考慮政府低碳政策的雙銷售模式供應鏈決策研究

曹斌斌，肖忠東2,，祝春陽

(1.西安交通大學管理學院，陜西 西安 710049;2.新疆大學經濟與管理學院，新疆 烏魯木齊 830046;3.青島海爾特種電冰柜有限公司，山東 青島 266500)

1 引言

在低碳經濟背景下，各國相繼出臺控制碳排放的法規政策。英國先后頒布了《大氣清潔法》、《工業大氣污染法》等一系列法案，承諾其碳排放量到2020年在1990年基礎上減少34%；歐盟也通過了碳稅和碳排放交易制度法案，承諾到2020年將溫室氣體排放量在1990年基礎上至少減少20%；日本減排目標由原先較1990年減少8%提高至25%；美國2007年通過了《美國氣候安全法案》，明確提出到2020年將溫室氣體排放水平降低到1990年水平；澳大利亞于2012年7月開始征收碳稅，承諾到2020年，其碳排放減少5%，到2050年減少80%。中國于2007年發布了第一部應對氣候變化的方案——《中國應對氣候變化國家方案》，此后，中國政府采取包括啟動低碳認證制度、發布低碳產品認證目錄、確立碳排放交易試點城市等一系列措施來積極探索碳減排之路，并承諾到2030年單位GDP排放比2005年下降60%～65%。

政府低碳政策勢必會對供應鏈決策產生一定影響，其中減排補貼、獎勵等政策方面的研究主要有Resnier等[1]發現政府補貼政策能促進清潔能源發展；Toshimitsu[2]和Hong等[3]認為補貼、獎勵政策對環保產品生產及銷售有積極的影響。朱慶華等[4]考慮產品綠色水平對消費者影響，給出了政府制定補貼策略的建議；Sheu等[5]發現補貼政策能提高綠色產品生產商的利潤。上述文獻多是研究政府補貼對綠色產品推廣的作用，鮮有關注政府補貼政策所達到的減排效果，本文關注于低碳補貼對供應鏈減排的影響作用。

碳稅實際上內部化了碳排放的外部成本，進而影響企業決策行為。目前包括瑞典、荷蘭、丹麥、芬蘭、意大利等國已開始征收碳稅。Letmathe等[6]認為在限額和碳稅政策下可用線性規劃和混合整數規劃模型為企業確定最佳產品組合和產量；Anand等[7]模擬比較了碳稅、限額交易、限額下企業決策過程，發現三種政策會導致產量減少，而較高的污染社會負效應會增加社會福利；Benjaafar等[8]數值研究表明調整排序策略可顯著減少排放且不增加成本，同時碳限額和碳稅可達到同樣的減排效果，但對應的成本卻有差別；Jaber等[9]指出碳稅和排放處罰相結合是控制碳排放的最有效策略；謝鑫鵬等[10]分析了碳配額對供應鏈成員利潤的影響；He Ping等[11]采用EOQ模型分析了碳交易和碳稅下企業批量生產和碳排放問題；支幫東等[12]探討了碳限額交易政策對供應鏈契約協調的影響作用；李劍等[13]分析了碳稅、碳配額和復合碳政策對供應鏈運輸過程碳減排的作用機制；劉超等[14]研究了歷史法和標桿法兩種碳排放政策對供應鏈決策的影響。以上文獻主要分析政府碳稅或限額交易等政策下企業批量生產、契約協調和運輸問題等，而鮮有文獻關注低碳政策對供應鏈渠道的作用機制。

環保理念及技術的普及與推廣，促使消費者低碳環保意識逐漸形成，越來越多的人選擇購買低碳產品。消費者需求變化影響到低碳產品市場的發展，促使更多企業生產低碳產品，而企業能否提供低碳產品滿足消費者低碳需求關系著企業的長遠發展，同時國家相關低碳減排政策的鼓勵和刺激對企業發展至關重要。然而，實際生產中，減排對企業成本影響很大，企業需根據自身情況來衡量是否進行節能減排。

因此，消費者低碳消費趨勢及政府宏觀層面碳排放政策的頒布和實施，迫使企業必須審視自己生產運營中的碳排放問題，必須重新思考如何在碳排放政策下做出最優決策，如何兼顧減排達標和自身利潤最大化的目標。對于政府來說，政府出臺相應的政策必須最大限度的促使企業進行減排。本文通過研究產品價格補貼、一次性補貼和碳稅等三種不同政策對企業減排的影響，找到適合不同銷售模式的最優減排政策，同時給出政府制定碳稅政策的最佳范圍，為減排政策對供應鏈決策機制影響的研究提供一定的理論支持。

