劉彩虹，劉愛君，湯中明

（1.湖北開放大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，湖北 武漢 430223；2.湖北第二師范學(xué)院 管理學(xué)院，湖北 武漢 430205）

一、引言

近年來，氣候變化成為全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的硬約束，深刻地影響著全球經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。越來越多溫室氣體的排放對(duì)人類社會(huì)和自然環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響。全球氣候變化已成為影響人類生存和健康的重要因素。因此，減少碳排放已成為世界各國(guó)的共識(shí)，是社會(huì)發(fā)展的一種必然趨勢(shì)。為了減少碳排放，越來越多的國(guó)家采取措施來控制溫室氣體的排放，也有更多組織和民眾積極加入到環(huán)境保護(hù)行動(dòng)中。碳減排政策逐漸被廣泛采用。隨著極端天氣的頻繁出現(xiàn)，社會(huì)民眾的環(huán)境保護(hù)意識(shí)逐漸增強(qiáng)，可持續(xù)消費(fèi)在全球范圍內(nèi)悄然興起?？沙掷m(xù)產(chǎn)品越來越受到青睞，越來越多的民眾愿意購(gòu)買綠色產(chǎn)品。

在政府和民眾的雙重作用下，企業(yè)社會(huì)責(zé)任壓力越來越大，企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)作亦面臨更大的挑戰(zhàn)。許多企業(yè)通過投資碳減排技術(shù)來減少生產(chǎn)中的碳排放。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，碳減排技術(shù)投資能降低供應(yīng)鏈上碳排放，改善環(huán)境的可持續(xù)性，提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力[1]。然而，碳減排技術(shù)會(huì)增加企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本，影響企業(yè)利潤(rùn)。因此，企業(yè)需要決策合適的碳減排技術(shù)水平，既要滿足政府碳減排政策的要求，又要保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)。據(jù)調(diào)查，供應(yīng)鏈運(yùn)作過程中的碳排放超過全球碳排放量的20%，生產(chǎn)、運(yùn)輸和庫(kù)存是供應(yīng)鏈上最大的碳排放源[2]。其中，運(yùn)輸大約占到全球碳排放量的5%，是最大的碳排放源之一[3]。庫(kù)存和運(yùn)輸計(jì)劃是補(bǔ)貨決策要解決的關(guān)鍵問題。由于庫(kù)存和運(yùn)輸之間具有效益背反性，因此補(bǔ)貨決策時(shí)需要將二者集成起來，這增加了補(bǔ)貨決策的難度。當(dāng)制造商采取碳減排技術(shù)后，市場(chǎng)需求和成本結(jié)構(gòu)的變化會(huì)影響其碳減排技術(shù)水平的決策。同時(shí)，制造商碳減排技術(shù)決策會(huì)導(dǎo)致市場(chǎng)需求的變化，從而影響零售商庫(kù)存和運(yùn)輸計(jì)劃的決策。制造商和零售商利潤(rùn)、碳減排會(huì)隨其決策的變化而變化，從而影響社會(huì)的經(jīng)濟(jì)效用和環(huán)境效用，導(dǎo)致政府關(guān)注的社會(huì)福利發(fā)生變化[4]。

然而，碳減排政策、碳減排投資、庫(kù)存和運(yùn)輸計(jì)劃等因素的集成會(huì)加大供應(yīng)鏈優(yōu)化模型的復(fù)雜性，目前同時(shí)考慮以上因素的研究文獻(xiàn)還很少。而在考慮碳減排政策和碳減排投資的情況下，研究多周期庫(kù)存和運(yùn)輸計(jì)劃的文獻(xiàn)更少。Micheli &Mantella 等構(gòu)建了碳減排政策下的多周期庫(kù)存和運(yùn)輸計(jì)劃[5]，但他們的模型中沒有考慮碳減排投資，也沒有分析社會(huì)福利因素。文章將構(gòu)建碳稅和碳限額政策下碳減排投資決策和多周期庫(kù)存、運(yùn)輸集補(bǔ)貨決策優(yōu)化模型，希望能給企業(yè)的碳減排優(yōu)化提供理論依據(jù)。同時(shí)，文章將深入剖析碳稅和碳限額政策影響企業(yè)生產(chǎn)和補(bǔ)貨決策的機(jī)理，期望能為政府部門碳減排政策的制定提供決策參考。

