碳標(biāo)簽政策對(duì)供應(yīng)鏈減排決策行為的影響

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(1.福建工程學(xué)院 設(shè)計(jì)學(xué)院，福建 福州 350118；2.福建工程學(xué)院 交通運(yùn)輸學(xué)院，福建 福州 350118)

碳標(biāo)簽作為一種有效的碳排放政策已經(jīng)為很多國(guó)家所接受并推廣。碳標(biāo)簽是指在產(chǎn)品整個(gè)生命周期中，各個(gè)供應(yīng)鏈節(jié)點(diǎn)所產(chǎn)生的碳排放總量在產(chǎn)品標(biāo)簽上用數(shù)字進(jìn)行標(biāo)示，以告知消費(fèi)者該產(chǎn)品的總碳排放量[1]，利用此種標(biāo)識(shí)可以引導(dǎo)消費(fèi)者選擇碳排放量更低的產(chǎn)品。隨著德、美、英、日和韓國(guó)等強(qiáng)制要求在部分商品上加注碳標(biāo)簽標(biāo)識(shí)，碳標(biāo)簽已經(jīng)成為了部分國(guó)家商品進(jìn)出口貿(mào)易的通行證。由于世界主流經(jīng)濟(jì)實(shí)體對(duì)碳標(biāo)簽的共識(shí)所形成的貿(mào)易門檻，一方面為了打破碳標(biāo)簽壁壘，另一方面也為了鼓勵(lì)低碳經(jīng)濟(jì)的消費(fèi)方式，國(guó)內(nèi)很多學(xué)者已經(jīng)開始致力于研究中國(guó)碳標(biāo)簽制度的構(gòu)建問(wèn)題[2]。我國(guó)政府也開始逐步著手建立碳標(biāo)簽的相關(guān)措施，《中國(guó)低碳產(chǎn)品認(rèn)證管理辦法》《低碳產(chǎn)品碳減排評(píng)價(jià)指標(biāo)》《低碳產(chǎn)品認(rèn)證技術(shù)規(guī)范》等管理辦法已經(jīng)頒布實(shí)施。

面對(duì)以上種種關(guān)于碳排放的規(guī)制政策，企業(yè)著手開展降低碳排放的一系列舉措。在供應(yīng)鏈競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下，從供應(yīng)鏈視角來(lái)研究上下游的整體碳排放越來(lái)越受到重視。調(diào)研數(shù)據(jù)表明，全球最大的兩千多家企業(yè)溫室氣體排放量占總排放量的20%，但是，與這些企業(yè)相關(guān)的供應(yīng)鏈總的排放已大大超過(guò)這些企業(yè)自身的排放[3]。想要降低整條供應(yīng)鏈的碳排放總量，需要上下游企業(yè)共同努力[4]。

關(guān)于低碳供應(yīng)鏈的研究文獻(xiàn)多關(guān)注于碳減排方面。在合作減排方面，趙道致等[5]構(gòu)建了以制造商為核心的二級(jí)供應(yīng)鏈，分析上下游合作減排的動(dòng)態(tài)優(yōu)化問(wèn)題，并給出了均衡策略；Luo等[6]研究了橫向兩個(gè)制造商在碳排放上限政策下的合作定價(jià)及減排策略；王芹鵬等[7]則考慮了在零售商為核心的供應(yīng)鏈中，上下游合作減排的協(xié)調(diào)問(wèn)題。這部分文獻(xiàn)主要從上下游合作的視角考慮了供應(yīng)鏈減排的情況，但是對(duì)綠色投資減排對(duì)其產(chǎn)生影響未做深入考慮。在投資減排上，駱瑞玲等[8]考慮供應(yīng)鏈碳減排技術(shù)投資，從供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)的角度研究了減排問(wèn)題；何華等[9]分析了在不同碳排放政策下綠色投資減排的成品定價(jià)策略。這些文獻(xiàn)則關(guān)注于投資對(duì)減排策略及產(chǎn)品定價(jià)的問(wèn)題，對(duì)低碳標(biāo)識(shí)產(chǎn)生的消費(fèi)者偏好差異未做考慮，也未分析上下游的減排意愿。在消費(fèi)者低碳偏好對(duì)企業(yè)減排決策的影響方面，聶佳佳等[10]研究了消費(fèi)者低碳偏好下制造商的產(chǎn)品選擇，建立古諾模型分析政府補(bǔ)貼及生產(chǎn)策略對(duì)產(chǎn)量和利潤(rùn)的影響；Wang等[11]研究了消費(fèi)者低碳需求偏好情形下，成本分享與批發(fā)價(jià)格溢價(jià)契約可以實(shí)現(xiàn)更好的減排目標(biāo)；Du等[12]研究了碳排放上限規(guī)制政策下消費(fèi)者低碳偏好對(duì)排放依賴性企業(yè)生產(chǎn)的決策影響。此外，申成然等[13]考慮了在碳標(biāo)簽制度背景下，結(jié)合供應(yīng)鏈上下游節(jié)點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)偏好研究了碳減排決策。

