碳交易政策下考虑碳排放转移的供应商低碳运营策略选择研究

程双熊

摘要：供应商面临两种低碳运营策略，投资减排技术和进行碳排放转移。在碳交易政策下，针对由一个供应商和一个制造商组成的单一垄断型供应链，分别构建了不同低碳运营策略下的Stackberg博弈模型，文章通过对比两种策略下企业的收益情况，研究了减排技术成本系数、消费者低碳偏好在供应商的低碳运营策略选择中的作用，并通过数值分析验证了相关结论，为企业决策和政府政策制定提供参考。

关键词：供应链;碳交易;碳排放转移;低碳运营策略选择

二氧化碳排放是导致气候变化的重要原因，减少二氧化碳排放已成为人类社会的共同目标。为减少二氧化碳排放，各国家和地区出台了大量的碳规制政策，其中碳交易政策是当前最为有效的碳政策之一。截至2019年10月，全球已有包括中国在内的28个国家和地区实施了碳交易政策。而企业作为碳规制政策的主要承担者，不得不采取措施以减少二氧化碳排放。目前，投资减排技术是企业最为普遍的应对策略;但是，近年来，随着供应链间上下游企业联系日益密切以及物流效率的提高，一些企业通过联合管理运输，加工制造外包（惠普和苹果推出）等方式碳排放转移将二氧化碳排放转移给上下游企业，通过碳排放转移的形式达到减少产品碳排放的目的。投资减排技术，虽然可以获得政府和低碳消费者的认可，但也面临高额投资成本，导致产品价格过高，影响企业收益。进行碳排转移，可以短期内快速减少产品碳排放，但可进行的碳排放转移量往往有所限制，由于没有减排，无法扩大市场，企业收益上限也较低。面对日益激烈的企业竞争，如何选择低碳运营策略对企业十分重要。此外，对政府而言，企业的不同选择也给相关政策的调控效果产生影响。因此，在碳交易政策下，探究企业的低碳运营策略选择成为一个重要的问题。

近年来，许多学者对碳交易政策下企业的运营管理问题进行了研究。胡玉凤等的研究表明，在一定条件下碳交易能够使企业绿色效率和经济收益达到双赢。柏国庆等分别在碳税和碳交易政策下研究了供应链中易变质产品的运营决策，发现与碳税相比，碳交易政策能够实现供应链的高利润和低排放。李新军等以汽车制造业为例，在碳交易政策的基础上探讨了激励契约对闭环供应链决策的影响。杨仕辉等在碳交易政策下，探讨了供应商和制造商合作减排对企业收益影响的问题。周艳菊等提出了碳交易政策下的供应链减排成本分担模型，并证明了该模型可以实现供应链的帕累托改进。特别地是，一些文献在碳交易政策下探讨了企业的技术选择策略问题。Alfaki等探讨了企业低碳技术和普通技术的投资决策。郭强等研究了制造商对普通产品和低碳产品的定价和技术选择策略。刁心薇等在基于企业可同时生产绿色产品和普通產品的基础上，研究了企业的最优生产运营策略选择。

此外，对碳排放转移的研究也是当前的一个热门话题。刘竹，吕洁华，吕康娟，Hou等分别从国家、区域、省级、行业等层面验证了碳排放转移的存在性并探讨了其部分影响。而区域层面的碳排放转移本质上是无数个供应链层面碳排放转移所构成。

通过以上文献发现，目前为止，学者对碳规制下的企业低碳运营策略主要集中在投资减排技术层面;而对于碳排放转移的研究则大多集中在宏观层面，少有人在供应链层面研究碳排放转移，未有人将碳排放转移作为独立的低碳运营策略进行考虑。因此，本文在碳配额交易政策下，探讨了企业在面临投资减排技术和碳排放转移两种低碳方案时的策略选择问题，为政府制定碳排放政策提供理论依据。

一、问题描述与模型假设

本文考虑一个供应商和一个制造商组成的单一垄断型二级供应链。其中，供应商处于供应链的主导地位。在运营过程中，供应商面临两种低碳运营策略，一种是投资减排技术;另一种是通过转移生产工序等方式将二氧化碳排放转移给下游的制造商。由于供应商的主导地位，此处不考虑制造商的接收转移的动机。供应商将产品以W的价格批发给制造商，制造商进行加工后以P的价格出售给消费者。为了研究方便本文还作以下假设：

假设1：企业只能选择投资减排技术和实施碳排放转移两种策略中的一种。

假设2：当企业投资减排技术时，需要付出的成本为1/2γλ^2，其中γ为减排成本系数，λ为碳减排率，产品需求函数为q=N-bp+βλ，其中，N表示市场容量，b表示价格敏感系数，β表示消费者低碳偏好（γ>0，0<λ<1，β>0，b>0）;当企业进行碳排放转移时产品需求函数为q=N-bp。