二、文獻(xiàn)綜述

隨著人們對(duì)社會(huì)環(huán)境的不斷關(guān)注，可持續(xù)供應(yīng)鏈已成為研究的熱門話題。碳減排政策對(duì)供應(yīng)鏈運(yùn)作績(jī)效的影響是學(xué)者研究的焦點(diǎn)問題之一。楊仕輝、余敏(2016)研究了碳配額下分散決策供應(yīng)鏈的碳減排優(yōu)化策略[6]。李嘉等(2021)構(gòu)建了碳限額約束下產(chǎn)品配置多目標(biāo)優(yōu)化模型[7]。覃艷華等(2020)探討了碳限額約束下混合渠道供應(yīng)鏈碳減排決策問題，結(jié)果表明：兩部定價(jià)契約在任何補(bǔ)貼模式下都能實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈系統(tǒng)協(xié)同[8]。Wang 等(2019)探討了碳稅政策對(duì)供應(yīng)鏈碳排放的最優(yōu)水平的影響，結(jié)果表明：最優(yōu)碳減排水平隨著碳稅稅率的增加而下降[9]。Alizadeh&Ma(2019)研究了稅率不確定性對(duì)供應(yīng)鏈碳排放的影響[10]。總體來說，碳減排政策能有效降低企業(yè)碳排放量，但會(huì)給企業(yè)帶來更重的經(jīng)濟(jì)壓力，對(duì)企業(yè)利潤(rùn)會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響[11]。

企業(yè)可以通過碳減排技術(shù)投資來減少供應(yīng)鏈上的碳排放，以抵消碳減排政策的負(fù)面經(jīng)濟(jì)影響[12]。Shi 等(2017)分析了供應(yīng)鏈碳減排投資和權(quán)利結(jié)構(gòu)對(duì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的綜合影響[13]。魏莉等(2018)將碳減排投資因素引入生產(chǎn)投資決策模型，以求解最優(yōu)的碳減排投資量和最優(yōu)生產(chǎn)量[14]。魏光興等(2022)從供應(yīng)鏈視角分析環(huán)保稅生態(tài)效應(yīng)，研究結(jié)果表明：碳減排投資會(huì)隨著稅率提高呈現(xiàn)先增后減的變化趨勢(shì)[15]。消費(fèi)者減排意識(shí)通常與碳減排投資一起被融入到供應(yīng)鏈優(yōu)化模型中。例如：Du&Zhu(2015)構(gòu)造了碳敏感性需求函數(shù)來分析消費(fèi)者減排意識(shí)對(duì)供應(yīng)鏈績(jī)效的影響，并設(shè)計(jì)了不同的供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)契約[16]。消費(fèi)者碳減排意識(shí)對(duì)供應(yīng)鏈優(yōu)化模型的影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是對(duì)市場(chǎng)需求影響。當(dāng)產(chǎn)品碳排放降低時(shí)，市場(chǎng)需求就會(huì)隨之增加[17，18]。二是對(duì)市場(chǎng)價(jià)格的影響。當(dāng)消費(fèi)者具備減排意識(shí)時(shí)，即使價(jià)格更高，低碳產(chǎn)品依然會(huì)得到更多的認(rèn)可[16]。消費(fèi)者所具有的減排意識(shí)能夠激勵(lì)企業(yè)生產(chǎn)低碳產(chǎn)品，但這并不意味著企業(yè)能獲得更高的利潤(rùn)[19]。

可見，引入消費(fèi)者碳減排意識(shí)因素后，市場(chǎng)需求或銷售價(jià)格會(huì)發(fā)生變化，從而會(huì)影響零售商的訂貨決策?；谔紲p排投資衍生的EOQ 模型是學(xué)者們主要研究的方向。Tao&Xu(2019)構(gòu)建了融入消費(fèi)者碳減排意識(shí)后的EOQ 模型，用以決策最優(yōu)訂貨量和碳減排水平[20]。Huang 等(2020)構(gòu)建了碳減排技術(shù)下的EOQ模型，用以決策最優(yōu)生產(chǎn)量、補(bǔ)貨量和碳減排投資[21]。Cheng 等(2018)具體分析了基于貝葉斯更新的碳減排投資決策問題[18]。

