碳減排政策下綠色供應鏈的區塊鏈溯源技術引入策略

馮章偉　李貴萍　楊會如　金鵬

關鍵詞：綠色供應鏈；產品綠色度；區塊鏈溯源；碳減排政策；博弈論

中圖分類號：F275 文獻標識碼：A 文章編號：2096-7934（2023）06-0059-13

一、引言

隨著經濟、社會的不斷發展和人民生活水平的逐漸提高，需要用于國民工業生產和生活消費的能源總量不斷增加，由此帶來的霧霾、全球氣候異常等大氣環境問題涌現，國際社會予以高度重視并提出“綠色低碳”的全球共識。2021年2月，國務院發布《關于加快建立健全綠色低碳循環發展經濟體系的指導意見》并提出要促進經濟社會發展全面綠色轉型，健全綠色低碳循環發展的生產體系，實現“碳達峰、碳中和”目標，并于7月提出《“十四五”循環經濟發展規劃》，明確以“雙碳政策”發展循環經濟這一重大戰略。在生產運營階段，構建綠色供應鏈，是踐行和實現“綠色低碳”全球共識和實現循環經濟的重要途徑之一。例如，華為在綠色供應鏈構建過程中，以供應商碳減排為試點，將碳減排要求納入供應商管理全流程，以實現整個供應鏈綠色低碳可持續發展。

但是，構建綠色供應鏈仍然面臨著不少問題，如綠色投資成本過大、產品綠色信息夸大或造假、信息不對稱問題等，導致消費者對綠色產品信任不足和供應鏈成員難以進行綠色合作等難題。現有綠色產品信息溯源系統可能無法向消費者保證所公開的綠色產品信息的真實可靠性［1］，亟需可靠的、顛覆性的新技術——區塊鏈溯源技術——來解決這個關鍵問題。

區塊鏈以去中心化的方式實現了信息的分布式交互，具有安全性和可追溯性等特點，可以有效地解決綠色供應鏈發展所面臨的問題，并受到政府和企業的高度重視。2021年3月，兩會審議通過《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》，重點發展區塊鏈服務平臺和供應鏈管理等領域應用方案。6月，工信部發布《關于加快推動區塊鏈技術應用和產業發展的指導意見》并指出要推動企業建設基于區塊鏈的供應鏈管理平臺。除政策支持外，區塊鏈在供應鏈領域的應用也已得到企業的實踐。比如，沃爾瑪、聯合利華等公司聯合打造了基于區塊鏈技術的食品供應鏈溯源平臺，可實現食品在生產、流通、消費等環節信息的高效追蹤，完善了食品監管機制，提高了食品安全的可靠性，進而提高了消費者對產品的信任。

基于此，文章以綠色供應鏈為研究對象，以發展循環經濟的“雙碳政策”為切入點，考慮制造商引入區塊鏈技術和零售商引入區塊鏈技術兩種情形，研究綠色供應鏈的定價、碳減排決策和區塊鏈溯源技術引入策略，最終為企業決策提供管理啟示和政府的碳減排政策制定提供建議。

二、文獻綜述

本研究主要關注綠色供應鏈管理、基于區塊鏈溯源技術的供應鏈管理以及碳減排決策研究三個層面的文獻綜述，具體地文獻回顧如下。

（一）綠色供應鏈管理

1996年，美國密歇根州立大學“環境責任制造”研究組提出了綠色供應鏈的概念［2］。綠色供應鏈管理將環境問題納入到供應鏈管理中，包含了一個企業從產品設計、原材料采購、產品制造、銷售到回收的全生命周期中考慮環境整體效益最優化［3］。此后，很多國內外學者對綠色供應鏈決策的影響機理進行了研究。比如，朱慶華和竇一杰［4］構建了政府與兩個競爭制造商之間的三階段博弈模型，探討政府補貼、消費者環境偏好和市場競爭程度對綠色供應鏈決策的影響。Baoetal.［5］在消費者的低碳偏好和政府補貼計劃情景下，研究了兩條垂直供應鏈的短期/長期重復博弈行為，分析了政府補貼對成員決策和利潤的影響。此外，劉麗和韓同銀［6］和Yangetal.［7］均將雙渠道綠色供應鏈作為研究對象，而針對供應鏈成員的信息獲取對綠色供應鏈決策的影響也引起了廣泛關注。例如，士明軍等［8］考慮訂貨型和庫存型兩種生產方案，并分別分析兩種方案下信息共享/不共享對供應鏈成員利潤的影響。