現實供應鏈生產運營中，生產商一般會通過零售商將產品出售給顧客，但生產商也可能繞過零售商，直接從顧客處接受訂單，采取直銷模式將產品銷售給顧客。直銷模式縮減了產品中間流通環節，降低了產品流通過程中產生的額外碳排放。因此，在供應鏈傳統銷售模式和直銷模式下，碳排放政策對供應鏈決策機制有什么影響，碳排放政策對兩種銷售模式的作用機理是否一致，這些都是本文關注的問題。

本文構建含有一個生產商和一個零售商的低碳供應鏈集中式決策模型，分析單一銷售模式和雙銷售模式下，政府價格補貼、一次性補貼、碳稅等三種政策對供應鏈決策的影響，通過比較分析，確定適合不同銷售模式的低碳減排政策并給出相應的政策建議。

2 模型前提描述

2.1 問題描述

假設政府控制碳排放的政策分為兩類，一類是補貼政策，此時政府可選擇給予低碳產品價格補貼，也可給予一次性補貼，通過降低生產商的生產成本，促使其生產低碳產品；另一類是碳稅，通過提高生產商的生產成本來倒逼其進行減排，同時高額碳稅也會淘汰一部分高排放企業。

本文探究政府低碳政策對供應鏈單一銷售模式和雙銷售模式決策過程的影響，并確定出實現減排最大化的最優低碳政策。一般而言集中式決策下供應鏈績效優于分散式決策，加之分散式和集中式決策分析過程類似，因此本文建模分析采用供應鏈集中式決策。單一銷售模式下，零售商從生產商處批發產品并將其銷售給消費者，直銷模式下，生產商直接將產品售賣給消費者，施加于生產商的低碳政策包括產品價格補貼、一次性補貼和碳稅。

圖1 政府低碳政策下的供應鏈結構圖

2.2 成本函數設定

生產商可采用低碳技術和高效管理等措施進行減排，這無形中增加單位邊際成本，且單位產品邊際成本隨著產品減排程度的增加而增加，而低碳生產投入的邊際效用在下降，即產品低碳程度越高，其低碳成本越高。設c′表示生產商碳減排后的單位產品成本，則c′=φ-mc0(Yohe等[15])，其中m(m>0)表示減排的成本敏感度，敏感度越高，對成本影響越大。根據φ的定義可知，隨著φ減少，減排程度增加，此時減排對產品邊際成本的影響在增加，這符合現實中產品低碳程度越高需付出更高成本這一現象。

2.3 需求函數設定

假設消費者具有低碳偏好并對低碳產品有更高的支付意愿，低碳產品需求受到價格、消費者低碳偏好程度及產品減排程度的影響，則需求函數為q=d-φkp(Yue Jinfeng等[16])。其中d為產品市場規模，p為產品價格，k為消費者對產品低碳程度的敏感度，φk表示消費者低碳偏好對需求的影響因子。因此，即使減排使產品價格增加，由于消費者低碳偏好存在，減排也有可能保證需求不變甚至增加。

為分析方便，定義R=m/k為減排的成本-需求影響比率，R>1表示減排對成本影響大于對需求影響，此時消費者低碳偏好低，但減排對產品成本影響較大，稱這類企業為減排成本敏感型企業；R<1表示減排對成本影響小于對需求影響，此時消費者低碳偏好高，而減排對成本影響小，稱這類企業為減排需求敏感型企業。

3 基準模型

3.1 生產商不減排且無低碳政策

為了更深入探析低碳政策的作用機制，首先構建政府不施加低碳政策而生產商也不進行減排的供應鏈決策模型，此時φ=1。

(1)單一銷售模式下供應鏈決策模型

由于φ=1，則q=d-p，c′=c0，單一銷售模式下供應鏈利潤為:

π0=(p-c0)(d-p)

(1)

(2)雙銷售模式下供應鏈決策模型

生產商不減排且不考慮低碳政策時，雙銷售模式下供應鏈利潤為:

(2)

3.2 生產商減排但無低碳政策

(1)單一銷售模式下無低碳政策模型

單一銷售模式下供應鏈利潤為:

(3)

(2)雙銷售模式下無低碳政策模型

雙銷售模式下供應鏈利潤為:

(4)