文章與現(xiàn)有研究的不同之處主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：第一，現(xiàn)有研究大多都是單周期的訂貨量決策問題，文章考慮多周期的補(bǔ)貨問題；第二，現(xiàn)有研究大多只考慮生產(chǎn)過程的碳排放，文章還考慮了運(yùn)輸過程中的碳排放；第三，現(xiàn)有研究大多只從企業(yè)角度進(jìn)行決策，文章從企業(yè)（利潤(rùn)） 和政府（社會(huì)福利） 兩個(gè)層面進(jìn)行決策。

三、問題描述與假設(shè)

文章考慮由政府、單個(gè)制造商和單個(gè)零售商組成的供應(yīng)鏈，如圖1 所示。該供應(yīng)鏈存在雙重博弈關(guān)系。在政府和企業(yè)之間，政府是碳減排政策的主導(dǎo)者，企業(yè)是跟隨者。政府要設(shè)定合適的碳減排政策，使社會(huì)福利最大化。制造商和零售商在遵循政府設(shè)定的碳減排政策前提下，追求自身利益最大化。在市場(chǎng)博弈中，制造商和零售商之間信息完全對(duì)稱，制造商為市場(chǎng)的主導(dǎo)者，零售商是市場(chǎng)的跟隨者，它們之間存在stackelberg 博弈。在碳減排政策下，零售商根據(jù)市場(chǎng)需求和服務(wù)水平?jīng)Q策訂貨量，并制訂貨物的庫(kù)存和運(yùn)輸計(jì)劃。制造商負(fù)責(zé)產(chǎn)品生產(chǎn)，并根據(jù)碳減排政策和零售商各時(shí)期的訂貨量來決策碳減排可持續(xù)發(fā)展水平。

圖1 供應(yīng)鏈參與者的關(guān)系

文章在碳稅和碳限額政策下探討此博弈問題，對(duì)模型做如下假設(shè)：

第一，假設(shè)市場(chǎng)需求Dt(t=1，2，…，n)為周期性的隨機(jī)需求，各時(shí)期內(nèi)的需求dt服從正態(tài)分布且互不相關(guān)。同時(shí)，消費(fèi)者具有低碳偏好，且市場(chǎng)對(duì)低碳產(chǎn)品的需求與碳減排水平s呈線性關(guān)系。不失一般性，設(shè)各個(gè)時(shí)期因制造商碳減排投資帶來的市場(chǎng)需求為βs/n，則有：Dt=dt+βs/n，其中：dt～N(ut，σt2)。

第二，制造商產(chǎn)品的碳排放量e由產(chǎn)品最大碳排放量和碳減排水平線性決定，即：e=B-bs，B為制造商產(chǎn)品最大碳排放量，b為碳減排水平對(duì)產(chǎn)品碳排放的影響系數(shù)。

第三，制造商碳減排水平越高，碳減排成本亦會(huì)越高，且成本增加的速度越來越快。假設(shè)碳減排成本ce與碳減排水平之間呈二次函數(shù)關(guān)系，便會(huì)有：ce=δs2/2，δ 為生產(chǎn)碳減排投資成本系數(shù)。

第四，假設(shè)零售商采用同一車型的汽車運(yùn)輸方式。運(yùn)輸過程中的燃油消耗和碳排放采用Barth 等提出的綜合函數(shù)進(jìn)行計(jì)算。設(shè)ξ 為燃?xì)饣旌媳取e為發(fā)動(dòng)機(jī)排量、?為發(fā)動(dòng)機(jī)效率、Ne為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、ke為發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦系數(shù)、A為額面面積、cd為空氣阻力系數(shù)、ε 為車輛傳動(dòng)效率、g重力加速度、ρ 為空氣密度、cr為滾動(dòng)阻力系數(shù)、ψ 為燃油轉(zhuǎn)換因素、κ 為燃油熱值、φ為道路角度、μ 為車輛整備質(zhì)量，給定車輛速度f、運(yùn)行距離a和裝載量L，車輛燃油消耗量F可由式(1)計(jì)算得到：

