g個(gè)單位的經(jīng)濟(jì)效益。建立模型得兩渠道的產(chǎn)品需求量同上，集中決策下的供應(yīng)鏈系統(tǒng)利潤(rùn)如下：

πc（pm，c，pr，c，τm，c）=（pm，c-cn+τm，c△）qm，c+（pr，c-cn+τm，c△）qr，c-η■ /2+（qm，c+qr，c）hg （5）

2.3.2 碳稅約束下的閉環(huán)供應(yīng)鏈模型

此部分探究雙渠道閉環(huán)供應(yīng)鏈中碳稅對(duì)混合制造系統(tǒng)生產(chǎn)決策的影響，研究在碳稅增長(zhǎng)情況下，集中決策時(shí)雙渠道總需求量Q及系統(tǒng)期望利潤(rùn)的變化情況。

假設(shè)1：生產(chǎn)單位新品和再制造品的碳排放量分別為e1、e2，e1>e2，單位碳排放需要加納稅款為λ。

假設(shè)2：假定市場(chǎng)的總需求量Q就是企業(yè)的產(chǎn)量。

改進(jìn)模型得兩渠道的產(chǎn)品需求量同上，集中決策下的系統(tǒng)利潤(rùn)如下：

公式（6）中：τm，c為回收率（0<τm，c<1），π為集中決策下的系統(tǒng)利潤(rùn)，下標(biāo)c表示集中決策，式中最后兩項(xiàng)分別為新產(chǎn)品和再制造產(chǎn)品生產(chǎn)所需要繳納的碳排放稅。

需求量對(duì)自身價(jià)格的敏感系數(shù)β和需求量對(duì)交叉價(jià)格的敏感系數(shù)γ與直銷渠道需求量qm和零售商渠道需求量qr的關(guān)系如下：

3 仿真結(jié)果分析

3.1 碳金融技術(shù)融合后的模型仿真模擬

設(shè)最大潛在需求量α為1，自身價(jià)格的敏感系數(shù)β為0.01，交叉價(jià)格的敏感系數(shù)γ為0.001、0.005、0.01。利用Matlab進(jìn)行驗(yàn)算得到在表示直銷渠道價(jià)格和零售商渠道價(jià)格共同影響下利潤(rùn)與產(chǎn)品需求量的關(guān)系，設(shè)置了不同的交叉價(jià)格敏感系數(shù)γ。

根據(jù)圖2的等高線圖、三維圖可以看出，在直銷渠道價(jià)格和零售商渠道價(jià)格兩變量的共同影響下，產(chǎn)品需求量仍存在最大值，驗(yàn)證了建立的新模型是有最優(yōu)解的，即有最大利潤(rùn)。

由圖3可以得到，回收率在0～1的取值范圍內(nèi)，兩變量在某一特定條件下（即所有常數(shù)值為某一特定值時(shí)），利潤(rùn)隨著回收成本降低、回收率增高而增大，可以取到最大值。

3.2 碳稅約束下的閉環(huán)供應(yīng)鏈模型仿真模擬

對(duì)公式（6）進(jìn)行數(shù)值分析，探究在碳稅增長(zhǎng)情況下，集中決策時(shí)雙渠道總需求量Q及系統(tǒng)期望利潤(rùn)的變化情況。對(duì)系統(tǒng)利潤(rùn)模型中的各參數(shù)設(shè)置如下：α=840，β>γ，cn=50，cr=40，Δ=cn-cr=10，qm，c=240，qr，c=200，η=10 000，λ=4，e1=1.5 t，e2=1 t。

利用Matlab進(jìn)行驗(yàn)算得：當(dāng)τm，c=0.6時(shí)，敏感系數(shù)對(duì)系統(tǒng)利潤(rùn)的影響如圖4所示。圖4表示回收率一定時(shí)，需求量對(duì)自身價(jià)格的敏感系數(shù)β和需求量對(duì)交叉價(jià)格的敏感系數(shù)γ對(duì)系統(tǒng)利潤(rùn)的影響情況?？梢姡鹤陨韮r(jià)格的敏感系數(shù)β不變，交叉價(jià)格的敏感系數(shù)γ增大時(shí)，pm、pr增大，系統(tǒng)利潤(rùn)增大;交叉價(jià)格的敏感系數(shù)γ不變，自身價(jià)格的敏感系數(shù)β增大時(shí)，pm、pr降低，系統(tǒng)利潤(rùn)減少。

設(shè)定β=5，γ=3，利用Matlab探究τm，c與系統(tǒng)利潤(rùn)的關(guān)系（如圖5所示）。由圖5可見，當(dāng)價(jià)格系數(shù)一定時(shí)，系統(tǒng)利潤(rùn)π（pm，c，pr，c，τm，c）隨著回收率τm，c的增加而先增大后降低。這是因?yàn)橄到y(tǒng)利潤(rùn)受回收成本η■ /2及相應(yīng)碳稅的影響，當(dāng)碳稅開始逐漸提高時(shí)，生產(chǎn)量緩慢減少，企業(yè)會(huì)增加回收率來減少碳排放成本以抵消企業(yè)產(chǎn)量下降對(duì)系統(tǒng)利潤(rùn)的影響，從而賺取更大的利潤(rùn);回收率持續(xù)增大時(shí)，回收成本不斷升高，商品價(jià)格不變的情況，單位回收成本過高致使系統(tǒng)利潤(rùn)下降。整體趨勢(shì)來看，價(jià)格系數(shù)一定，雙渠道產(chǎn)品價(jià)格不變時(shí)，回收率增加對(duì)碳稅約束下集中決策的系統(tǒng)利潤(rùn)呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)。

4 結(jié)論

針對(duì)低碳環(huán)境下制造業(yè)減排提高生產(chǎn)成本的問題，本文在閉環(huán)供應(yīng)鏈的前提下，運(yùn)用已經(jīng)實(shí)施的碳排放交易市場(chǎng)及國(guó)家碳稅政策的優(yōu)勢(shì)，從兩個(gè)方面對(duì)制造業(yè)由傳統(tǒng)供應(yīng)鏈升級(jí)到閉環(huán)供應(yīng)鏈的過程中，維持整體系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了研究。在已有的閉環(huán)供應(yīng)鏈系統(tǒng)利潤(rùn)模型上加入碳排放交易因素的影響及通過碳稅層面分析整體系統(tǒng)利潤(rùn)的變化趨勢(shì)，得出了結(jié)論，為企業(yè)提供相應(yīng)的解決思路以及方向。通過研究得到，在傳統(tǒng)閉環(huán)供應(yīng)鏈的基礎(chǔ)上加入回收環(huán)節(jié)，并通過碳交易提高整體系統(tǒng)利潤(rùn)率。而文獻(xiàn)[15]中碳稅對(duì)回收率的影響在雙渠道閉環(huán)供應(yīng)鏈中仍然適用。從而通過改進(jìn)基礎(chǔ)模型得出進(jìn)一步結(jié)論：渠道價(jià)格一定時(shí)，碳稅增加引起回收率τm先增加后逐漸降低，單位成本c先減少后逐漸增加，定性分析可得，此時(shí)集中決策下的系統(tǒng)利潤(rùn)π（pm，c，pr，c，τm，c）會(huì)隨著碳稅的增加先增加后減少。

參 考 文 獻(xiàn)

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