碳排放政策不同和碳敏感度差異對于供應鏈的影響研究

劉 超，慕 靜

(天津科技大學經濟與管理學院，天津 300222)

碳排放政策不同和碳敏感度差異對于供應鏈的影響研究

劉 超，慕 靜

(天津科技大學經濟與管理學院，天津 300222)

為了研究歷史法和標桿法兩種碳排放政策對于供應鏈決策的影響，根據政策作用節(jié)點的差異性，以及市場需求的碳敏感度的差異性，分別建立了四種不同類型的低碳供應鏈模型。研究發(fā)現：當滿足一定條件時，采用標桿法求解得到的訂貨量和減排量均大于采用歷史法時的最優(yōu)值。在這些條件中，主要的影響因素是：技術改進成本系數、需求的碳減排敏感系數、單位碳交易價格和市場隨機因素。并且當政策的作用節(jié)點不同時，需要滿足的條件亦不同。最后，通過數值模擬分析，進一步印證了文章中的結論。

低碳供應鏈；報童模型；需求的碳敏感性；碳排放政策

1 引言

在節(jié)能減排的約束下，不斷改進生產工藝、提高效率，已經成為當今制造企業(yè)的必然選擇。中國整體經濟面臨轉型升級、減低排放的新任務。國務院發(fā)布了《2014-2015年節(jié)能減排低碳發(fā)展行動方案》，這表明，與既往不同，如今無論是政府抑或是企業(yè)，在管理決策中必須把減低排放視為一項重要的決策變量。新的經濟形勢之下，企業(yè)面臨的主要問題來自兩方面：一是，訂單不足的壓力越來越突出；二是，環(huán)境約束越來越嚴苛，不同區(qū)域之間的減排政策不統(tǒng)一，企業(yè)決策的不確定性增加。[1]另一方面，國內多地存在，碳配額分配路徑不明、配額處置方式不明的現實問題。例如：企業(yè)發(fā)生情勢變更(企業(yè)關停或遷出)時，剩余配額的處理方式各不相同，天津、深圳和上海等地差別迥異。不同的“碳政策”加劇了區(qū)域間發(fā)展環(huán)境的不均衡，成為了企業(yè)發(fā)展的主要障礙之一。

另外,市場需求的特點也在悄然地發(fā)生變化。根據尼爾森公司2014年發(fā)布的全球企業(yè)社會責任對消費者的影響調查，報告顯示，全球范圍內，企業(yè)社會責任對消費者的購買決策影響日益加大。其中，69%的中國受訪者表示更愿意為具有環(huán)保意識行為和富有社會責任的企業(yè)買單，較上一年提升了10個百分點，領先于全球平均比率14個百分點。這表明：企業(yè)和政府在決策時，還應當考慮需求的“碳敏感度”問題。[2]

有鑒于此，本文主要從“碳政策”和“碳敏感度”兩個要素出發(fā)，研究它們對于供應鏈決策，特別是訂貨數量以及減排量的影響。

有關供應鏈低碳減排方面的研究，依視角不同可分為兩大類型：(1)經濟學視角：依據契約理論、委托-代理模型，分析政府與企業(yè)之間、節(jié)點企業(yè)之間的利益取向差異，然后優(yōu)化契約，使得企業(yè)的利益驅動和政府的環(huán)保減排訴求激勵相容；(2)運作管理的視角：研究供應鏈節(jié)點企業(yè)，在滿足排放總量限制的前提下，優(yōu)化生產模式、產品產量、價格等生產參數，及在碳市場交易環(huán)境中，如何做出最優(yōu)決策。