令λ=ξ/(κψ)、y=keNeVe、γ=1/(1000?ε)、B=0.5cdρA、τ=g(sinφ+crcosφ)，則F可簡(jiǎn)化為式(2)：

第五，零售商沒有庫(kù)存容量的限制，其初始庫(kù)存為0。不考慮缺貨成本，本期未滿足的需求將會(huì)延至下一期。

文章模型的其他主要參數(shù)和符號(hào)說明見表1。

表1 模型參數(shù)及符號(hào)說明

四、模型構(gòu)建與方法

1. 無碳減排政策的決策模型（簡(jiǎn)稱“BM 模型”）

設(shè)生產(chǎn)碳減排水平為0 時(shí)，零售商的訂貨量為Qt*。在沒有碳減排政策的情形下，制造商碳減排投資的利潤(rùn)函數(shù)如式(3)：

由極值判定法則可知：當(dāng)s=β(w-cs)/δ 時(shí)，制造商利潤(rùn)最大化。此時(shí)，制造商生產(chǎn)碳減排水平與零售商訂貨量沒有關(guān)系，它隨著碳減排需求彈性系數(shù)增加而增加，而隨著碳減排成本彈性系數(shù)增加而減小。

設(shè)各個(gè)時(shí)期因制造商碳減排投資帶來的市場(chǎng)需求為βs/n，則零售商訂貨決策模型的目標(biāo)函數(shù)和約束條件如下所示：

πR=max[(p-w)E(dt)+βs]

期望利潤(rùn)最大化是零售商決策的目標(biāo)。目標(biāo)函數(shù)中，式(4)表示零售商的期望收入、物流成本以及司機(jī)的工資，包含庫(kù)存成本和運(yùn)輸成本。式(5)~(7)與庫(kù)存決策相關(guān)。式(5)計(jì)算零售商各時(shí)期的期望庫(kù)存，式(6)反映零售商各時(shí)期末的實(shí)有庫(kù)存。式(7)為非線性約束，用于設(shè)定庫(kù)存的客戶服務(wù)水平?；赟oysal等(2018)的非線性約束解決方法[22]，式(7)可以轉(zhuǎn)化成線性約束條件式(12)。式(8)要求各時(shí)期的車輛運(yùn)輸能力滿足訂貨量要求。式(9)~(11)為決策變量取值范圍的約束。

2. 碳稅政策下的決策模型

在碳稅政策下，制造商和零售商決策時(shí)均需要在BM 模型中加入碳稅成本。設(shè)碳稅稅率為φ，則制造商利潤(rùn)函數(shù)為：

考慮碳稅后，零售商訂貨決策模型的目標(biāo)函數(shù)如式(14)所示，約束條件與BM模型相同。式(14)的第二項(xiàng)為零售商承擔(dān)的碳稅成本。

由上述決策模型可知，在碳稅政策下，制造商的碳減排水平受零售商補(bǔ)貨量的影響，而制造商的碳減排水平反過來影響零售商的補(bǔ)貨決策。因此，要求解生產(chǎn)碳減排水平以及制造商和零售商的利潤(rùn)，首先，要將s=0 代入零售商補(bǔ)貨決策模型求得零售商基本訂貨量然后，根據(jù)計(jì)算出sT值。最后，再將sT代入零售商補(bǔ)貨決策模型求得零售商最終訂貨量。

3. 碳限額政策下的決策模型

在碳限額政策下，制造商和零售商的碳排放不能超過政府規(guī)定的排放閾值。設(shè)制造商和零售商的碳排放限額分別為uM和uR，則制造商決策模型需要在BM 模型利潤(rùn)函數(shù)的基礎(chǔ)上加入以下約束條件：

