低碳偏好下制造商的碳政策選擇研究

司冰倩，文 風

（武漢大學經濟與管理學院，湖北武漢 430072）

全球變暖是人類目前共同面臨的一個棘手問題，2018年全球碳排放增速較為明顯，且總排放量自2010年以來創歷史新高。聯合國環境規劃署稱要實現《巴黎協定》中的目標，在接下來的10年，即2020—2030年，全球碳排放需要每年減少2.7%。而我國也是全球溫室氣體排放量最多的國家之一。盡管近年來我國增加對可再生資源的投資，將經濟增長的重心從制造業轉移到服務業，但中國的碳排放總量仍然居高不下。減少溫室氣體排放，尤其是二氧化碳，通過低碳發展來應對氣候危機，是很多國家已經形成的共識。

為減少碳排放，世界各國采取了相應的措施，其中碳稅是一項較為重要的政策。英國自2003年開始征收碳稅，其燃煤發電量在總發電量中的占比從當年的40%降至2019年的3%，由此可見碳稅政策很好地推動了企業的能源轉型，并達到了降低碳排放的效果。不僅如此，碳稅對企業的利潤也有一定的促進作用。周艷菊等［1］對比了制造商在實施碳稅政策前后的產品需求和利潤變化，認為實現綠色轉型的制造商較普通制造商更具有相對優勢。而且無論是在壟斷還是競爭情況下，當消費者具有環保意識，政府按最優稅率征稅時有助于提高社會福利［2］。王坤等［3］研究了在差異碳稅下由政府主導的斯塔克伯格博弈模型，認為差異碳稅能夠增強企業的市場競爭力，所以企業應當加大減排方面的投入。但是有學者認為碳稅雖然能夠有效降低碳排放，同時也會引起經濟萎縮［4］。

另外碳交易政策也有助于激勵企業改進生產、追求成本最小化的減排方式。自2011年，我國已開始著手碳市場建立工作，先后將北京，天津等省市作為試點，并開展碳交易等相關工作。其中深圳于2013年帶頭開始實施碳交易，隨后各試點省市也陸續開始運行。2019年12月，國家發改委宣布全國碳排放交易體系正式啟動?！稄娀瘧獙夂蜃兓袆又袊鴩易灾髫暙I》指出到2030年，我國單位國內生產總值二氧化碳排放要比2005年下降60%～65%。在實施碳交易政策后，企業的生產決策將受到碳價格和碳排放凈化水平的影響。凈化能力對企業而言，是約束條件，更是創造利潤的途徑，同時碳排放總量將會得到控制［5］。馬秋卓等［6］站在整個供應鏈的角度，研究了在碳交易市場環境下的產品定價與產量決策問題。當企業的碳減排邊際成本較低時，那么降低自身碳排放量是有利于提升利潤的，尤其是在碳交易價格上漲的時候，實施減排措施才能為企業創造更大的利潤空間［7］。

隨著氣候變化和消費者對產品環保性的關注提升，企業的生產和市場的需求也逐漸受到消費者意識的影響。焦建玲等［8］考慮消費者偏好并建立閉環供應鏈分散決策和聯合決策兩種模型，認為消費者偏好有助于提高環境效益和經濟效益。黃祖慶等［9］研究了在閉環供應鏈之間存在競爭的情形下，消費者偏好對新產品和廢舊產品定價的影響以及供應鏈收益的變化。徐靜等［10］構建政府補貼下的閉環供應鏈網絡均衡決策模型，研究了政府補貼和消費者低碳偏好對閉環供應鏈網絡均衡決策的影響。楊惠霄等［11］研究了批發價和收益共享這兩種契約下生產商的碳減排問題，并考慮了碳稅及消費者的偏好對最優排碳率和供應鏈利益的影響。