國外的相關研究主要集中于三個方面：(1)研究強制減排量的制定機制。Mackenzie[3]研究了制定減排指標的配額方法。Goulder[4]研究了碳排放權交易機制和碳排放總量的配額關系。(2)研究各種微觀經濟領域降低排放、提升效率的問題。如：Hoen[5]研究了不同的減排政策對于選擇交通方式的影響；Asli[6]研究不同交通方式的能源消耗和碳排量的計算方法。(3)研究各種減排約束機制對于供應鏈決策的影響。如：Jin Mingzhou[7]研究了三種政策：碳稅、強制減排和碳權交易方式，對于多節(jié)點零售型結構的供應鏈的影響；Xie Gang[8]研究了確定性需求的條件下，政府規(guī)定的減排限制對于供應鏈批發(fā)價格契約和收益共享契約的影響；Du Shaofu[9]研究了隨機需求條件下，“碳排放依賴性”供應鏈在減排交易中訂貨量決策。國外學者的研究，多數是以歐盟的碳排放政策為背景的，然而歐盟有協調統(tǒng)一的碳交易制度，因此缺乏對于政策差異性的考慮。

國內學者的相關研究包括：(1)以政府監(jiān)管的視角，研究低碳訴求下的契約優(yōu)化問題。例如：薛紅燕等[10]基于多層委托代理關系的環(huán)境規(guī)制研究，發(fā)現信息不對稱是影響監(jiān)管效率和地方機構與企業(yè)合謀的主要因素。(2)碳排量約束以及碳市場交易，對于生產決策的影響研究。這類研究，主要是將碳排放總量作為約束條件，同時考慮碳市場價格變動對于最優(yōu)生產量以及減排量的影響。例如：杜少甫[11]以線性需求為前提，引入了凈化成本，研究了排放交易等因素對于生產決策的影響。趙道致[12]研究了多節(jié)點供應鏈的累積減排量模型，提出了供應鏈的累積減排量對于產品單價有提升作用，并且用凸規(guī)劃模型求解得到最優(yōu)減排量。慕銀平[13]，研究了總量和個量兩種控制模式對于企業(yè)決策的影響，這和本文的思路有近似之處，但是該研究依舊是基于線性需求的前提下提出的，沒有考慮隨機因素、節(jié)點控制差異等。謝鑫鵬[14]，考慮了市場的碳敏感度因素，研究了收益共享契約優(yōu)化供應鏈決策的問題，但是，該供應鏈僅僅考慮上游供應商受到碳政策影響的情況。令狐大智等[15]，以古諾模型為背景，研究了歷史排放參照法對于供應鏈競爭的影響，發(fā)現了減排政策對于低排放企業(yè)的激勵作用更強，在該研究中，兩個寡頭企業(yè)控制力是對等的，不存在強勢方和弱勢方。魯力等[16]研究了制造商受到碳政策影響時，回購契約對于供應鏈協調的影響，該文獻僅考慮了訂貨量因素，而且研究的前提是上游供應商不受碳政策影響。周艷菊[17]以線性需求為條件，對比研究了有無成本分擔時兩級低碳供應鏈的協調問題。

綜合現有的研究文獻，本文的創(chuàng)新點體現在以下三個方面：(1)將碳排放配額分配政策分為歷史參照法(以下簡稱“歷史法”)和基準排放率法(以下簡稱“標桿法”)分別研究，結合中國國內的當前經濟狀況，以轉型期的大型制造企業(yè)為背景，研究兩種政策對于企業(yè)決策的影響；(2)分別考慮了上游和下游受到碳政策影響時不同的決策情況，研究供應鏈決策變量的變化；(3)研究中同時考慮了市場需求的碳敏感度因素，對比研究有、無敏感度影響時的情況。

2 模型描述

本文的研究對象為上游節(jié)點主導的兩級供應鏈，由一個主導的上游節(jié)點企業(yè)S和隨從的下游節(jié)點企業(yè)R組成。為了不失一般性，下游節(jié)點企業(yè)R，既可以視作銷售商也可以視為制造商。企業(yè)R從上游采購產品之后，以零售價格p進行銷售。市場需求具有隨機性，因此如果訂貨過多會產生存貨，單位存儲成本為h。下游企業(yè)R根據情況決定訂貨量q。上游企業(yè)S，根據訂單組織生產，確定最優(yōu)的批發(fā)價格w，即為MTO模式(Make-to-order)。

