碳配額分配方式對(duì)雙渠道供應(yīng)鏈的減排影響研究

1引言目前，各國政府針對(duì)碳減排問題都在加緊制定各自的碳排放政策，常見的碳排放政策主要包括：碳稅、碳配額以及碳配額與交易3種形式。其中，碳配額與交易政策因?yàn)槠湟撞僮餍院挽`活性被視為控制企業(yè)碳排放的重要措施之一。如何合理分配碳配額是各國實(shí)行碳配額與交易政策之前必須考慮的問題，國際上主要的初始分配方式有3種，分別是免費(fèi)分配、固定價(jià)格與拍賣。其中，免費(fèi)分配方式是全球碳交易市場(chǎng)中應(yīng)用最廣泛的碳配額分配方式，其能顯著降低因政策執(zhí)行為企業(yè)帶來的阻力，并且更易于執(zhí)行。歷史排放法（Grandfathering）和基準(zhǔn)線法（Benchmarking）是免費(fèi)分配碳配額的兩種方式，前者從總量控制的角度，以企業(yè)歷史碳排放水平為依據(jù)確定當(dāng)年獲得的免費(fèi)碳配額；后者從單位產(chǎn)品碳排放量的角度，以企業(yè)所在行業(yè)的平均單位產(chǎn)品碳排放量為標(biāo)準(zhǔn)，確定單位產(chǎn)品碳排放量的基準(zhǔn)線，基準(zhǔn)線與產(chǎn)品產(chǎn)量的乘積為其應(yīng)得到的免費(fèi)碳配額。隨著電子商務(wù)的快速發(fā)展，許多傳統(tǒng)制造商在維持傳統(tǒng)零售渠道的同時(shí)開辟了線上直銷渠道。許多研究都表明開辟雙渠道具有必要性[1-3]，能促使供應(yīng)鏈更好表現(xiàn)。隨著環(huán)境污染等問題日益嚴(yán)重，低碳環(huán)境下的雙渠道供應(yīng)鏈運(yùn)作管理問題備受關(guān)注[4-6]。本文在碳配額與交易政策下考慮歷史排放法與基準(zhǔn)線法兩種碳配額分配方式對(duì)雙渠道供應(yīng)鏈決策的影響，主要研究以下問題：①在兩種不同碳配額分配方式下，雙渠道供應(yīng)鏈碳減排量、產(chǎn)品定價(jià)如何決策？②哪種碳配額分配方式下供應(yīng)鏈成員收益更高？2問題描述與模型假設(shè)2.1問題描述本文以一個(gè)制造商與一個(gè)零售商組成的二級(jí)雙渠道供應(yīng)鏈系統(tǒng)作為研究對(duì)象，建立Stackelberg博弈模型，研究在不同碳配額分配方式下供應(yīng)鏈碳減排決策問題。在雙渠道供應(yīng)鏈系統(tǒng)中，制造商為博弈的領(lǐng)導(dǎo)者，零售商為跟隨者。制造商具有生產(chǎn)與銷售能力，其生產(chǎn)的產(chǎn)品同時(shí)通過傳統(tǒng)零售渠道與網(wǎng)絡(luò)直銷渠道進(jìn)行銷售，是受到碳配額約束的高耗能、高排放的制造企業(yè)。單一周期內(nèi)政府對(duì)制造商分配一定的免費(fèi)碳排放配額，具體分配方式有兩種，即歷史排放法與基準(zhǔn)線法。制造商在生產(chǎn)過程中剩余或者不足的碳配額可在碳交易市場(chǎng)以單位價(jià)格pc（pc＞0）進(jìn)行買賣。零售商從事傳統(tǒng)零售渠道的零售活動(dòng)，其活動(dòng)不產(chǎn)生碳排放，不受政府碳交易政策的直接約束。雙渠道供應(yīng)鏈系統(tǒng)博弈的決策順序如下：首先，在碳配額與交易政策下，制造商先確定單位產(chǎn)品的碳減排量ei；其次，確定傳統(tǒng)零售渠道的批發(fā)價(jià)wi與直銷渠道的直銷價(jià)pid；最后，零售商確定傳統(tǒng)零售渠道的零售價(jià)pir。相關(guān)符號(hào)及含義如表1所示。表1符號(hào)及其含義2.2模型假設(shè)假設(shè)1：假設(shè)制造商無庫存成本，所有產(chǎn)品都能出清，即制造商采用訂單式生產(chǎn)策略。為簡化計(jì)算，假設(shè)制造商的制造成本為0。假設(shè)2：參考相關(guān)文獻(xiàn)[7]，假設(shè)消費(fèi)者從零售商購買產(chǎn)品的意愿v服從[0,Q]的均勻分布，即，消費(fèi)者從傳統(tǒng)零售渠道購買產(chǎn)品的效用為Uir=v-pir+γei。消費(fèi)者從網(wǎng)絡(luò)直銷渠道購買的意愿為θv，其中θ∈[0,1]，表示消費(fèi)者網(wǎng)購偏好，所以其在網(wǎng)絡(luò)直銷渠道購買產(chǎn)品的效用為Uid=θvpid+γei。傳統(tǒng)零售渠道和網(wǎng)絡(luò)直銷渠道的需求函數(shù)如下：假設(shè)3：參考相關(guān)文獻(xiàn)[8]，假設(shè)制造商進(jìn)行減排投資是一次性支出，如改進(jìn)生產(chǎn)工藝、購入低碳生產(chǎn)技術(shù)等，因此，制造商的減排投資成本只與減排量有關(guān)是減排量的凹函數(shù)，減排投資成本表示為kei2，減排投資成本系數(shù)是一個(gè)較大的數(shù)值，且滿足3模型建立與分析本文構(gòu)建了兩個(gè)模型對(duì)兩種不同碳配額分配方式下的雙渠道供應(yīng)鏈減排決策進(jìn)行分析，分別為歷史排放法（模型T）與基準(zhǔn)線法（模型N）。