4 政府價格補貼政策分析

供應鏈減排具有一定的條件限制，當減排成本較大時，企業出于自身利益考慮不會主動減排，尤其當消費者低碳偏好較低時，企業更不會主動減排。此時政府應出臺相應政策來鼓勵企業減排，其中一個有效措施是對減排達標企業進行價格補貼，政府既可對生產商補貼，也可對零售商進行補貼。由于本文分析供應鏈集中決策，無論補貼對象是誰，都不會影響分析結果，故此處以補貼生產商來分析價格補貼下的供應鏈集中決策問題。

(1)單一銷售模式下政府價格補貼研究

(5)

可知價格補貼s對pa，qa和πa均有影響，但作用機制卻不同，從上述公式得以下性質：

性質2：供應鏈整體利潤隨價格補貼增加而增加，因為補貼降低產品價格，刺激產品需求，進而提升利潤。同時paq1，πa>π1，所以政府價格補貼對供應鏈減排具有正向促進作用，在企業自行減排前提下，低碳價格補貼政策能使企業降低產品價格，增加需求，產生額外利潤，企業可能會繼續將額外利潤投資于進一步的減排行動中，為消費者提供更低碳的產品。

在實際生產中，不同企業和行業的差異性，其m、k值不同，相同的補貼力度對其影響也不同，因此政府須針對不同行業制定不同的補貼力度，從而能夠彌補因減排造成的經濟損失。

(2)雙銷售模式下政府價格補貼研究

假設政府給予減排達標的生產商價格補貼為s′，則供應鏈整體利潤為：

(6)

性質5：在政府價格補貼政策下，無論哪種銷售模式，價格補貼均有利于降低產品價格并增加產量，同時供應鏈利潤也會隨補貼力度增大而增大。但是高額的價格補貼會給政府帶來財政負擔，現實中政府為了促使企業自愿參與到減排中，僅會實施稍微高于最小補貼的價格補貼機制。這樣既能促使企業積極參與到低碳減排，也能使政府支出盡可能小，為政府未來制定更多正向激勵性質的低碳減排政策提供可能性。

5 政府一次性補貼政策分析

政府在鼓勵供應鏈減排時除了實行價格補貼政策外，還可實行獎勵政策，對減排達標企業進行一次性補貼。與政府價格補貼政策類似，此處將政府一次性補貼施加于生產商來進行分析。

(1)單一銷售模式下政府一次性補貼研究

(7)

(2)雙銷售模式下政府一次性補貼研究

(3)價格補貼和一次性補貼政策比較

由于價格補貼和一次性補貼均屬于正向促進企業減排的政策，此處將對這兩種政策進行比較分析。

(i)單一銷售模式下兩種政策比較分析

(ii)雙銷售模式下兩種政策比較分析

6 政府碳稅政策分析

政府可以通過補貼、獎勵等降低企業減排成本的方式來促使其進行減排，但對于一些高排放企業，只有足夠高的獎勵才會促使其進行減排，但是政府的獎勵與補貼是有限度的且會帶來一定的財政負擔。對于高排放企業，政府可通過征收碳稅來迫使其進行減排。假設政府給每個企業分配一定的碳排放額度E，企業總碳排放量超出排放額度的部分會被征稅，單位碳稅率為θ。

(1)單一銷售模式下政府碳稅政策分析

對于單一銷售模式，單位產品征收碳稅為e0φθ，此時供應鏈整體利潤為：

πc=(p-φ-mc0)(d-φkp)-θ[e0φ(d-φkp)-E]

(8)

(i)此時企業減排行動完全不受碳稅影響，企業減排能帶來更多消費者，為了滿足這些消費者的低碳產品需求，企業會進行減排。此時對于減排需求敏感型企業，減排對成本影響小于對需求影響，減排刺激了更大需求，致使利潤的增長大于減排增加的成本。

圖2 單一銷售模式下征稅后減排邊界變化

從圖2中深色部分可看出，政府征收碳稅后，供應鏈的減排邊界受到碳稅率θ影響，θ越大減排邊界越高。這是由于征收碳稅之后，一些原本不愿減排的企業通過減排降低了因征稅帶來的損失。事實上，高碳稅率會使許多原本不愿減排的企業實施減排，而且原本減排程度低的企業也因碳稅影響，提高其減排程度。

(2)雙銷售模式下政府碳稅政策分析

此時單位產品征收碳稅仍為e0φθ，則供應鏈整體利潤為：

(9)

具體原因分析與單一銷售模式類似，圖3為政府征收碳稅時雙銷售模式下供應鏈決策情況。

圖3 雙銷售模式征稅后減排邊界變化

與單一銷售模式減排受碳稅影響類似，從圖3中深色陰影部分可知，征稅后一些原本不減排的企業出于利潤考慮也會減排，因為減排節省的碳稅額高于減排帶來的成本增加。為了最小化損失，企業根據政府制定的碳稅標準會適當減排。