市場需求考慮兩種情形：(1)需求與碳減排量無關，需求量D=ε，ε是隨機量，其分布函數為F(ε)，密度函數為f(ε)，即需求完全隨機；(2)需求與碳減排量相關，需求量D=R(p)+ke+ε。包含兩個部分：第一部分是確定性部分，R(p)刻畫的是需求和價格間的一般關系，因而R′(p)<0;e是企業(yè)的減排量，k是需求對于碳減排的敏感系數，k越大說明需求對于碳減排越敏感；第二部分是不確定的部分，即為市場的隨機性。本文中需求函數，重點借鑒了Du Shaofu等[18]和Du Shaofu等[19]中關于低碳產品需求的刻畫方法。Du Shaofu等[18]考慮了綠色產品的消費支付意愿，對比綠色產品和普通產品的效用函數，分別從壟斷和競爭兩種情形討論綠色產品進入市場的條件。Du Shaofu等[19]則是考慮了消費者的低碳偏好溢價比率，進而給出了低碳產品的效用函數和需求函數，并且分析了Cap-and-Trade條件下的價格決策。有鑒于此，表明需求是異質性的，消費者的環(huán)境偏好是存在的。

供應鏈產品，需要滿足政府制定的碳配額政策要求。考慮兩種免費配額分配政策模式：一是歷史法，亦可稱之為“祖父法”。也就是依據企業(yè)既往的年度排放總量，核定將來的年排放總量，是一種控制排放總量的方法。顯然，這種方法與企業(yè)的歷史實際排放量有關；二是標桿法，也稱之為“基準排放率法”。這是一種歐盟采用和推崇的配額核定方法。簡言之，就是根據某個行業(yè)的單位產品碳排放水平為基準來分配免費的配額。這個“基準”，既可以是行業(yè)先進水平，也可以是行業(yè)平均水平。當企業(yè)用完免費的配額時，需要從碳交易市場中購買額外的配額，以滿足需求。相反，如果企業(yè)在生產周期末仍然擁有剩余配額，可將配額出售。

因為本文的重點是，研究兩種配額政策對于訂貨量和減排量的影響，所以假定買賣的交易價格都是m，不考慮企業(yè)通過價差進行營利的情況。如果采用“歷史法”，則企業(yè)在期末面臨的碳交易金額為m[q(e0-e)-E]，其中e0為企業(yè)初始的單位產品碳排量，E為政府發(fā)放的免費配額總量，e為企業(yè)自主決策的單位產品減排量。顯然，企業(yè)可以通過控制e，來決定期末時的碳排放總量，如果超出E，則需從碳市場中購買，如果結余，則可以出售。如果采用“標桿法”，則期末的碳交易金額為mq(e0-e-EBM)。EBM是政府根據行業(yè)水平制定的單位產品基準排放率，這個“基準”與產量的乘積才是免費的配額。由此可見，兩種方法的期末的碳交易金額，既可以為正數，也可以是負數。前者表示企業(yè)需要額外支付的成本，后者則表示企業(yè)有剩余的配額出售。

企業(yè)為了滿足減排要求，必須進行技術升級改造，用以減少單位產品的碳排量。技術改造的費用為1/2βe2(來自趙道致和呂金鑫[12])，其中的β是技術改造成本系數，越大則說明消耗的費用越高。下文將需求分為與碳減排無關和相關兩種情況進行討論。在每一種情況中，又分為上、下游企業(yè)受約束的不同情況進行分析。(如圖1所示)。

圖1 模型的不同情形

考慮到模型的實際意義和文章的可讀性，做出如下假設：

(1)下游節(jié)點企業(yè)R的銷售成本或者制造成本忽略。因為，如果考慮這個成本，會使得求得的最優(yōu)訂貨量的分子部分，增加一個參數，此外別無影響。