（二）基于區塊鏈溯源技術的供應鏈管理

區塊鏈作為一種去中心化、可追溯的分布式數據庫，在有機食品溯源體系構建［9］、資源回收和節約方面［10］等得以建立可靠的應用。在供應鏈管理領域，已有研究表明，區塊鏈賦能（信息共享、信息追溯和信任建立等途徑實現）下的供應鏈的運營更加高效與安全［11］。例如，李劍等［12］針對供應鏈協同減排效率損失問題，設計了基于區塊鏈驅動的供應鏈協同減排信息共享機制。研究發現，“區塊鏈+協同減排”信息共享機制在消除信息租金的同時可以有效提高供應鏈收益。Centobellietal.［13］為了將循環供應鏈的三個逆向物流過程——回收、再分配、再制造——與影響區塊鏈技術的三個關鍵因素（即信任、可追溯性、透明性）連接起來，設計了一個由制造商、逆向物流服務提供商和回收中心等多方組成的循環物流平臺，研究區塊鏈技術對循環物流平臺的影響。趙慧達等［14］將港口主導、承運人跟隨的二級航運供應鏈作為研究對象，探討是否去中心化和區塊鏈技術投資策略對航運市場價格、數量以及航運市場經濟效益的影響。

（三）碳減排政策和決策研究

以往的供應鏈管理中關于循環經濟的研究，主要集中在生產責任延伸制和企業社會責任等［15］。目前，更多的研究以碳稅政策和碳配額交易政策為主要研究情景［16-17］，亦有結合企業社會責任和碳減排政策［18］，以期實現碳減排。在供應鏈管理關于碳減排的研究中，劉碧玉等［19］在無碳排放約束、實施碳稅以及碳配額交易政策三種情景下，研究碳排放政策對制造商和再制造商運營決策及其利潤的影響。研究顯示，碳配額交易政策下兩個企業的利潤最大，政府可優先考慮實施該政策；碳配額、碳權交易價格、單位新品/再制品碳排放量、碳稅稅率等因素對雙方決策和利潤影響較大，合理分配碳配額，維持碳權交易市場秩序，設定稅率是關鍵。SunandYang［20］研究了碳稅和碳配額交易政策對兩家有競爭力的制造商的影響。結果表明，當制造商提高碳減排的效率時，碳配額交易政策比碳稅政策更有效地遏制碳排放，改善社會福利，并增強制造商的競爭力。

（四）文獻對比與總結

在文獻研究方面，對于綠色供應鏈管理的研究主要集中在政府政策、綠色度和信息等［4-8］，不少文章對供應鏈的碳減排決策進行研究［17-19］，但是運用區塊鏈溯源技術對于綠色供應鏈管理的研究卻很少［21］。與以往相關文獻的對比如表1所示。

表1 與以往相關文獻的對比

特別地，在文獻研究方面，需要分清“區塊鏈溯源技術投資”與現有的“綠色技術投資”以及“碳減排技術投資”之間的差異。首先，承擔這些投資的主體是不同的?！皡^塊鏈溯源技術投資”既可以由制造商也可以是零售商承擔［12］［21］，而“綠色技術投資”以及“碳減排技術投資”主要由產品生產過程即生產端（制造商或供應商）承擔［7］［18］［22］。其次，這些投資所涉及的目的是不同的。區塊鏈溯源技術投資更側重于在能夠有助于回收或碳減排等非常明確的目的，而“綠色技術投資”與更廣泛的可持續供應鏈或系統對接，旨在加強綠色產品的生產與綠色程度的提高。

