考虑产品类型下 碳交易政策对制造商利润的影响研究

周尔民 周伟 郑文静 程度钧

摘  要：在碳交易政策下，基于二级供应链模型，考虑不同的产品类型，分析碳交易政策对制造商利润的影响，并进行算例验证。结果表明：在碳交易政策下，制造商利润可能增加也可能减少，主要取决于三个方面：（1）产品的刚需类型;（2）产品的碳排放类型;（3）政府制定的碳排放限额。最后结合研究结论对政府和制造商提出相关参考建议。

关键词：碳交易政策;产品类型;制造商利润;二级供应链

中图分类号：F403.3    文献标识码：A

Abstract： Under the carbon trading policy， based on the secondary supply chain model， consider different product types， analyze the impact of carbon trading policy on the profit of manufacturers and perform a calculation examples. The results show that under the carbon trading policy， the profit of manufacturers may increase or decrease， mainly depending on three aspects：（1）the rigid demand type of the product; （2）the carbon emission type of the product; （3）the carbon emission set by the government limit. Finally， combined with the research conclusions， put forward some relevant suggestions to the government and manufacturers.

Key words： carbon trading policy; product types; manufacturers' profit; secondary supply chain

1  研究背景

近年來气候变暖使全球的平均温度升高，南北极冰川开始融化，不少沿海地区已被海水淹没，一些物种濒临灭绝，极端天气时有发生，造成这种极端天气的原因主要是CO2的大量排放。

为了减少碳排放，各国政府进行了积极探索，实施了一系列的碳减排政策，目前主要的碳排放政策有碳税，碳限额和碳交易政策[1]等。学者们也逐渐对碳减排政策的相关理论进行研究，并逐渐成为研究热点。根据科斯的产权理论基础，Montgomery[2]最早提出了进行碳排放量交易的思想，将碳排放量额度变成一种稀缺资源，促使企业进行减排生产和碳排放量交易。碳限额和交易政策也会使企业的生产决策、利润和盈利模式受到影响，因此研究碳限额和交易政策对供应链的影响具有理论价值和现实意义。陈晓红[3]等研究对比了在集中决策和分散决策两种决策模式下，碳交易价格对二级供应链减排的影响。马秋卓[4]等探讨了在碳交易机制下，考虑消费者不同的低碳产品偏好程度时，如何给企业低碳产品定价和碳减排决策问题。邓万江[5]等研究了在碳交易政策和顾客存在低碳偏好背景下，双寡头制造商以各自的利润最大化为目标制定最优产品价格和减排策略。何华[6]等探讨了在考虑企业进行绿色技术投入的情形下，碳减排政策对企业产品定价策略的影响，并将不同的减排政策与无政策约束时进行了比较分析。江文[7]等主要针对战略顾客行为对碳限额和交易政策下的二级供应链决策和协调进行了研究。陈玉玉[8]等利用非线性凸优化理论，探讨了考虑消费者低碳偏好时碳限额和交易政策对再制造供应链的生产和减排决策的影响，并分析了企业进行减排投资时对社会总福利的影响。郭军华[9]等关注消费者低碳偏好，利用演化博弈研究了双寡头制造商、一个零售商组成的二级供应链的定价和协调问题。何大义[10]等基于存储论原理，研究了在产品需求不确定的情况下，政府碳配额、碳交易和净化处理三种情况下的企业的最优运营决策。Jingna[11]等结合消费者低碳偏好，研究了零售渠道、双渠道两种情况下供应链联合减排策略。李友东[12]等在碳限额及交易政策下，利用报童模型分析了政府碳排放约束对制造商和零售商最优利润的影响关系。聂佳佳[13]主要探讨零售商负责回收下，碳减排政策对供应链的运营决策和回收率的影响。董海[14]等在碳限额和交易政策下，建立了零售商的决策模型，分析了零售商的零售价和订货量与运输方式之间的关系。鲁力[15]等在企业可以通过减少产量，生产绿色产品或者购买碳排放权的情况下，比较研究了企业是否考虑固定成本两种情况下碳交易价格和成本的关系。