綜上，現(xiàn)有文獻(xiàn)主要體現(xiàn)在合作減排的供應(yīng)鏈協(xié)同、減排投資以及消費(fèi)者低碳偏好對(duì)企業(yè)減排決策的影響。結(jié)合碳標(biāo)準(zhǔn)政策實(shí)施對(duì)市場(chǎng)需求偏好以及綠色減排投資對(duì)供應(yīng)鏈上下游減排意愿的研究還比較少?；诖?，文章研究實(shí)施碳標(biāo)簽政策下，結(jié)合單位產(chǎn)品碳排放量影響到消費(fèi)者支付意愿下的消費(fèi)者需求，建立制造商與分銷商的二級(jí)供應(yīng)鏈，用博弈論的理論方法及算例分析碳標(biāo)簽政策對(duì)供應(yīng)鏈上下游企業(yè)減排意愿的影響及最優(yōu)減排決策。

1 模型構(gòu)建

1.1 模型說(shuō)明與及相關(guān)假設(shè)

考慮由一個(gè)上游企業(yè)和一個(gè)下游企業(yè)組成的二級(jí)供應(yīng)鏈，上游企業(yè)作為領(lǐng)導(dǎo)者。上游企業(yè)向下游企業(yè)提供產(chǎn)品的批發(fā)價(jià)格合同，上下游均以自身收益最大化為決策標(biāo)準(zhǔn)，兩者之間存在轉(zhuǎn)移支付。

1.1.1 需求函數(shù)設(shè)定

(1)不存在碳標(biāo)簽政策的市場(chǎng)

不存在碳標(biāo)簽的市場(chǎng)，指產(chǎn)品沒(méi)有貼上碳標(biāo)簽，消費(fèi)者無(wú)法了解自己所購(gòu)買產(chǎn)品的碳排放，購(gòu)買時(shí)不考慮碳排放因素。此時(shí)由于消費(fèi)者需求與單位產(chǎn)品的碳排放量無(wú)關(guān)，企業(yè)不存在減排激勵(lì)，即不存在減排的外部和內(nèi)部驅(qū)動(dòng)力，所以企業(yè)不存在減排投資成本。考慮消費(fèi)者面臨的需求函數(shù)為基于價(jià)格敏感的線性函數(shù)：

q=Q-p

(1)

其中Q為不考慮單位產(chǎn)品碳排放影響需求時(shí)產(chǎn)品的潛在市場(chǎng)需求總量，q為產(chǎn)品的實(shí)際需求量，p為市場(chǎng)出清價(jià)格。

(2)碳標(biāo)簽政策下的市場(chǎng)