3.p>w>c，這樣可以保證企業(yè)能夠獲得收益。

4.m,k,β均為正數。

模型中使用的參數涵義如下：

q訂貨量p零售價格c供應商生產成本w批發(fā)價格m單位碳交易價格k需求的碳減排敏感系數β技術成本系數e0期初的單位產品碳排量e企業(yè)碳減排量E政府發(fā)放的碳配額總量EBM單位產品的基準碳配額h單位存儲成本

3 需求與碳減排量無關時的情況

3.1上游企業(yè)面臨“歷史法”和“標桿法”時的情況

下面分別討論上游企業(yè)S，面對“歷史法”和“標桿法”的問題。

3.1.1 歷史法

如果作為主導方的上游企業(yè)S，受到政府制定的“歷史法”(以“HT”上標或者下標表示)碳配額和碳市場政策影響時，S決策的變量為批發(fā)價格和減排量，下游R的決策變量為訂貨量，該問題可以寫成公式(1)的形式。

-E]

-wq

(1)

顯然問題的實質是一個雙層規(guī)劃問題，根據一階條件，可以轉化為求以下方程組的解(qHT1,wHT1,eHT1)，

(2)

容易看出：R的利潤函數是凹函數，由第一個方程解得下游R的反應函數為：

(3)

(4)

于是，該博弈問題的最優(yōu)訂貨量qHT1是下面方程的解：

(5)

若分布函數的形式給定，則隨后就可以求得余下的兩個變量的最優(yōu)值。

3.1.2 標桿法

同樣地，若S面臨的是“標桿法”(以下以“BM”上標或者下標表示)政策時，則該問題可以用公式(6)來表達，

mq[(e0-e-EBM]

h[q-S(q)]-wq

(6)

根據一階條件，

(7)

然后，如果用(7)代替方程組(2)中的后兩個方程，求得的解即為標桿法的最優(yōu)解(qBM1,wBM1,eBM1)。

命題1： 如果需求與減排量無關，上游企業(yè)S受到碳配額政策影響時，若訂貨量滿足2f(q)+qf′(q)>[m2/β(p+h)]條件，則歷史法的最優(yōu)訂貨量必小于標桿法的最優(yōu)訂貨量，同時歷史法的單位減排量必小于標桿法的單位減排量，即qHT1

該命題表明：(1)同歷史法相比，用標桿法碳配額政策約束上游企業(yè)，能夠同時提升單位減排量和總減排量。而且，采用標桿法能夠使得上游企業(yè)獲取更多的訂貨量，從而增加產量。由于歷史法采用的是約束排放總量的方法，而標桿法采用的則是約束排放個量的方法，所以后者比照前者應是更為嚴苛的配額政策，直覺上應當使得產量縮減，然而命題1的結論剛好與直覺相悖；(2)需求的分布密度函數、零售價格、單位存儲成本和碳交易價格等參數都會影響命題的結論。即比照歷史法，標桿法提升單位減排量和總減排量不一定總是有效的，需要滿足一定的條件；(3)當碳交易價格變動時，上游企業(yè)的單位減排量和總減排量也會同比例變動。當技術成本系數上升時，減排量會下降。

3.2下游企業(yè)面臨“歷史法”和“標桿法”的情況

3.2.1 歷史法

首先討論下游企業(yè)R，受到政府采用歷史法碳配額核定時的情形。與上述情況不同的是，下游R的決策變量為訂貨量和減排量，而上游的決策變量僅僅是批發(fā)價格。二者依舊進行Stackelburg博弈，決策次序不變。問題表述如下：

(8)

根據以上雙層規(guī)劃問題的一階條件，該問題即為求以下方程組的解(qHT2,wHT2,eHT2)：

(9)