通过以上可知，在碳减排政策下，现有文献主要研究两个方面，一是供应链成员的运营决策，比如产品的定价、制造商的利润、库存与订货、低碳减排决策和供应链的协调等。二是加入考虑不同的影响因数，比如顾客存在低碳偏好、产品的不确定需求、制造商成员存在风险规避等。

很少有学者就不同的产品类型制造商进行研究，而在实际中产品分为刚需产品和非刚需产品，这两类产品价格的波动对需求量的影响不一样，不同产品的生产时需要的碳排放量也不一样，这些因数都会影响制造商的利润。本文在碳交易政策下，结合考虑产品类型，分析碳交易政策对制造商利润的影响。

2  问题描述

本文首先根据制造商产品的价格敏感系数把制造商分为刚需产品制造商和非刚需产品制造商。再根据生产单位产品时所需要的碳排放量把制造商分为六种不同产品制造商。然后在碳交易政策下，基于二级供应链模型，研究了政府给定的碳限额M对不同类型产品制造商利润的影响。并根据研究结果提出相关建议。

2.1  符号说明

c：制造商生产单位产品的成本;

w：制造商单位产品的批发价格;

p：零售商单位产品的零售价格;

λ：消费者对产品价格的敏感系数;

a：市场对产品的最大需求量;

q：市场对产品的实际需求量;

e：生产单位产品需要的碳排放量;

M：在碳交易政策下允许制造商免费排放的最大碳排放量;

L：单位碳排放量交易价格;

∏：制造商的利润。

2.2  相关假设

假设1：市场对产品的需求量q与产品的零售价p有关，随着产品的零售价p提高，市场对产品的需求量q减少，即q=a

-λp。

假设2：单位碳排放量的交易价格L与政府给定制造商的最大免费碳排放量M有关，当M比较大时，此时的碳交易价格比较低。当M比较小时，此时的碳交易价格比较高，即L=b-δM，且满足碳交易价格L>0，即b>δM。

假设3：制造商、零售商决策相互独立，且都坚持利润最大化原则。

3  两级供应链定价决策模型

3.1  无碳排放约束政策

在无碳排放约束政策下，制造商无需考虑买卖碳排放量，两级供应链中的制造商和零售商根据自己的利润最大化进行定价决策，这种情况下，制造商和零售商的利润决策函数为：

∏=w-ca-λp                                           （1）

∏=p-wa-λp                                           （2）

根据逆向归纳法，求得制造商的利润如下：

∏=                                             （3）

3.2  碳交易政策

在碳交易政策下，政府首先给定制造商一个最大的碳排放限额M，并设定碳排放量交易价格为L=b-δM，制造商可以根据这个碳交易价格买卖碳排放量用于生产，制造商和零售商的利润决策函数如下：

∏=w-ca-λp-b-δMea-λp-M                                 （4）

∏=p-wa-λp                                          （5）

同理，可求得在碳交易政策下制造商的利润如下：

∏=+                         （6）

4  碳交易政策对制造商利润的影响

研究分析可知，在碳交易政策下，不同产品类型制造商的利润变化趋势不同，主要取决于三个因素，一是制造商产品的刚需类型;二是制造商产品的碳排放类型;三是政府给定的最大碳排放限额M。证明过程如下：