目前也有學者通過對比不同碳政策來判斷哪種政策更適用。Xu等［12］比較了碳稅和碳交易這兩種政策對企業碳排放量，利潤和社會福利的影響，認為碳稅政策下的社會福利并不比碳交易下的社會福利少。Liu等［13］通過比較碳限額、碳稅、限額與交易這3種政策，認為碳稅相對優于其他碳政策。而Hahn等［14］認為相比其他碳政策，碳限額與交易政策可以實現減排成本最小化，是減少企業碳排放的有效措施。魯力等［15］也針對這3種排放政策進行了對比研究，認為即便碳政策不同，回購合同都可以在這些政策下實現供應鏈協調，并給出了不同碳政策下最優訂貨量和回購價格。石敏俊等［16］研究碳交易和碳稅相結合的復合政策，認為該政策可以確保實現減排目標并降低減排壓力和成本。但應認清，無論是哪一種碳政策，其實施都基于消費者對低碳產品認可的前提下。即適度的碳政策未必能順利促進企業減排，只有塑造消費者的減排意識，提升對減排產品的接受度，才能有效地促進企業實施減排措施［17］。但是在研究閉環供應鏈時同時考慮碳稅和碳交易以及消費者偏好的文獻較少。熊中楷等［18］研究了在不同渠道結構下，消費者環保意識和碳稅對制造商碳排放及供應鏈利潤的影響，但是并沒有納入碳限額等其他政策進行考慮。Drake等［19］分析了碳限額與交易和碳稅這兩種政策對企業的技術選擇和產能決策的影響，但并沒有研究消費者偏好的影響，也沒有給出制造商相應的碳排放策略。而且大部分文獻研究落腳于整個閉環供應鏈的效益，而沒有專門考慮到制造商在面對政府出臺不同的碳政策時會做出怎樣的反應？尤其是一些新興的再制造企業應該如何選擇？鑒于此，本文在考慮消費者偏好的情況下，對比研究了政府碳稅和碳限額與交易政策和對制造商的影響，旨在回答制造商在不同政策下的定價、產量、碳排放量的問題，以及碳稅、碳價格和碳限額變動情況下制造商的利潤變化。

1 問題描述與模型假設

考慮單一制造商和零售商，制造商同時生產新產品和再制造品。設定制造商和零售商的決策過程構成一個單周期的斯塔克伯格博弈，其中，制造商為領導者，零售商為追隨者。制造商根據自身利潤最大化原則確定新產品和再制造品的批發價格，然后零售商根據制造商的價格決策再確定其銷售價格，從而實現自身利潤最大化。為方便研究，本文所用到主要數學符號列舉如表1所示：

表1 主要數學符號說明

為了使研究更具備嚴謹性和針對性，本文參考實際情況提出以下假設：

（1）新產品和再制造品不再是同質產品，而且考慮到再制造技術有限，故再制造品的批發價和零售價均小于新產品；

（2）制造商使用原材料生產新產品的成本大于生產再制造品的成本；

（3）新產品和再制造品各有一定的市場潛在需求量；

（4）生產新產品的碳排放量大于生產再制品的碳排放量。

2 模型建立與求解

2.1 碳稅模型

2.2 碳限額與交易模型

結論1～4表明，在碳稅和碳限額與交易模型下，產品價格和銷量都有著相同的性質，而且當政策力度，即碳稅和碳價格分別在臨界值以內時，便存在最佳碳排放量使得制造商利潤最大化。碳限額雖然會影響企業的利潤，但最佳碳排量與碳限額大小并無關聯。只要還存在邊際利潤，追求自身利潤最大化的制造商便會繼續生產該產品，而邊際利潤取決于碳價格、減排系數、單位產品碳排放量等等，與政府設定的碳額度并沒有關系。

2.3 碳稅和碳限額與交易模型對比

結論7：在碳稅模型中，制造商利潤與碳稅成反比。而在碳交易模型中，制造商利潤與碳價和碳排放總額有關：（1）碳限額固定，當制造商新產品和再制造品的總碳排放量低于碳排放上限，制造商利潤與碳價格成正比，當高于碳排放上限時，制造商利潤與碳價格成反比；（2）碳價格固定，制造商利潤與碳限額成正比。另外，當碳限額固定，且碳稅等于碳價格時，碳稅模型下的制造商利潤變動幅度相比碳稅模型較小。