其中的φ(q)，可由內層問題的隱函數定理得到：

(10)

由方程組(9)可以得到下面的只含有一個未知數q的方程(11)。

(11)

顯然，若給定分布函數的具體形式，則可求得定解。計算可得，最優(yōu)訂貨量qHT2與企業(yè)R的初始碳排量e0之間，存在如下的關系：

(12)

其中的u=(m2/β)-(p+h)f(q)。

性質1主要說明了目標函數的最優(yōu)解是存在的，即當滿足性質中的參數條件時，目標利潤可以取得最大值，在此基礎上得到的研究結論是有意義的。

3.2．2 標桿法

采用“標桿法”進行碳配額管理時，下游企業(yè)的利潤函數如下：

(13)

因為S的利潤函數不變，所以求解一階條件可得方程組(14)：

(14)

經過對比兩種情況，可以得到以下命題。

命題2：如果需求與減排量無關，下游企業(yè)R受到碳配額政策影響時，當訂貨量滿足u+u3+q(p+h)f′(q)<0其中的u=(m2/β)-(p+h)f(q)時，則歷史法的最優(yōu)訂貨量小于標桿法的最優(yōu)訂貨量；歷史法的單位減排量小于標桿法的單位減排量，即qHT2

證明：標桿法同歷史法比較就可以看出：兩個方程組(9)和(14)之間，唯一的區(qū)別在于各自的第一個方程。不妨設et=e0-EBM，代替方程組(14)中的e0-EBM，顯然et

對照命題1的結論，命題2表明：當標桿法碳配額政策作用于供應鏈的下游節(jié)點，即企業(yè)R受到標桿法配額政策約束時，下游企業(yè)依舊會提升訂貨量，用以抵消碳政策對于利潤的影響。同時，企業(yè)的單位減排量與總減排量也會相應增加。綜合以上兩個命題的結論發(fā)現：在一個由上游供應商主導的供應鏈中，無論政策的作用節(jié)點為何，與歷史法相比，標桿法總是能夠提升減排量和訂貨量，這與通常的管理直覺相悖。

4 需求與碳減排量相關時的情況

假定需求與供應鏈的減排量呈現線性關系，市場需求由D=R(p)+ke+ε確定。下面依舊分別考慮兩種情況：(1)上游企業(yè)面臨歷史法和標桿法的情況；(2)下游企業(yè)面臨歷史法和標桿法的情況。

4.1上游企業(yè)S受到“歷史法”和“標桿法”時的情況

4.1.1 歷史法

(15)

若記φ=?q/?w，則根據一階條件可得方程組(16)，該方程組的解就是博弈問題的最優(yōu)解(qHT3,eHT3,wHT3)：

(16)

(17)

根據第一個方程，求得企業(yè)R的反應函數q(w,e)為

(18)

證明：由以上公式(18)得到由變量q和w的隱函數Η(q,w):F(t)-(p-w)/(p+h)=0，由隱函數定理有?q/?w=-Hw/Hq=-1/[(p+h)f(t)]<0。所以該偏導數中不含w，且根據假設條件，以及密度函數為正的性質，可知?q/?w為負值，證畢。

同第3節(jié)中的情形不同，當前由于市場需求受到了單位減排量的影響，由性質2可以看出：盡管碳配額政策約束作用于供應鏈的上游節(jié)點，然而，下游企業(yè)的訂貨量與上游企業(yè)的單位減排量成正比，與批發(fā)價格成反比。而且，比較公式(3)和(18)能夠發(fā)現：雖然上游企業(yè)S同樣面臨碳政策的約束，但是，在3.1節(jié)中訂貨量僅僅受到批發(fā)價格的影響，而當考慮了需求的碳敏感性時，訂貨量開始受到上游企業(yè)單位減排量的影響。最后，因為φ獨立于w，所以在解方程組時，可以把它作為參量。