将碳交易政策下制造商的最优利润与无约束政策下的利润相减得：

∏-∏=                           （7）

不妨假设函数如下：

FM=b-δMeλ-2b-δMa-λce+8b-δMM                              （8）

可知，此函数是一个一元二次函数，整理得如下：

FM=δδeλ-8M-M-                              （9）

可知当eδλ≠8时，此函数与x轴的两个交点，两个交點对应的坐标为：

M=， M=                                      （10）

令：

Ge=M-M=-=                         （11）

A=， A=                                       （12）

4.1  碳交易政策对非刚需产品制造商利润的影响

当消费者对产品价格的敏感系数比较大时，即当A>A时，此产品为非刚需产品。再根据产品的碳排放量分为如下三种类型：

（1）当e0，δλe-8<0，所以，Ge<0， M

M和M之间时，制造商的利润会增加，并且随着碳排放限额M的增加，制造商的利润先增大后减小。

（2）当A0，δλe-8>0，所以，Ge>0， M>M。又碳排放限额M

（3）当e>A时，即当产品属于高度碳排放量产品时，有2eδλc-a+8b<0，δλe-8>0，所以，Ge<0， M

4.2  碳交易政策对刚需产品制造商利润的影响

当消费者对产品价格的敏感系数比较小时，即当A

（1）当e0，δλe-8<0，所以，Ge<0， M

（2）当A0， M>M。此时制造商的利润会减小，且随着碳限额M的增加，制造商的利润增加。

（3）当e>A时，即当产品属于高度碳排放量产品时，有2eδλc-a+8b<0，δλe-8>0，所以，Ge<0， M>M。当碳排放限额M在M和M之间时，制造商利润将减少，且随碳排放限额M的增加，制造商利润先减小后增大。

5  算例分析

为了使理论分析结果更加直观明了，下面通过具体的实例画图来验证理论分析的正确性。假设制造商的单位产品生产成本为c=0.004，市场对产品的最大需求量a=1，碳交易价格的变动系数为δ=2， b=1， M∈0，0.5，所有的参数赋值都经过了归一化处理。

取λ=1，此时满足A>A，即此时为非刚需产品制造商。分别取e=1，e=2.02，e=3，即分别满足e

>A的三种情况，这三种制造商的利润随M的变化趋势如图1、图2和图3所示。

图1、图2、图3显示，当产品属于非刚需产品时，对于不同类型的碳排放量产品制造商，碳交易政策对制造商利润的影响不一样。对于低度碳排放产品制造商，利润先增大后减小;对于中度碳排放量产品制造商，利润一直减小，且和无碳排放量约束时的利润很接近;对于高度碳排放量产品制造商，利润先减小后增大。对结论进行了验证。

取λ=0.5，此时满足A>A，即此时为刚需产品制造商。分别取e=1，e=2.02，e=3.6，即分别满足eA的三种情况，类似的这三种情况下制造商的利润随M的变化趋势如图4、图5和图6所示。

从图4、图5、图6可以看出，当产品属于刚需产品时，不同类型的碳排放量产品制造商，碳交易政策对制造商利润的影响也不一样。对于低度碳排放产品制造商，利润先增大后减小;对于中度碳排放量产品制造商，利润一直增大;对于高度碳排放量产品制造商，利润先减小后增大。对结论进行了验证。

6  结论与建议

本文基于二级供应链模型，分析了碳交易政策对不同类型产品制造商利润的影响，并通过算例分析对结论的正确性进行了验证。本文的结论如下：

（1）当产品属于非刚需产品时，随着碳交易限额M的增大，低度碳排放量产品制造商的利润先增大后减小，中度碳排放量产品制造商的利润稍微增大，高度碳排放量产品制造商先减小后增大。

（2）当产品属于刚需产品时，随着碳交易限额M的增大，低度碳排放量产品制造商的利润先增大后减小，中度碳排放量产品制造商的利润一直增大，但比无约束政策时的利润要小，高度碳排放量产品制造商的利润先减小后增大，同理也比无约束政策時的利润要小。

对制造商的建议：对于中和高碳排放量产品制造商，建议改进生产工艺或者投入减排研发，使单位产品的碳排放量减少，这样可以提高利润。

对政府的建议：政府可以对不同类型的制造商制定合适的碳交易限额M，比如对于低度碳排放产品制造商，可以制定企业获得最大利润时的碳交易限额M，一方面可以有效减少碳排放，另一方面也可以提高企业的利润和减排积极性。

本文假设市场对产品的需求是一定的，但是完全竞争市场下，产品需求的随机性比较大，在后续的研究中可以考虑加入随机需求进行进一步的研究。

参考文献：

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[5] 邓万江，马士华，关旭. 碳交易背景下存在顾客环保偏好的双企业竞争策略研究[J]. 中国管理科学，2017，25（12）：17-26.

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