碳交易政策下考慮碳排放轉移的供應商低碳運營策略選擇研究

程雙熊

摘要：供應商面臨兩種低碳運營策略，投資減排技術和進行碳排放轉移。在碳交易政策下，針對由一個供應商和一個制造商組成的單一壟斷型供應鏈，分別構建了不同低碳運營策略下的Stackberg博弈模型，文章通過對比兩種策略下企業的收益情況，研究了減排技術成本系數、消費者低碳偏好在供應商的低碳運營策略選擇中的作用，并通過數值分析驗證了相關結論，為企業決策和政府政策制定提供參考。

關鍵詞：供應鏈;碳交易;碳排放轉移;低碳運營策略選擇

二氧化碳排放是導致氣候變化的重要原因，減少二氧化碳排放已成為人類社會的共同目標。為減少二氧化碳排放，各國家和地區出臺了大量的碳規制政策，其中碳交易政策是當前最為有效的碳政策之一。截至2019年10月，全球已有包括中國在內的28個國家和地區實施了碳交易政策。而企業作為碳規制政策的主要承擔者，不得不采取措施以減少二氧化碳排放。目前，投資減排技術是企業最為普遍的應對策略;但是，近年來，隨著供應鏈間上下游企業聯系日益密切以及物流效率的提高，一些企業通過聯合管理運輸，加工制造外包（惠普和蘋果推出）等方式碳排放轉移將二氧化碳排放轉移給上下游企業，通過碳排放轉移的形式達到減少產品碳排放的目的。投資減排技術，雖然可以獲得政府和低碳消費者的認可，但也面臨高額投資成本，導致產品價格過高，影響企業收益。進行碳排轉移，可以短期內快速減少產品碳排放，但可進行的碳排放轉移量往往有所限制，由于沒有減排，無法擴大市場，企業收益上限也較低。面對日益激烈的企業競爭，如何選擇低碳運營策略對企業十分重要。此外，對政府而言，企業的不同選擇也給相關政策的調控效果產生影響。因此，在碳交易政策下，探究企業的低碳運營策略選擇成為一個重要的問題。

近年來，許多學者對碳交易政策下企業的運營管理問題進行了研究。胡玉鳳等的研究表明，在一定條件下碳交易能夠使企業綠色效率和經濟收益達到雙贏。柏國慶等分別在碳稅和碳交易政策下研究了供應鏈中易變質產品的運營決策，發現與碳稅相比，碳交易政策能夠實現供應鏈的高利潤和低排放。李新軍等以汽車制造業為例，在碳交易政策的基礎上探討了激勵契約對閉環供應鏈決策的影響。楊仕輝等在碳交易政策下，探討了供應商和制造商合作減排對企業收益影響的問題。周艷菊等提出了碳交易政策下的供應鏈減排成本分擔模型，并證明了該模型可以實現供應鏈的帕累托改進。特別地是，一些文獻在碳交易政策下探討了企業的技術選擇策略問題。Alfaki等探討了企業低碳技術和普通技術的投資決策。郭強等研究了制造商對普通產品和低碳產品的定價和技術選擇策略。刁心薇等在基于企業可同時生產綠色產品和普通產品的基礎上，研究了企業的最優生產運營策略選擇。

此外，對碳排放轉移的研究也是當前的一個熱門話題。劉竹，呂潔華，呂康娟，Hou等分別從國家、區域、省級、行業等層面驗證了碳排放轉移的存在性并探討了其部分影響。而區域層面的碳排放轉移本質上是無數個供應鏈層面碳排放轉移所構成。

通過以上文獻發現，目前為止，學者對碳規制下的企業低碳運營策略主要集中在投資減排技術層面;而對于碳排放轉移的研究則大多集中在宏觀層面，少有人在供應鏈層面研究碳排放轉移，未有人將碳排放轉移作為獨立的低碳運營策略進行考慮。因此，本文在碳配額交易政策下，探討了企業在面臨投資減排技術和碳排放轉移兩種低碳方案時的策略選擇問題，為政府制定碳排放政策提供理論依據。

一、問題描述與模型假設

本文考慮一個供應商和一個制造商組成的單一壟斷型二級供應鏈。其中，供應商處于供應鏈的主導地位。在運營過程中，供應商面臨兩種低碳運營策略，一種是投資減排技術;另一種是通過轉移生產工序等方式將二氧化碳排放轉移給下游的制造商。由于供應商的主導地位，此處不考慮制造商的接收轉移的動機。供應商將產品以W的價格批發給制造商，制造商進行加工后以P的價格出售給消費者。為了研究方便本文還作以下假設：

假設1：企業只能選擇投資減排技術和實施碳排放轉移兩種策略中的一種。

假設2：當企業投資減排技術時，需要付出的成本為1/2γλ^2，其中γ為減排成本系數，λ為碳減排率，產品需求函數為q=N-bp+βλ，其中，N表示市場容量，b表示價格敏感系數，β表示消費者低碳偏好（γ>0，0<λ<1，β>0，b>0）;當企業進行碳排放轉移時產品需求函數為q=N-bp。