式(15)展開后為關(guān)于s的二次不等式，通過對(duì)該不等式分析，可轉(zhuǎn)化成式(16)：

考慮碳限額政策后，零售商決策模型需要在BM 模型的基礎(chǔ)上加入以下約束條件：

與碳稅政策情形類似，碳限額政策下制造商碳減排決策與零售商補(bǔ)貨決策相互影響，文章采用與碳稅政策類似處理方法進(jìn)行求解。

4. 模型的求解方法

前文的模型分析部分已經(jīng)給出了制造商碳減排水平的求解策略。零售商補(bǔ)貨決策模型是混合整數(shù)規(guī)劃模型，文章運(yùn)用MATLAB 中的intlinprog 函數(shù)求解。模型的求解順序?yàn)橹圃焐滔葲Q策碳減排水平，零售商再根據(jù)制造商的碳減排水平進(jìn)行補(bǔ)貨決策。在考慮碳減排政策后，制造商的碳減排水平會(huì)受到零售商補(bǔ)貨量的影響，而制造商的碳減排水平反過來又會(huì)影響零售商的補(bǔ)貨決策。此時(shí)，模型需按以下步驟進(jìn)行求解：

第一步，設(shè)制造商碳減排水平s=0，運(yùn)用各碳減排政策下零售商補(bǔ)貨決策模型求出零售商基本訂貨量

第三步，將s*分別代入各碳減排政策下零售商補(bǔ)貨決策模型求得零售商最終訂貨量。

五、模擬分析

基于模型的求解策略和以下數(shù)據(jù)，所有的模擬過程均在MATLAB 編程中實(shí)現(xiàn)。在所有模擬情景下，設(shè)p=10，w=6，cs=2，h=2，e=1，b=0.1，β=5000，δ=8000，α=95%，m=50，l=6.4，υ=2.63。在MATLAB 中隨機(jī)生成12 個(gè)時(shí)期的需求。需求 均 值 分 別 為6000、7200、11800、1000 、5600、4900、14400、3600、6400、7600、2800、5400，方差系數(shù)均為0.1。運(yùn)輸車輛采用Soysal(2018)[22]研究中運(yùn)用的技術(shù)參數(shù)，具體參數(shù)設(shè)置為：ξ=1，κ=44，ψ=737，ke=0.2，Ne=33，Ve=5，ρ=1.2041，A=3.912， μ=6350，g=9.81， φ=0，cd=0.7，cr=0.01， ε=0.4，?=0.9，L=4000。

1. 碳稅政策的影響分析

在碳稅政策下，將稅率變化范圍設(shè)定為[0，5]，以0.1 為間隔逐步增加稅率，分別在每種稅率下模擬計(jì)算，得到51 種稅率下的模擬結(jié)果如圖2 所示。圖2(a)表明，碳稅稅率對(duì)制造商碳減排水平、碳排放和利潤(rùn)都有顯著影響。隨著稅率的增加，制造商碳稅成本增加，促使其不斷提高碳減排水平，從而導(dǎo)致碳排放量逐漸降低。但由于提高碳減排水平后，制造商碳減排投資成本不斷增加，使得其利潤(rùn)不斷降低。當(dāng)稅率提高到一定程度（即4.7） 時(shí)，制造商碳減排水平達(dá)到最大值。此后，繼續(xù)提高稅率對(duì)制造商績(jī)效沒有影響。圖2(b)反映碳稅稅率對(duì)零售商優(yōu)化決策的影響。結(jié)果表明：碳稅稅率對(duì)零售商物流成本和碳排放影響較小，但對(duì)其利潤(rùn)影響較大。這是因?yàn)樘岣咛级惗惵屎?，制造商提高了生產(chǎn)碳減排水平，從而擴(kuò)大了產(chǎn)品市場(chǎng)需求。盡管零售商的碳稅成本會(huì)增加，但因市場(chǎng)需求增加而獲得的利潤(rùn)大于其碳稅成本，從而使得其利潤(rùn)會(huì)不斷提高。當(dāng)稅率達(dá)到4.7 時(shí)，制造商不會(huì)再提高碳減排水平，市場(chǎng)需求不再增加。此時(shí)，繼續(xù)提高稅率并不會(huì)提高零售商的銷售收入，但其碳稅成本會(huì)隨著稅率的提高而繼續(xù)增加，從而導(dǎo)致其利潤(rùn)下降。