4.1.2 標桿法：

用同樣的方法也可以求得，當企業(yè)S面臨的碳政策是標桿法(BM)時，其利潤函數如下：

(19)

(20)

研究標桿法的最優(yōu)解，只須將(20)代替方程組(16)中的后兩個方程即可。但是，由于求解過程中，方程組中含有未知的分布函數F(x)，特別是φ中也含有未知的密度函數f(x)，求得問題的解析解十分困難。所以在以下的討論中，為了研究方便，暫時把φ看作一個獨立的參量寫在命題中。

命題3：如果需求與碳減排量相關，上游企業(yè)受到歷史法(HT)核定的碳配額政策影響時，最優(yōu)的訂貨量qHT3、最優(yōu)減排量eHT3、最優(yōu)批發(fā)價格wHT3分別由公式(21)、(22)和(23)確定。

(21)

(22)

(23)

命題3的證明略，因為只須解方程組(16)即可求得結果。

命題4：如果需求與碳減排量相關，上游企業(yè)受到標桿法(BM)核定的碳配額政策影響時，最優(yōu)的訂貨量qBM3，最優(yōu)減排量eBM3、最優(yōu)批發(fā)價格wBM3分別由公式(24)、(25)和(26)確定。

(24)

(25)

(26)

命題4的證明略，同樣地，可以聯立方程組(20)和(18)求得。觀察對比兩個方程組(16)和(20)就可以發(fā)現，若設et=e0-EBM，兩者唯一的區(qū)別在于：如果用et代替(20)中的e0-EBM，就可以把它轉化為(16)。

推論1：如果市場需求與碳減排量相關，同時當上游企業(yè)受到碳配額政策的約束時，則對于下游企業(yè)任何給定的訂貨量q，都有wBM3

證明：由命題3、4中的式(22)和(25)得到e=(1/β)[m+k(p+h)f(t)]q(其中的t=q-R(p)-ke)，對于任意給定的q，都可以確定對應的e。再結合對比式(23)和(26)可知推論成立，證畢。

鑒于以上的命題和推論得知，當市場需求具有碳敏感性時，受到標桿法約束的上游供應商給出的批發(fā)價格比照歷史法約束時更低。

4.2下游企業(yè)R受到“歷史法”和“標桿法”影響時的情況

現在考慮只有下游企業(yè)R受到碳市場和配額政策影響的情況。兩個企業(yè)的Stackelburg博弈問題可以表述如下，企業(yè)S的決策問題依舊為

企業(yè)R采用“歷史法”(HT)的利潤函數可以表示為下面公式，

(27)

由兩個問題的一階條件，可以將該問題總結為求以下方程組的解(qHT4,wHT4,eHT4):

(28)

企業(yè)R采用“標桿法”(BM)時的利潤函數為下面公式：

(29)

(30)

只須將(30)代替方程組(28)中的前兩個方程，即可得到“標桿法”的解。

由于求解方程組問題非常繁雜，所以本文中不解該問題，而是得出一些性質和命題。

該性質表明，目標利潤函數的最優(yōu)解是存在的。進一步得到以下命題5。

證明：由方程組(28)的第一個方程+第二個方程×1/k得：

(31)

如果上游的w是給定的，聯立(31)和(28)的第一個方程得到反應函數，即為隱函數Z(q,e0)。

(32)

(33)

以上分析表明：當市場需求具有碳敏感性時，對于上游供應商給出的批發(fā)價格，采用標桿法碳配額約束能夠使得下游企業(yè)增加訂貨量，并且同時提升單位碳減排量和總減排量。同歷史法配額政策相比，標桿法更易獲得預期的減排效果。