假設3：供應商在選擇低碳運營策略時，僅考慮經濟收益。

假設4：碳交易價格pc為市場決定，屬于外生變量。

相關符號說明如下：W：原材料的批發價格;P：產品的最終售價;C1：供應商單位產品生產成本;C2：制造商單位產品生產成本;e1：供應商的單位產品碳排放量;m1：供應商的單位產品碳配額;pc：碳交易市場碳價格（外生變量）;Πc：供應商利潤;Es：供應商碳排放總量。

二、模型構建與求解

（一）供應商投資減排技術時模型設計

本節中供應商和制造商的博弈分為兩個階段，第一階段，供應商決定最優產品批發價格，和減排率;第二階段，制造商制定產品最終銷售價格。供應商和制造商的利潤函數如下：

根據逆向求解法則，最終可得：

（二）供應商進行碳排放轉移時模型設計

本節的博弈過程與第一點類似。此外，由于現實中碳排放轉移通常表現為某一生產工序的轉移，令碳排放轉移率為固定值ε;本文還假定碳轉移發生后轉移工序的生產成本仍有供應商承擔即供應商和制造商生產成本均不變。在以上條件下可得供應商、制造商利潤函數如下：

根據逆向求解原則最終可得（注：為與第一點中區別，本節中的求解量均加一個下標1）：

三、供應商的最優低碳運營策略選擇

命題1：當碳減排成本系數γ較小時，供應商選擇投資減排技術;當碳減排成本系數較大時，供應商選擇進行碳排放轉移。

證明：求Πs-Πs1關于γ的導數得其恒大于零， 又已知<γ1當γ1→時，Πs→無窮大，此時Πs>Πs1，Πs-Πs1>0，供應商將選擇投資減排技術。當γ1→無窮大時，Πs→0，Πs-Πs1<0，供應商將進行碳排放轉移。

命題1表明當碳減排成本系數較低時，企業進行減排技術投資后的產品的銷量增加較多，而單位產品生產成本增加較少，供應商收益較高，利潤高于實施碳排放轉移策略時的情況，這種條件下，理性的供應商將選擇投資減排技術。當減排努力程度系數較高時，投資減排技術成本高，產品售價較高，銷量較少，企業利潤小于實施碳排放轉移策略時的利潤，供應商選擇進行碳排放轉移。

命題2：當8bA2γ1-（A+bεep）2×2（4bγ1-b2ep）>0時，無論消費者低碳偏好如何變化，供應商始終選擇投資減排技術;當8bA2γ1-（A+bεep）2×2（4bγ1-b2ep）<0時，若消費者低碳偏好較高，則供應商會投資減排技術，若消費者低碳偏好較低，則供應商將進行碳排放轉移。

命題2表明當8bA2γ1-（A+bεep）2×2（4bγ1-b2ep）>0時，投資減排技術可以在碳交易市場獲得較大收益，無需考慮消費低碳偏好，仍能彌補投資成本，并且使自身收益高于進行碳排放轉移。當8bA2γ1-（A+bεep）2×2（4bγ1-b2ep）<0時，投資減排技術在碳交易市場上獲得的收益較少，若消費者低碳偏好較低，則總收益低于進行碳排放轉移。

四、算例分析

在本節中通過數值算例驗證相關結論。基礎參數參考刁心薇等設定如下：N=500，C1=20，C2=15，e=1，pc=12。首先探討供應商策略選擇與減排努力程度系數的關系，令m=0.5，β=5，若減排成本系數γ由1000逐漸增加可得圖1。

由圖1可以看出，當減排成本系數較低時企業投資減排技術獲利較高，而隨著減排成本系數的增高，投資減排技術獲取的利潤逐漸減少并少于進行碳排放轉移，與命題1結論相同。

然后探討消費者低碳偏好對供應商策略選擇得影響，我們分為兩中情形，情形一：m=0.5，γ=1000，β[0，50];情形二：m=0.5，γ=3500，β[0，50];可得圖2、圖3。

通過圖2、圖3可以發現，當γ值較小時，供應商投資減排獲得的利潤始終高于進行碳排放轉移，當γ值較大時，若消費者低碳偏好較低，則企業進行碳排放轉移能獲取更大利潤，證明命題2成立。

五、結語

本文在碳交易政策下，研究了供應商的低碳運營策略選擇問題，基于不同運營策略探討了碳配額對企業碳排放總量等因素的影響。研究表明：當減排成本系數較高時，企業會選擇進行碳排放轉移;當消費者低碳偏好較高時，供應商一般選擇投資減排技術。

本文的模型構建和研究內容仍存在許多缺陷，如對碳排放轉移的描述中，下游企業的接受轉移的動機問題，碳排放轉移的投資成本問題，供應商進行碳排放轉移后供應鏈的優化協調問題等。

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（作者單位：江蘇大學管理學院）

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