圖2 碳稅稅率對(duì)供應(yīng)鏈優(yōu)化決策的影響

2. 碳限額政策的影響分析

在碳限額政策下，需要同時(shí)優(yōu)化制造商生產(chǎn)碳限額和零售商物流碳限額。由于零售商物流碳限額會(huì)受到制造商碳減排決策的影響，因此，文章運(yùn)用兩階段法來解決碳限額優(yōu)化問題，即第一階段優(yōu)化制造商生產(chǎn)碳限額，第二階段優(yōu)化零售商物流碳限額?；诖?，文章先運(yùn)用基本模型計(jì)算最優(yōu)決策下制造商和零售商的碳排放量，并以此作為碳排放限制條件的基本標(biāo)準(zhǔn)，在基本標(biāo)準(zhǔn)的50%~110%范圍內(nèi)按5%的間隔設(shè)定碳限額參數(shù)。模擬計(jì)算結(jié)果如圖3 所示。

圖3(a)反映碳限額政策對(duì)制造商碳減排投資決策的影響。在寬松的碳限額政策下，碳限額政策對(duì)制造商碳減排決策沒有影響，制造商碳減排處于較低水平（s*=2），此時(shí)制造商利潤(rùn)和碳排放都處于最大水平。隨著碳限額政策的緊縮，制造商會(huì)逐漸加大碳減排水平，利潤(rùn)和碳排放都會(huì)逐漸降低。

圖3 碳限額政策對(duì)制造商和零售商決策的影響

在運(yùn)用同樣松緊的碳限額政策對(duì)零售商物流決策進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)碳限額小于等于基本標(biāo)準(zhǔn)的85%時(shí)，零售商物流決策模型無可行解。當(dāng)碳限額大于基本標(biāo)準(zhǔn)的85%時(shí)，隨著碳限額政策的放松，零售商利潤(rùn)和碳排放量會(huì)逐漸增加，而其物流成本則會(huì)逐漸降低。物流成本降低的主要原因在于：隨著碳限額政策的放松，運(yùn)輸成本雖然會(huì)逐步增加，但其增加幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于庫(kù)存成本下降的幅度。

3. 政府碳減排政策分析

對(duì)政府而言，設(shè)計(jì)合適的碳減排政策參數(shù)非常重要。寬松的碳排放政策達(dá)不到改善環(huán)境的作用，而過于嚴(yán)厲的政策則會(huì)影響經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。政府可以從社會(huì)福利最大化角度來設(shè)計(jì)碳減排政策參數(shù)。社會(huì)福利包含經(jīng)濟(jì)效用和環(huán)境效用。經(jīng)濟(jì)效用是正效用。碳限額政策下的經(jīng)濟(jì)效用主要是指供應(yīng)鏈上的總利潤(rùn)，而碳稅政策下的經(jīng)濟(jì)效用還包括政府所征收的碳稅收入。環(huán)境效用是負(fù)效用，反映了碳排放對(duì)環(huán)境造成的破壞。文章運(yùn)用二次環(huán)境損害函數(shù)來表示環(huán)境效用[24]。社會(huì)福利函數(shù)如式(18)所示，其中Uec和Uen分別表示經(jīng)濟(jì)效用和環(huán)境效用[4]。

基于碳稅和碳限額政策下的模擬結(jié)果，在MATLAB 中進(jìn)一步對(duì)兩種政策下的經(jīng)濟(jì)效用、環(huán)境效用和社會(huì)福利進(jìn)行模擬計(jì)算，得到的模擬結(jié)果分別如圖4 和圖5 所示。

圖4 碳稅政策模擬優(yōu)化結(jié)果

圖5 碳限額政策模擬優(yōu)化結(jié)果

圖4(a)表明，環(huán)境效用隨著碳稅稅率的增加而降低，反映提高碳稅稅率能有效改善環(huán)境[12]。經(jīng)濟(jì)效用隨著碳稅稅率增加呈現(xiàn)先增后降的變化趨勢(shì)。當(dāng)稅率為2.4 時(shí)，經(jīng)濟(jì)效用達(dá)到最大值(273840)。受到經(jīng)濟(jì)效用和環(huán)境效用雙重作用的影響，社會(huì)福利亦呈現(xiàn)先增后減的變化趨勢(shì)。當(dāng)稅率為3.8 時(shí)，社會(huì)福利達(dá)到最大值(205990)。圖4(b)表明，盡管當(dāng)稅率小于2.4 時(shí)，供應(yīng)鏈經(jīng)濟(jì)效用會(huì)隨著稅率的增加而增加，但制造商利潤(rùn)和利潤(rùn)率都會(huì)隨著稅率增加而降低。然而，零售商利潤(rùn)率隨著稅率的增加而增加，反映零售商從碳稅政策中獲得了更多的利益。