證明：在碳稅模型中

在碳限額與交易模型中

（2）碳價格固定

結論5～8表明，當碳稅和碳價格未知時，無法直接對比得出哪種政策更適合制造商，但無論哪種政策，制造商實施減排措施總是有益的。碳限額與交易模型相對碳稅模型多了一個變量：碳限額，因此其利潤變化較為復雜些。但可以確定的是，當碳稅等于碳價格時，碳限額與交易政策對制造商來說更有經濟效益。

3 算例分析

3.1 最優碳排放量

圖1 T模型下利潤與單位碳排放的關系

圖2 L模型下利潤與單位碳排放的關系

3.2 兩種模型下的批發價、零售價及產量對比

圖3 T/L模型下新產品零售價

圖4 T/L模型下新產品批發價

圖5 T/L模型下新產品銷售量

3.3 制造商利潤與消費者偏好

由圖6可知，當制造商實施措施達到減排效果時，消費者偏好增加，會增加對減排產品的消費，制造商的利潤從而增加，而當制造商創造更多碳排放時，消費者偏好會促使消費者減少對該商品的消費，其利潤與消費者偏好成反向變化關系。

圖6 、τ 與制造商利潤的關系

3.4 制造商利潤與碳稅/碳價格

如圖7，在碳稅模型中，制造商利潤與碳稅成反向關系。而在碳交易模型中，設定企業實施減排措施，其效果為：而當政府給定的碳限額，如圖所示，當制造商生產新產品和再造品的碳排放量低于給定配額時，隨著碳價格的上升，新產品和再造品的批發價上升，產量有所下降，但是制造商可以將多出來的碳額度以更高的價格出售給其他企業，從而保證其利潤呈上升趨勢；而當政府給定的碳限額，制造商碳排放量高于給定配額，隨著碳價格的上升，制造商不得不花更高的成本從其他企業購買碳排放量，其利潤呈下降趨勢。另外，對比圖7和圖8，當碳稅和碳價格處于同一水平時，碳稅模型下的制造商利潤變化幅度要比碳交易模型明顯一些。而根據圖9，當碳價格固定，碳限額增加時，制造商受碳政策的拘束減弱，其利潤呈上升趨勢。

圖7 制造商利潤與碳稅的關系

圖8 碳限額固定下制造商利潤與碳價格的關系

圖9 碳價固定下制造商利潤與碳限額的關系

3.5 碳稅等于碳價格

前面已證T模型下制造商利潤與碳稅成反比，L模型下制造商利潤與碳價格的關系與碳限額有關，因此兩者很難直接對比大小，根據圖10，當碳價格等于碳稅時，L模型下的制造商利潤明顯大于T模型下的制造商利潤，且隨著碳稅/碳價格的上升，其利潤差距也隨之拉大。

圖10 兩種模型的利潤對比

4 結語

本文基于制造商主導并考慮消費者偏好的前提下，對比了碳稅和碳限額與交易這兩種政策給制造商生產、定價，減排以及利潤帶來的影響，最后結合算例分析，得出結論如下：

（1）當碳稅和碳價格處在一定范圍內，存在最佳碳減排值以保證制造商利潤最大化，且該值與碳限額無關。

（2）消費者偏好激勵制造商實施減排以獲取更多利潤。

（3）兩種政策下產量價格等決策變量的相對大小與政策力度，即碳稅和碳價格相對大小有關。

（4）碳稅模型下制造商利潤與碳稅成反比。碳限額與交易模型下，當碳限額固定，如果制造商碳排放量低于碳限額，其利潤與碳價格成正比；如果制造商碳排放量高于碳限額，其利潤與碳價格成反比；當碳價格固定，制造商利潤與碳限額成正比。

（5）當碳稅等于碳價格時，碳限額與交易比碳稅更適合制造商。

但本文并沒考慮新產品和再制造品的替代性，這將是下一步的研究方向。