(3)兩種銷售模式下碳稅政策影響分析

通過比較兩種銷售模式下碳稅政策對供應鏈減排影響可得以下性質：

性質6：相對于價格補貼和一次性補貼使產品價格降低，征收碳稅會提高產品價格。

由于價格補貼和一次性補貼均是通過降低決策者生產成本來促使其進行減排的，自然有利于降低產品價格，而征收碳稅實際上是將企業碳排放外部成本轉化為內部生產成本，企業不得不提高產品價格。

圖4 政府征稅后兩種銷售模式供應鏈減排決策

從圖4可以看到，兩種模式下供應鏈減排決策變化情況類似，減排邊界均得到提高，提高的幅度與政府征收的碳稅稅率有關，稅率越高，不進行減排的企業越少。同時從圖中深色部分可看出單一銷售模式比雙銷售模式更有利于減排，這是由于雙銷售模式中的渠道競爭使得其價格成本比小于單一銷售模式下的價格成本比，與碳稅稅率無關。

7 數值仿真

前述分析了單一銷售模式和雙銷售模式下價格補貼、一次性補貼和碳稅等政策對供應鏈定價決策的影響，此處通過數值仿真來討論減排量及政策參數對供應鏈定價決策的影響，假設d=30，c0=4，e0=10，s=5，s′=6。

圖5 價格補貼政策下單一銷售模式(上圖)和雙銷售模式(下圖)下不同類型企業產品定價

圖6 價格補貼政策下單一銷售模式(上圖)和雙銷售模式(下圖)下不同類型供應鏈利潤

(2)三種低碳政策仿真比較

很明顯，價格補貼和一次性補貼對供應鏈利潤具有正向促進作用，而碳稅率的增大卻導致供應鏈利潤減小，這也符合實際情況。由于此處仿真將價格補貼和一次性補貼的s、T范圍假定為一致，導致圖7中價格補貼的利潤高于一次性補貼，但現實中一次性補貼T必遠大于價格補貼s，因此一定存在一次性補貼利潤大于價格補貼的情形。另外碳稅政策具有很大的彈性，因為這一政策的設置既要考慮碳排放總限額E，也要兼顧碳稅率θ，而當排放限額E較高時，供應鏈利潤隨之增大，即寬松的限額能帶來更大的經濟利益，但會導致企業更多排放的產生，損害了環境效益。

8 結語

本文構建含有一個生產商和一個零售商的低碳供應鏈集中式決策模型，研究單一銷售模式和雙銷售模式下，政府低碳價格補貼、一次性補貼、碳稅三種政策對供應鏈決策的影響機制。首先分析了政府低碳價格補貼和一次性補貼的影響機理，發現：(1)同等減排程度下，雙銷售模式的產品價格補貼力度大于單一銷售模式；(2)兩種銷售模式下一次性補貼的大小不僅與生產商自身R值有關，而且與政府設定的減排標準有關；(3)兩種銷售模式下，要使企業達到相同的減排效果，單一銷售模式應實施一次性補貼政策，而雙銷售模式應實行價格補貼政策。

圖7 三種政策下單一銷售模式(左圖)和雙銷售模式(右圖)政策參數對供應鏈利潤影響

在碳稅政策的研究中發現(1)政府征收碳稅提高了減排邊界，促使更多企業進行減排。(2)單一銷售模式減排邊界高于雙銷售模式，其是由企業價格成本比決定的，與碳稅稅率無關；(3)政府制定的碳稅應在一個具有上下界的閾值范圍內，低于碳稅下界時，減排成本敏感型企業仍選擇支付碳稅而不愿減排，不能發揮減排作用；當高于碳稅上界時，過高碳稅促使企業因經營無法獲利而退出市場。

附錄：

證明：

在政府碳稅政策下，生產商、零售商以及供應鏈的利潤分別為：

πcm=(w-φ-mc0)(d-φkp)-θ[e0φ(d-φkp)-E]

πcr=(p-w)(d-φkp)

πc=(p-φ-mc0-θe0φ)(d-φkp)+θE

將πc對p和φ求一階偏導后可得

[c0(2m-k)φk-m-θe0(k+2)φk+1-kd]

2. 當k<2m時，

由于

值得注意的是，對于政府征收碳稅時，雙銷售渠道下供應鏈低碳決策的證明與單一銷售模式下的證明過程和結果類似，此處不再贅述。

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