文章創新點體現在研究視角和建模方法上：第一，從有無以及誰主導區塊鏈溯源技術投入的視角，深入研究區塊鏈溯源技術投入過程中斯坦伯格博弈的內在機理，以及關鍵因素的影響機制。第二，在建模上對于以往研究有所優化，著重刻畫出區塊鏈技術如何提高綠色度或降低碳減排，進而幫助消費者建立對綠色產品的信心，提高產品需求，挖掘出區塊鏈技術對綠色供應鏈所產生的本質影響。在此基礎上，得到了一些關鍵結論：①無論碳配額交易政策還是碳稅政策下，在制造商保證一定的碳減排技術投資成本的前提下，區塊鏈溯源技術投入更有價值。只有當區塊鏈投資成本較大且帶來的正向效果顯著時，零售商才有動力進行區塊鏈溯源技術投資；②當兩種碳減排政策同時考慮時，零售商偏好于碳稅政策而制造商更偏好碳配額交易政策。

三、基本模型（碳配額交易政策）

（一）模型描述與參數

構建一個由單個制造商和零售商組成的綠色供應鏈中，制造商是領導者，生產綠色產品和投碳減排成本，然后將產品批發給零售商進行綠色產品的銷售。特別地，制造商在生產過程中需要考慮碳減排政策：第一，投入碳減排成本以降低碳排放；第二，考慮碳限額交易和碳稅政策以實現雙碳目標。在付出碳減排成本和考慮碳限額的約束下，權衡與之帶來的促進消費者需求和潛在收益。進一步地，為了更好的宣傳制造商的對于綠色產品的碳減排投入，考慮投入區塊鏈溯源技術使得消費者對于產品的綠色屬性的偏好進一步增加，但不同于碳減排技術只能在生產階段實施，區塊鏈技術可以在生產階段也可以在銷售階段引入，從而使得需求進一步增加，此時，就有兩種情形可以討論，是制造商（M）還是零售商（R）引入區塊鏈溯源技術情形。經濟結構如圖1所示。

圖1 經濟結構

相關符號與說明如表2所示。

表2 相關符號與說明

（二）基本假設

基于模型描述與參數，需要以下三個關鍵假設。

假設1：參考楊德艷等［23］和NadarandErturk［24］的相關研究，將綠色產品生產成本刻畫為產品綠色度g（外生參數）的凸函數，即c_g=g²/2，一方面表示設計成本隨綠色度增加；另一方面，當綠色度較大時，綠色設計將變的相對困難。

假設2：不投入區塊鏈溯源技術下的需求函數為D^N=α－β（1－g）p+γe，投入區塊鏈溯源技術下的需求函數為Dⁱ=α－β（1－g）p+γe+λb，i=R，M，其中，λ刻畫的是溯源誘發消費者對于品質的信任意識，即區塊鏈溯源技術對消費需求的正向促進作用［12］［21］，且將區塊鏈投資成本為kb²/2。

假設3：參考唐書傳等［18］和SunandYang［20］的相關研究，碳減排投資成本為ηe²/2，如果在碳稅政策下，制造商需繳稅t·（e0－e）·D^N；如果在碳限額政策下，制造商需要購買一定的碳配額，成本為［（e₀－e）·D^N－E］⁺·P_e。