碳標(biāo)簽政策下的市場(chǎng)，消費(fèi)者通過(guò)碳標(biāo)簽可以看到自己所購(gòu)買產(chǎn)品的碳環(huán)保程度。隨著公眾環(huán)保意識(shí)的提高，產(chǎn)品的碳排放程度對(duì)消費(fèi)者的支付意愿將產(chǎn)生正向影響，消費(fèi)者的消費(fèi)意識(shí)對(duì)產(chǎn)品碳排放關(guān)注已成為企業(yè)決策不能忽略的因素。因此，我們假設(shè)產(chǎn)品的綠色程度與消費(fèi)者的支付意愿呈正相關(guān)的關(guān)系，即某一產(chǎn)品的單位碳排放越低則消費(fèi)者的支付意愿越大(與碳減排正相關(guān))。

一般來(lái)說(shuō)，碳標(biāo)簽上所涵蓋的碳排放量包含了該產(chǎn)品或服務(wù)在整個(gè)生命周期(從原材料的獲取、生產(chǎn)、運(yùn)輸與銷售、使用及廢棄后的處理)過(guò)程排放的溫室氣體總量。發(fā)達(dá)國(guó)家的碳排放主要存在于消費(fèi)領(lǐng)域，而發(fā)展中國(guó)家則主要集中于產(chǎn)銷環(huán)節(jié)。具體而言，發(fā)達(dá)國(guó)家里生產(chǎn)與消費(fèi)的碳排放量之比是3∶7，而對(duì)于我國(guó)這樣的發(fā)展中國(guó)家來(lái)說(shuō)，情況卻恰恰相反，我國(guó)的碳排放量主要來(lái)源于產(chǎn)銷環(huán)節(jié)，制造業(yè)所產(chǎn)生的碳排放占全國(guó)碳排放總量的80%[14]。故本文假設(shè)產(chǎn)品的碳標(biāo)簽不包含消費(fèi)過(guò)程中產(chǎn)生的碳排放量，只考慮由上游企業(yè)和下游企業(yè)組成的供應(yīng)鏈所產(chǎn)生的碳排放。本文中，用U表示上游企業(yè)，D表示下游企業(yè)。假設(shè)上游企業(yè)單位產(chǎn)品的減排量為aU，下游企業(yè)單位產(chǎn)品的減排量為aD，則整條供應(yīng)鏈的單位產(chǎn)品減排量為aS=aU+aD。

根據(jù)以上假設(shè)結(jié)合式(1)，得到碳標(biāo)簽政策下需求函數(shù)：

(2)

1.1.2 技術(shù)投資減排成本設(shè)定

1.2 不存在碳標(biāo)簽的供應(yīng)鏈

當(dāng)不存在碳標(biāo)簽政策時(shí)，上游企業(yè)向下游企業(yè)提供批發(fā)價(jià)格契約。上游企業(yè)向下游企業(yè)提供的批發(fā)價(jià)格為w，下游向上游采購(gòu)批量為q，c表示上游企業(yè)生產(chǎn)單位產(chǎn)品的成本，雙方均以自身收益最大化進(jìn)行決策，兩者之間存在轉(zhuǎn)移支付。這是一個(gè)Stackberg博弈模型，上下游企業(yè)之間的博弈可表示為：

MaxπU(w)→MaxπD(q)

則上下游企業(yè)的收益模型為：

MaxπD(q)=pq-wq=(Q-q)q-wq

(3)

MaxπU(w)=wq-cq

(4)

1.3 碳標(biāo)簽政策下的供應(yīng)鏈

供應(yīng)鏈中，上游企業(yè)向下游企業(yè)商提供批發(fā)價(jià)格契約，相互間合作驅(qū)動(dòng)力和相互競(jìng)爭(zhēng)驅(qū)動(dòng)力是同時(shí)存在的。所以，上下游的縱向合作是一個(gè)二階段博弈：