圖5(a)表明制造商生產(chǎn)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效用和環(huán)境效用隨制造商碳限額的增加而增加，而社會(huì)總福利隨碳限額的增加呈現(xiàn)先增加后降低的變化趨勢(shì)。當(dāng)制造商碳限額為基本標(biāo)準(zhǔn)（70020千克） 的74%時(shí)，社會(huì)福利最大化。圖5(b)表明當(dāng)零售商碳限額低于基本標(biāo)準(zhǔn)（10082 千克） 的85%時(shí)，零售商決策模型無可行解。當(dāng)碳限額大于基本標(biāo)準(zhǔn)的85%時(shí)，社會(huì)總福利總體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，但增長(zhǎng)速度很慢。當(dāng)碳限額等于基本標(biāo)準(zhǔn)的98%和99%時(shí)，社會(huì)總福利最大化(178690)。當(dāng)碳限額大于等于基本標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，社會(huì)總福利會(huì)略有降低并維持在這一水平(178200)。

4. 模擬結(jié)論分析與探討

基于以上模擬分析結(jié)論，碳稅和碳限額政策影響供應(yīng)鏈績(jī)效的內(nèi)在機(jī)理如圖6 和圖7 所示。在碳減排政策下，供應(yīng)鏈運(yùn)作要素之間相互作用、相互影響，主要呈現(xiàn)出以下內(nèi)在特征：

圖6 碳稅政策影響供應(yīng)鏈績(jī)效的內(nèi)在機(jī)理

圖7 碳限額政策影響供應(yīng)鏈績(jī)效的內(nèi)在機(jī)理

（1） 福利最大化和經(jīng)濟(jì)效用之間的目標(biāo)沖突

在碳減排政策下，供應(yīng)鏈經(jīng)濟(jì)效用和社會(huì)福利并不能同時(shí)達(dá)到最大化，反映出政府和企業(yè)博弈中存在的目標(biāo)沖突[4]。相對(duì)于碳稅政策而言，碳限額政策下社會(huì)福利和經(jīng)濟(jì)效用之間的矛盾更突出。在碳稅政策下，雖然繳納碳稅會(huì)導(dǎo)致企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效用降低。但從整個(gè)供應(yīng)鏈而言，經(jīng)濟(jì)效用包含了政府獲得的碳稅收入，因此供應(yīng)鏈的經(jīng)濟(jì)效用不會(huì)減少。在碳限額政策下，企業(yè)為了達(dá)到政府規(guī)定的碳限額，必須增加碳減排投資或采用低碳物流方式以降低生產(chǎn)和物流過程中的碳排放，從而提高其生產(chǎn)成本和物流成本。企業(yè)成本的增加降低了企業(yè)利潤(rùn)，從而加劇了社會(huì)福利與經(jīng)濟(jì)效用之間的目標(biāo)沖突。因此，政府應(yīng)采取碳補(bǔ)貼等政策來弱化企業(yè)經(jīng)濟(jì)效用的損失，以激勵(lì)企業(yè)碳減排投資的積極性。

（2） 供應(yīng)鏈上利潤(rùn)分配的矛盾

在碳減排政策下，供應(yīng)鏈上利潤(rùn)進(jìn)行了重新分配。無論是在碳稅政策還是碳限額政策下，制造商都是利潤(rùn)重新分配最大的受害者。在碳減排政策下，制造商承擔(dān)了所有的碳減排投資成本，但供應(yīng)鏈上所有成員共同分享了市場(chǎng)需求增加而帶來的收入。因此，制造商利潤(rùn)大大降低，而零售商利潤(rùn)不降反升。零售商若能為制造商分擔(dān)一部分碳減排投資成本，則能激勵(lì)制造商提高可持續(xù)碳減排水平。為了提高制造商的積極性，合理的成本分享或利潤(rùn)分配機(jī)制可以保障供應(yīng)鏈各方利益的均衡。