假设3：供应商在选择低碳运营策略时，仅考虑经济收益。

假设4：碳交易价格pc为市场决定，属于外生变量。

相关符号说明如下：W：原材料的批发价格;P：产品的最终售价;C1：供应商单位产品生产成本;C2：制造商单位产品生产成本;e1：供应商的单位产品碳排放量;m1：供应商的单位产品碳配额;pc：碳交易市场碳价格（外生变量）;Πc：供应商利润;Es：供应商碳排放总量。

二、模型构建与求解

（一）供应商投资减排技术时模型设计

本节中供应商和制造商的博弈分为两个阶段，第一阶段，供应商决定最优产品批发价格，和减排率;第二阶段，制造商制定产品最终销售价格。供应商和制造商的利润函数如下：

根据逆向求解法则，最终可得：

（二）供应商进行碳排放转移时模型设计

本节的博弈过程与第一点类似。此外，由于现实中碳排放转移通常表现为某一生产工序的转移，令碳排放转移率为固定值ε;本文还假定碳转移发生后转移工序的生产成本仍有供应商承担即供应商和制造商生产成本均不变。在以上条件下可得供应商、制造商利润函数如下：

根据逆向求解原则最终可得（注：为与第一点中区别，本节中的求解量均加一个下标1）：

三、供应商的最优低碳运营策略选择

命题1：当碳减排成本系数γ较小时，供应商选择投资减排技术;当碳减排成本系数较大时，供应商选择进行碳排放转移。

证明：求Πs-Πs1关于γ的导数得其恒大于零， 又已知<γ1当γ1→时，Πs→无穷大，此时Πs>Πs1，Πs-Πs1>0，供应商将选择投资减排技术。当γ1→无穷大时，Πs→0，Πs-Πs1<0，供应商将进行碳排放转移。

命题1表明当碳减排成本系数较低时，企业进行减排技术投资后的产品的销量增加较多，而单位产品生产成本增加较少，供应商收益较高，利润高于实施碳排放转移策略时的情况，这种条件下，理性的供应商将选择投资减排技术。当减排努力程度系数较高时，投资减排技术成本高，产品售价较高，销量较少，企业利润小于实施碳排放转移策略时的利润，供应商选择进行碳排放转移。

命题2：当8bA2γ1-（A+bεep）2×2（4bγ1-b2ep）>0时，无论消费者低碳偏好如何变化，供应商始终选择投资减排技术;当8bA2γ1-（A+bεep）2×2（4bγ1-b2ep）<0时，若消费者低碳偏好较高，则供应商会投资减排技术，若消费者低碳偏好较低，则供应商将进行碳排放转移。

命题2表明当8bA2γ1-（A+bεep）2×2（4bγ1-b2ep）>0时，投资减排技术可以在碳交易市场获得较大收益，无需考虑消费低碳偏好，仍能弥补投资成本，并且使自身收益高于进行碳排放转移。当8bA2γ1-（A+bεep）2×2（4bγ1-b2ep）<0时，投资减排技术在碳交易市场上获得的收益较少，若消费者低碳偏好较低，则总收益低于进行碳排放转移。

四、算例分析

在本节中通过数值算例验证相关结论。基础参数参考刁心薇等设定如下：N=500，C1=20，C2=15，e=1，pc=12。首先探讨供应商策略选择与减排努力程度系数的关系，令m=0.5，β=5，若减排成本系数γ由1000逐渐增加可得图1。

由图1可以看出，当减排成本系数较低时企业投资减排技术获利较高，而随着减排成本系数的增高，投资减排技术获取的利润逐渐减少并少于进行碳排放转移，与命题1结论相同。

然后探讨消费者低碳偏好对供应商策略选择得影响，我们分为两中情形，情形一：m=0.5，γ=1000，β[0，50];情形二：m=0.5，γ=3500，β[0，50];可得图2、图3。

通过图2、图3可以发现，当γ值较小时，供应商投资减排获得的利润始终高于进行碳排放转移，当γ值较大时，若消费者低碳偏好较低，则企业进行碳排放转移能获取更大利润，证明命题2成立。

五、结语

本文在碳交易政策下，研究了供应商的低碳运营策略选择问题，基于不同运营策略探讨了碳配额对企业碳排放总量等因素的影响。研究表明：当减排成本系数较高时，企业会选择进行碳排放转移;当消费者低碳偏好较高时，供应商一般选择投资减排技术。

本文的模型构建和研究内容仍存在许多缺陷，如对碳排放转移的描述中，下游企业的接受转移的动机问题，碳排放转移的投资成本问题，供应商进行碳排放转移后供应链的优化协调问题等。

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（作者单位：江苏大学管理学院）

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