第一個(gè)階段即技術(shù)減排投資階段，上下游企業(yè)確定自身的單位產(chǎn)品減排量，企業(yè)在做出減排決策時(shí)以自身利潤(rùn)最大化作為決策標(biāo)準(zhǔn)。而在第二個(gè)階段，即產(chǎn)銷階段，上游企業(yè)和下游企業(yè)之間的行動(dòng)是非合作的，構(gòu)成一個(gè)Stackelberg子博弈。在產(chǎn)銷子博弈中，上游企業(yè)先給出產(chǎn)品的批發(fā)價(jià)格w，下游企業(yè)D在獲悉批發(fā)價(jià)格后作出反應(yīng)，確定產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模q，因?yàn)榈谝?、二階段皆為獨(dú)立決策，則企業(yè)兩個(gè)階段的決策目標(biāo)都是以最大化自身利潤(rùn)為基礎(chǔ)。很多企業(yè)在確定自身減排時(shí)，都是從自身的利潤(rùn)最大化出發(fā)，如百事可樂(lè)主要通過(guò)開發(fā)公司內(nèi)部的能源軟件分析系統(tǒng)、更換節(jié)能設(shè)備、熱能和冷能回收利用系統(tǒng)和融糖熱能的回收利用等項(xiàng)目來(lái)降低自身產(chǎn)品的碳排放強(qiáng)度，而其下游分銷商則主要通過(guò)建立新配送中心、采用節(jié)能的運(yùn)輸方式等來(lái)降低碳排放。這樣博弈模型可表示為：

MaxπU(aU)→MaxπU(w)→MaxπD(q)

MaxπD(aD)

下游企業(yè)利潤(rùn)模型為：

(5)

其中第一項(xiàng)為銷售收入，第二項(xiàng)為采購(gòu)成本，第三項(xiàng)為技術(shù)投資減排成本。

上游企業(yè)的利潤(rùn)模型為：

(6)

其中第一項(xiàng)為銷售收入，第二項(xiàng)為原料及生產(chǎn)成本，第三項(xiàng)為技術(shù)投資減排成本。

2 模型求解及分析

式(3)、式(4)通過(guò)逆向歸納法和最優(yōu)化條件求解得產(chǎn)量、市場(chǎng)出清價(jià)格、上下游最優(yōu)利潤(rùn)、供應(yīng)鏈利潤(rùn)和碳排放量如表1所示。

式(5)根據(jù)逆向歸納法及最優(yōu)化條件，對(duì)任意aU、aD和w，下游的最優(yōu)批量(即使下游利潤(rùn)πD達(dá)到最大的q值)為：

(7)

將上式代入上游的利潤(rùn)函數(shù)πU，得：

于是，可得在給定aU，aD下上游的最優(yōu)批發(fā)價(jià)格為：

以及生產(chǎn)批量：

市場(chǎng)出清價(jià)格：

把q(aU，aD)、w(aU，aD)代入上游和下游企業(yè)的利潤(rùn)函數(shù)πU、πD，得下游企業(yè)的利潤(rùn)：

對(duì)aD求導(dǎo)，得

(8)

此時(shí)，上游企業(yè)的利潤(rùn)函數(shù)：

(9)

命題1：碳標(biāo)簽下的供應(yīng)鏈最優(yōu)決策如表1所示。

表1 碳標(biāo)簽政策實(shí)施前后供應(yīng)鏈上下游產(chǎn)銷和減排決策

證明：附錄命題1證明。

由命題1可以得到如下結(jié)論：

與不存在碳排放標(biāo)簽相比，減排量的增加可以有效增加下游企業(yè)的采購(gòu)量，提高上游的批發(fā)價(jià)格，降低產(chǎn)品的銷售價(jià)格，從而提升消費(fèi)者剩余。而是否提升上游和下游的利潤(rùn)水平，還受到技術(shù)投資減排成本的影響，文章后面將通過(guò)算例分析的方法進(jìn)行分析。

經(jīng)過(guò)進(jìn)一步整理，得

在供應(yīng)鏈碳標(biāo)簽形成減排驅(qū)動(dòng)下，上下游技術(shù)減排能力的提升是相互促進(jìn)的。單位減排量的降低意味著整個(gè)國(guó)家的能源效率提升，競(jìng)爭(zhēng)力增強(qiáng)。所以政府在推進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)的進(jìn)程中，應(yīng)該重視能源效率的提升和清潔能源的使用。