（3） 物流運(yùn)作優(yōu)化對(duì)提高環(huán)境效用的作用有限

在碳稅政策下，提高稅率對(duì)物流運(yùn)作中的碳排放量影響較小。但由于物流成本與碳排放之間存在效益背反的關(guān)系，零售商進(jìn)行物流優(yōu)化時(shí)會(huì)權(quán)衡物流成本和碳稅成本之間的關(guān)系。盡管提高稅率會(huì)增加碳稅成本，但如果碳稅邊際成本小于物流邊際成本，零售商并不會(huì)為了降低碳排放而選擇物流成本更高的運(yùn)作方案。在碳限額政策下，當(dāng)碳限額小于基本標(biāo)準(zhǔn)的85%，所有可行的物流方案都無法滿足碳減排要求，反映物流運(yùn)作優(yōu)化降低碳減排的作用有限。因此，需要在物流領(lǐng)域推行碳減排技術(shù)，以進(jìn)一步提高物流碳減排的成效。

六、研究結(jié)論與展望

在碳減排政策下，將環(huán)境因素融入物流優(yōu)化模型是可持續(xù)供應(yīng)鏈領(lǐng)域研究的熱門問題之一。文章研究了碳稅和碳限額政策下碳減排投資、庫(kù)存和運(yùn)輸計(jì)劃集成決策的優(yōu)化問題，主要結(jié)論如下：

在碳稅政策下，提高稅率能提高制造商生產(chǎn)碳減排水平，從而減少生產(chǎn)中的碳排放，但稅率的提高對(duì)物流碳排放的影響較小。隨著稅率的不斷提高，制造商的利潤(rùn)會(huì)逐漸降低，而零售商利潤(rùn)逐漸增加，反映碳稅政策會(huì)影響供應(yīng)鏈上利潤(rùn)的分配。環(huán)境效用隨著稅率的增加而降低，而經(jīng)濟(jì)效用和社會(huì)福利隨稅率增加呈現(xiàn)出倒“U”型變化趨勢(shì)。然而，社會(huì)福利和經(jīng)濟(jì)效用并不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)最大化，反映二者之間存在著一定的目標(biāo)沖突。在碳限額政策下，降低碳排放限額標(biāo)準(zhǔn)，制造商會(huì)提高生產(chǎn)碳減排水平，從而提高生產(chǎn)環(huán)境效用。碳限額對(duì)零售商物流碳排放影響較小，但當(dāng)碳限額低于標(biāo)準(zhǔn)排放的一定比例時(shí)，零售商補(bǔ)貨模型沒有可行的物流運(yùn)作方案，表明物流運(yùn)作優(yōu)化對(duì)降低物流碳排放的作用有限。隨著碳限額政策的緊縮，制造商利潤(rùn)會(huì)不斷降低，而零售商利潤(rùn)不斷提高，反映供應(yīng)鏈上存在與碳稅政策下同樣的利潤(rùn)分配失調(diào)的問題。受供應(yīng)鏈利潤(rùn)和碳排放的共同影響，經(jīng)濟(jì)效用隨著碳限額政策的緊縮不斷降低，而社會(huì)福利則呈現(xiàn)出與碳稅政策類似的倒“U”型變化趨勢(shì)。

文章的研究具有一定的創(chuàng)新性，但依然存在一定的局限性，未來研究可從以下幾個(gè)方面進(jìn)一步拓展：一是文章決策模型是基于分散協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈環(huán)境構(gòu)建的，未來研究可以考慮將模型拓展到集中控制供應(yīng)鏈環(huán)境；二是更復(fù)雜的物流網(wǎng)絡(luò)是未來研究值得拓展的方向之一。研究“一對(duì)多”“多對(duì)一”“多對(duì)多”物流網(wǎng)絡(luò)的碳減排與物流決策集成優(yōu)化問題將更具有挑戰(zhàn)性；三是文章研究只考慮了一種類型的車輛，未來研究中可以考慮不同類型的車輛，以分析車輛異質(zhì)性對(duì)物流優(yōu)化的影響；四是如何設(shè)計(jì)社會(huì)福利和經(jīng)濟(jì)目標(biāo)協(xié)同的供應(yīng)鏈策略亦是未來值得研究的方向。