（三）不同情景下的利潤函數

分別構建不投入區塊鏈溯源技術、零售商或制造商投入區塊鏈溯源技術的綠色供應鏈模型，即考慮三種情景。

情景1：不投入區塊鏈溯源技術（N）

需求和零售商、制造商的利潤函數分別如下：

其中，［（e₀－e）·D^N－E］⁺·p_e是制造商需要購買或出售的碳交易額，ηe²/2是碳減排成本。

博弈順序：①制造商決定產品的批發價格w和碳減排水平e；②在觀察到制造商的決策后，零售商決定產品的零售價格p。

情景2：制造商投入區塊鏈溯源技術（M）

其中，kb²/2是制造商承擔的區塊鏈溯源技術投資成本。

博弈順序：①制造商決定產品的批發價格w和碳減排水平e以及區塊鏈溯源水平b；②在觀察到制造商的決策后，零售商決定產品的零售價格p。

情景3：零售商投入區塊鏈溯源技術（R）

博弈順序：①制造商決定產品的批發價格w和碳減排水平e；

②在觀察到制造商的決策后，零售商決定產品的零售價格p和區塊鏈溯源水平b。

基于以上利潤函數和博弈順序，通過逆向歸納法可以得到不投入和制造商/零售商分別投入區塊鏈溯源技術情境下的均衡解，如表3所示。

表3 三種情境下的均衡解

（四）靈敏度分析與不同情景下的比較

四、擴展模型（碳稅政策）及數值模擬

五、相關證明過程

六、結語

文章研究了由制造商和零售商組成的綠色供應鏈的區塊鏈溯源技術的引入策略選擇及碳減排政策偏好問題。文章從循環經濟視角出發，考慮了政府碳交易配額政策和碳稅政策兩種情境，分別探討了綠色供應鏈的定價、碳減排決策和區塊鏈溯源技術的引入策略，著重探索引入區塊鏈溯源技術的主體和動機及其關鍵因素的影響機理。研究結果表明，只有當碳減排技術投資成本因子較大時，即碳減排投資效果較好時，才能夠加大綠色產品對于制造商的利潤貢獻。無論碳配額交易還是碳稅政策下，在保證一定的碳減排技術投資成本的前提下，無論制造商還是零售商投入區塊鏈溯源技術情景都是有價值的。因此，在碳減排技術已經成熟前提下，投入區塊鏈溯源技術更能夠促進碳減排水平、提高批發/零售價格，進而促進需求以及制造商/零售商利潤。特別地，當區塊鏈投資成本因子足夠大時，制造商在其自身投資區塊鏈技術的情景下更受益，但零售商投資區塊鏈溯源技術時能夠帶來雙贏。此外，當兩種碳減排政策同時考慮時，零售商偏好于碳稅政策而制造商更偏好碳配額交易政策。

文章存在一定的局限性，有待進一步的研究。文章假設綠色供應鏈中的產品綠色度是外生的，如果內生化可能誘發新的結論。此外，文章側重兩種典型的碳減排情境（碳配額交易和碳稅政策）下引入區塊鏈溯源技術是否以及引入主體的影響，較少關注其他碳減排政策對以上研究的影響，未來研究可以針對現有不足進行進一步拓展。

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IntroductionStrategyofBlockchainTraceabilityTechnologyinthe

GreenSupplyChainunderCarbonEmissionReductionPolicy

FENGZhang-wei1，LIGui-ping1，YANGHui-ru1，JINPeng2

（1.SchoolofBusiness，NingboUniversity，Zhejiang，Ningbo315211;

2.CollegeofFinance&Information，NingboUniversityofFinance&Economics，Zhejiang，Ningbo315175）

Abstract：

Thisstudyfocusesonthecarbonemissionreductionpoliciesofthegovernment，specificallyexaminingtwoscenarios：thegovernmentcarboncap-and-tradepolicyandthecarbontaxpolicy.Itestablishesagreensupplychaincomprisingasinglemanufacturerandaretailer，withthemanufactureractingastheleaderbyproducinggreenproductsandinvestingincarbonemissionreductioncosts.Theresearchinvestigatesthepricingandcarbonemissionreductiondecisionofthegreensupplychain.

Additionally，toaddressconcernsregardingtheauthenticityandreliabilityofdisclosedgreenproductinformationtoconsumers，thestudyintroducesblockchaintraceabilitytechnology.Itexploresthesubject，motivation，andinfluencemechanismofkeyfactorsrelatedtotheadoptionofblockchaintraceabilitytechnology.

Underthecarboncap-and-tradepolicy，wefindthat：（1）Onthepremisethatthemanufacturer（ortheretailer）guaranteesacertaininvestmentcostoflow-carbontechnology，investingblockchaintraceabilitytechnologycanpromotethelevelofcarbonemissionreduction，increasewholesale/retailprices，andthuspromotedemandandprofits;（2）whentheblockchaininvestmentcostfactorissufficientlyhigh，themanufacturerbenefitsmoreinthecaseofitsowninvestmentinblockchaintechnology.Whileinvestingblockchaintraceabilitytechnologybytheretailercanledawin-winsituation.Inaddition，underthecarbontaxpolicy，theaboveconclusionsarerobustness.However，whenbothtypesofcarbonreductionpoliciesareconsidered，theretailerprefersthecarbontaxpolicywhilethemanufacturerprefersthecarboncap-and-tradepolicy.

Keywords：greensupplychain;thegreenleveloftheproduct;blockchaintraceability;carbonemissionreductionpolicy;gametheory