令γ表示參與碳排放的實(shí)體企業(yè)對(duì)供應(yīng)鏈上產(chǎn)品減排的貢獻(xiàn)率，可以得到命題2。

證明：附錄命題2證明。

命題2說(shuō)明，當(dāng)ρU不變，ρD越大，γU越大，即上游企業(yè)貢獻(xiàn)越大，意味著下游企業(yè)貢獻(xiàn)越小，ρD越大說(shuō)明減排能力越差。當(dāng)ρD不變，ρU越大，γD越大，即下游企業(yè)貢獻(xiàn)越大，意味著上游企業(yè)貢獻(xiàn)變小。上下游的產(chǎn)品減排量企業(yè)所作的貢獻(xiàn)與技術(shù)減排能力成正比，減排能力越弱，減排量越小，對(duì)利潤(rùn)的貢獻(xiàn)也越小。所以，在供應(yīng)鏈的競(jìng)合中，減排能力更高的企業(yè)將擁有更高的話語(yǔ)權(quán)。在分散決策下，碳標(biāo)簽下的環(huán)境規(guī)制，減排資源將向減排能力強(qiáng)的企業(yè)轉(zhuǎn)移，從而實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化。

3 算例分析

為了進(jìn)一步剖析具體的管理意義，下面通過(guò)算例分析的方法進(jìn)行研究，參數(shù)參考了劉倩晨真實(shí)案例中的數(shù)據(jù)[15],計(jì)算實(shí)驗(yàn)的參數(shù)值設(shè)置如下：c=2,ρD=6,ρU=4,φ=2，比較在碳排放標(biāo)簽政策實(shí)施前后供應(yīng)鏈上下游企業(yè)、供應(yīng)鏈整體利潤(rùn)的收益變化，如圖1、圖2和圖3所示。

圖1 實(shí)施碳標(biāo)簽前后下游企業(yè)收益對(duì)比Fig.1 Revenue contrast of downstream enterprises before and after implementing carbon labeling

圖2 實(shí)施碳標(biāo)簽前后上游企業(yè)收益對(duì)比Fig.2 Revenue contrast of upstream enterprises before and after implementing carbon labeling

圖3 實(shí)施碳標(biāo)簽前后供應(yīng)鏈整體利潤(rùn)對(duì)比Fig.3 Revenue contrast of the supply chain before and after implementing carbon labeling

通過(guò)圖1、圖2和圖3可以得到以下3個(gè)結(jié)論：

結(jié)論1：與不存在任何碳政策的供應(yīng)鏈相比，存在碳標(biāo)簽時(shí)，供應(yīng)鏈下游企業(yè)的利潤(rùn)均下降，即推行碳標(biāo)簽給作為跟隨者的下游企業(yè)造成額外損失。

結(jié)論2：與不存在任何碳政策的供應(yīng)鏈相比，存在碳標(biāo)簽時(shí)，供應(yīng)鏈上游企業(yè)的利潤(rùn)均上升，即推行碳標(biāo)簽給作為領(lǐng)導(dǎo)者的上游企業(yè)增加額外利潤(rùn)。