5 數值分析

以下用Matlab2011a模擬由一個上游生產企業(yè)和一個下游銷售企業(yè)組成的供應鏈，所銷售產品的單價p=20，單位存儲成本h=3,單位生產成本c=1，碳交易市場的每噸碳交易價格m=2。相應地，取e0=8(噸/單位產品)，政府給出的歷史法碳配額總量E=2000(噸)，標桿法每單位產品的碳配額EBM=6(噸/單位產品)。當需求與碳減排相關時，需求的碳減排敏感系數k=4。市場需求的隨機部分服從均勻分布即：ε～U(0,2000)。當市場需求與碳減排相關時，需求由D=3000-5p+4e+ε確定，也即R(p)=3000-5p。為了研究模型的靈敏度，分別取技術改造成本系數β為不同數值時的情況，為了接近真實情況，該取值應當明顯大于產品的單價。表1和2模擬的是當需求與碳減排無關時的情況，這時需求僅由隨機部分組成；而表3和4顯示的是，當需求與碳減排相關時候的情況，需求由兩部分組成：(1)確定性部分受到價格和減排量的影響：3000-5p+4e；(2)隨機性部分：ε。

表1 需求與碳減排無關時，上游歷史法和標桿法對比

表2 需求與碳減排無關時，下游歷史法和標桿法對比

表3 需求與碳減排相關時，上游歷史法和標桿法對比

表4 需求與碳減排相關時，下游歷史法和標桿法對比

從表1和2可以看出：(1)當需求與碳排放無關時候，對于每組β的取值，標桿法的訂貨量都明顯大于歷史法的訂貨量，同時，標桿法的單位減排量也都分別大于歷史法的單位減排量。由此可見，標桿法的總體減排效果顯著優(yōu)于后者。這樣的結果，和命題1和2完全吻合；(2)無論是標桿法還是歷史法，訂貨量都隨著β取值的增大而減小。說明，技術成本系數越大，改造的難度越高，會降低訂貨量。(3)無論哪種方法，批發(fā)價格受到β取值變化的影響都比較小。當上游企業(yè)受到減排政策約束時，標桿法的批發(fā)價格低于歷史法。從表3和4可以觀察到：(1)當需求與碳減排相關時，對于每組β的值，標桿法的訂貨量都顯著大于歷史法的訂貨量，同時，標桿法的單位減排量也分別大于后者。因此說明，標桿法的總體減排效果較優(yōu)，同時提升了訂貨量；(2)訂貨量依舊隨著β取值的增大而減小；(3)批發(fā)價格受到β變化的影響比較小，上游企業(yè)受減排約束時，標桿法的批發(fā)價格更低。若上游不受減排約束，標桿法的批發(fā)價格反而更高。

圖2 需求與減排量無關時，兩種碳配額政策下最優(yōu)訂貨量的靈敏度分析

圖3 需求與減排量相關時，兩種碳配額政策下最優(yōu)訂貨量的靈敏度分析

圖2和圖3分別顯示了，當市場需求與減排量無關和相關兩種情形之下，“歷史法”和“標桿法”的碳配額政策對于最優(yōu)訂貨量的影響。可以看出，對最優(yōu)訂貨量而言，標桿法均大于歷史法。同時，最優(yōu)訂貨量隨著技術成本系數的提升而減小。

6 結語

目前，碳排放配額交易系統(tǒng)(Cap-and-Trade)是在經濟發(fā)展與環(huán)境保護之間謀求平衡的制度選項之一。配額的確定方法有兩種：歷史法和標桿法，前者是一種約束碳排放總量的方法，而后者則是約束排放個量的方法。文章研究了這兩種配額方法對于供應鏈的訂貨量、減排量及批發(fā)價格的影響。文中以上游主導的兩級供應鏈為研究對象，以報童模型為基礎進行對比分析，通過模型論證與數值模擬的研究發(fā)現：(1)比照歷史法配額政策，標桿法配額能夠使得下游的供應商提升訂貨量，從而影響產量，同時單位減排量和減排總量也有所提升；(2)標桿法配額政策對于提升訂貨量的作用與其政策的作用節(jié)點無關，即無論該政策作用于供應鏈的上游企業(yè)抑或下游企業(yè)，結論依然成立；(3)如果市場需求與減排量相關，即具有碳敏感性,則即使下游企業(yè)不受碳配額政策約束，訂貨量依舊與減排量相關；(4)標桿法提升訂貨量、產量和減排量，需要滿足一定的條件。條件中主要的影響因素是：技術成本系數、需求的碳敏感系數、單位碳交易價格和市場隨機因素(如：分布函數類型)，即標桿法不一定總是最優(yōu)的。

綜上所述，研究提示：標桿法是一種約束個量的配額政策，盡管相比歷史法而言應更為嚴苛，但是并不一定能夠降低訂貨量進而影響產量。相反地，如果政府采用標桿法核定配額，會使得產量提升，同時減排總量也得到提升。更進一步的研究可以從兩方面展開，一是研究不同契約類型如何在這樣的前提條件下發(fā)揮作用；二則是研究以“標桿法”為背景的細化制度設計要素，為中國形成全國統(tǒng)一的碳交易市場提供決策參考。

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Abstract： In recent years,the carbon emission coupled with production systems has been gaining more attention from both industrial practitioners and academic scholars.To curb carbon emission,cap-and-trade scheme is often utilized by government as a cost effective mechanism to reduce carbon emission without sacrificing economic robustness.In order to calculate free carbon permits,two types of historical-based methods are often adopted,i.e.grand-fathering and benchmarking.The grand-fathering approach is used to allocate the free carbon allowance (cap) according to historical total emission volume on a yearly basis.In contrast,the benchmarking approach cap is calculated on the basis of industrial best-practice carbon emission per production unit.In this paper,a two-echelon supply chain consisting of a dominant supplier and a manufacturer where they run a Stackelburg game is investigated.Then the impact of the two approaches upon production decisions such as optimal order and production quantity,per unit volume of carbon emission abatement (PCEA) and wholesale price is analyzed.Taking carbon conscious factor of market demand into consideration,news vendor models in four scenarios in which the cap-and-trade policy affects the upstream or downstream players respectively are solved.The results show that the benchmarking approach,although is intuitively viewed as a more rigorous method in terms of environmental constraint,encourages the downstream player to improve order quantity,i.e.the optimal order quantity is bigger by the constraint of benchmarking method.Meanwhile,the PCEA is higher under benchmarking approach than it is under grand-fathering method,therefore the total volume of carbon emission abatement is higher under benchmarking scheme.In addition,it is suggested that the downstream player will increase order quantity under benchmarking scheme regardless of the supply chain’s node being affected by the cap-and-trade policy.When the market demand is carbon conscious,i.e.linearly related to PCEA,the downstream player’s order quantity will depend on PCEA even without the constraint of cap-and-trade.Finally,managerial insights are obtained,which include (1) the government use benchmarking approach to allocate cap is a better choice in terms of improving the total carbon emission abatement volume;(2) the benchmarking approach is not always effective under some circumstances where it is affected by carbon trade price,carbon technical coefficient and stochastic factors etc.

Keywords： low-carbon supply chain;news-vendor model;market demand of carbon sensitivity;carbon control policy

The Research of Influence of Different Carbon Abatement Policies and Carbon Sensitivity Over the Supply Chain

LIUChao,MUJing

(School of Economics and Management,Tianjin University of Science and Technology,Tianjin 300222，China)

F252

A

1003-207(2017)09-0178-10

10.16381/j.cnki.issn1003-207x.2017.09.020

2015-10-04；

2017-03-08

國家自然科學基金資助項目(71071111)；教育部人文社會科學研究青年基金項目(14YJC630193)；天津市科技發(fā)展戰(zhàn)略計劃項目(16ZLZDZF00160)

劉超(1971-)，男(漢族)，天津市人，天津科技大學經濟與管理學院副教授，研究方向：供應鏈管理,E-mail：liuchao@tust.edu.cn.