結(jié)論3：與不存在任何碳政策的分散供應(yīng)鏈相比，存在碳標(biāo)簽時(shí)，供應(yīng)鏈總體利潤(rùn)增加。

以上結(jié)果表明在上游企業(yè)主導(dǎo)的供應(yīng)鏈中，使用碳標(biāo)簽，對(duì)下游企業(yè)不利，對(duì)上游企業(yè)有利。所以，對(duì)于供應(yīng)鏈中的追隨者來(lái)說(shuō)，必然選取抵制碳標(biāo)簽的策略來(lái)維護(hù)自身的利益。而對(duì)供應(yīng)鏈中的領(lǐng)導(dǎo)者來(lái)說(shuō)，必然選取推動(dòng)碳標(biāo)簽政策的策略來(lái)維護(hù)自身利益。那么在研究供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)問(wèn)題中，就需要考慮在實(shí)施碳標(biāo)簽政策時(shí)對(duì)供應(yīng)鏈上下游的利益所可能形成的損益情況，協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈中的領(lǐng)導(dǎo)者對(duì)跟隨者進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)貼，如可以采用收益分享契約解決這個(gè)問(wèn)題。另一方面，碳標(biāo)簽政策能為供應(yīng)鏈帶來(lái)額外收益，因?yàn)殡S著碳標(biāo)簽的建立，相對(duì)于原來(lái)沒(méi)有碳標(biāo)簽概念時(shí)，屬于產(chǎn)品的低碳概念被進(jìn)一步發(fā)掘，客戶的消費(fèi)意愿增強(qiáng)，為供應(yīng)鏈整體帶來(lái)了額外利潤(rùn)。所以，企業(yè)不僅應(yīng)該在上下游的產(chǎn)銷博弈中加強(qiáng)合作以降低轉(zhuǎn)移支付，而且在上下游的減排決策中應(yīng)該堅(jiān)持以整體利益最大化作為決策標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)帕累托改進(jìn)。

4 結(jié)語(yǔ)

碳排放標(biāo)簽政策對(duì)于消費(fèi)者的消費(fèi)行為、企業(yè)的生產(chǎn)決策和碳排放減排決策都會(huì)產(chǎn)生直接的影響。碳標(biāo)簽可以對(duì)消費(fèi)者消費(fèi)行為進(jìn)行引導(dǎo)，不僅可以使貼上碳標(biāo)簽的產(chǎn)品增加銷售量，而且碳標(biāo)簽的碳排放高低標(biāo)識(shí)可以促使供應(yīng)鏈的上下游企業(yè)產(chǎn)生減排意愿。上游(下游)的減排能力的增強(qiáng)，會(huì)提高下游(上游)的減排意愿。同時(shí)，上下游的減排貢獻(xiàn)與技術(shù)減排能力成反比，即在碳排放標(biāo)簽的市場(chǎng)調(diào)節(jié)下，市場(chǎng)具有將減排資源向減排能力強(qiáng)的企業(yè)轉(zhuǎn)移的傾向，實(shí)現(xiàn)減排資源的合理優(yōu)化。從供應(yīng)鏈的整體績(jī)效來(lái)看，碳標(biāo)簽可以為供應(yīng)鏈整體以及處于領(lǐng)導(dǎo)地位的上游企業(yè)帶來(lái)額外收益。然而，碳排放標(biāo)簽為下游企業(yè)帶來(lái)了負(fù)收益，這意味著在分散供應(yīng)鏈下，碳標(biāo)簽政策對(duì)處于領(lǐng)導(dǎo)地位的上游企業(yè)極為有利，而對(duì)跟隨地位的下游企業(yè)不利，形成上游企業(yè)支持而下游企業(yè)可能抵制碳標(biāo)簽政策的狀況。

政府作為規(guī)則制定者，一方面在實(shí)施推廣碳標(biāo)簽政策時(shí)需要考慮到作為跟隨者的下游企業(yè)對(duì)于碳標(biāo)簽政策的抵制，采取對(duì)應(yīng)的措施，如補(bǔ)償和激勵(lì)政策等來(lái)保證碳標(biāo)簽政策的順利施行；另一方政府應(yīng)該加強(qiáng)消費(fèi)者消費(fèi)行為的引導(dǎo)和管制，促進(jìn)其轉(zhuǎn)向購(gòu)買標(biāo)識(shí)有碳排放標(biāo)簽的產(chǎn)品。

附錄：

命題1證明：由(8)式、(9)式、聯(lián)合解得碳排放投資均衡：

ρUφQ+φ2(2ρDaD+ρUaD)-ρUφc-16ρUρDaD=0

分銷商和制造的減排最優(yōu)決策為：

批發(fā)價(jià)格和銷售價(jià)格最優(yōu)決策為：

aS=ρUB+2ρDB

證畢。