3.1歷史排放法在基于歷史排放法的碳配額與交易政策下，政府根據(jù)制造商過去的碳排放數(shù)據(jù)確定免費(fèi)分配給制造商的碳配額T，在模型T中，制造商與零售商的收益函數(shù)分別為：證明：將式（1）、式（2）帶入式（3）、式（4），根據(jù)逆向求解法，對(duì)πTr求關(guān)于pTr的二階導(dǎo)數(shù)：，故存在最優(yōu)pTr使得πTr取得最大值，令得將帶入πTm，得到關(guān)于pTd與wT的海瑟矩陣：不難判斷該海瑟矩陣為負(fù)定，所以存在最優(yōu)的pTd與wT使πTm取得最大值，令，聯(lián)立方程可得與：，進(jìn)一步可得3.2基準(zhǔn)線法在基于基準(zhǔn)線法的碳配額與交易政策下，政府根據(jù)制造商所處行業(yè)的平均碳排放水平確定單位產(chǎn)品碳排放基準(zhǔn)A，在模型N中，制造商與零售商的收益函數(shù)分別為：定理2的證明與定理1同理，在此省略。求出的均衡解如下：4模型對(duì)比通過上文對(duì)兩種不同碳配額分配方式下的雙渠道供應(yīng)鏈模型進(jìn)行建模與求解，得到供應(yīng)鏈成員關(guān)于減排與定價(jià)的最優(yōu)決策，接下來進(jìn)一步對(duì)兩種碳配額分配方式下最優(yōu)決策時(shí)的供應(yīng)鏈成員收益進(jìn)行對(duì)比分析，并由此得到以下結(jié)論：結(jié)論1表明，在基準(zhǔn)線法下制造商的碳減排量更高，這是由于基準(zhǔn)線法從單位產(chǎn)品制定碳排放標(biāo)準(zhǔn)，這使得制造商只能加大減排投資來提高碳減排量，而歷史排放法為制造商提供了減少產(chǎn)品產(chǎn)量以滿足碳排放約束的生產(chǎn)策略，在一定程度上對(duì)制造商的減排激勵(lì)作用不大。因此，基準(zhǔn)線法比歷史排放法更能促進(jìn)制造商進(jìn)行減排投資以提高減排量。結(jié)論2表明，歷史排放法下的直銷價(jià)、批發(fā)價(jià)與零售價(jià)更高。結(jié)合結(jié)論1可知，歷史排放法對(duì)制造商的減排激勵(lì)作用有限，制造商更傾向于在控制產(chǎn)品產(chǎn)量的同時(shí)提升產(chǎn)品定價(jià)，將碳配額與交易政策帶來的額外成本通過高定價(jià)轉(zhuǎn)移給消費(fèi)者。在基準(zhǔn)線法下制造商通過減排投資來提高碳減排量，其不受到總量控制的約束，同時(shí)，可以通過“薄利多銷”的策略分?jǐn)倻p排投資成本，因此，不會(huì)將碳配額與交易政策帶來的額外成本轉(zhuǎn)移給消費(fèi)者。因此，基準(zhǔn)線法下的直銷價(jià)、批發(fā)價(jià)與零售價(jià)總是比歷史排放法下的相應(yīng)價(jià)格低。結(jié)論3表明，基準(zhǔn)線法下的直銷渠道需求量大于歷史排放法。由結(jié)論2可知，在歷史排放法下，由于總量控制的存在，制造商只能在減排投入與市場(chǎng)需求之間進(jìn)行權(quán)衡，在滿足碳約束的前提下，提升市場(chǎng)需求就意味著要進(jìn)一步加大減排投入以提升碳減排量。而在基準(zhǔn)線法下，只要制造商進(jìn)行減排投資，將單位產(chǎn)品的碳排放控制在基準(zhǔn)線以下，其市場(chǎng)需求并不受到碳配額約束的影響。結(jié)論4表明，兩種碳配額分配方式下的零售商收益相等，這是因?yàn)榱闶凵滩皇芴寂漕~與交易政策的限制，單位產(chǎn)品邊際利潤與零售渠道的需求量不變，所以零售商收益不變。結(jié)論5表明，當(dāng)歷史排放法下的總量碳配額與基準(zhǔn)線法下的基準(zhǔn)碳配額滿足一定數(shù)量關(guān)系時(shí)，歷史排放法下的制造商收益更高。與基準(zhǔn)線法相比，歷史排放法需要更多的碳配額才能使制造商與社會(huì)獲得更多收益，因此，歷史排放法更適用于碳配額與交易政策實(shí)行的初始階段。在碳配額與交易政策實(shí)行的初始階段，政府應(yīng)為制造商分配較大的碳配額，更寬松的碳約束能夠在控制制造商碳排放的同時(shí)，為制造商帶來更多收益，有利于降低制造商減排壓力以及碳約束對(duì)市場(chǎng)供給的影響，減少碳交易政策推廣與實(shí)施的阻力。5結(jié)論第一，基準(zhǔn)線法下制造商的碳減排量更高，并且在兩個(gè)渠道中的產(chǎn)品定價(jià)更低。在歷史排放法下，制造商可通過降低產(chǎn)品產(chǎn)量來滿足政府的碳排放約束。所以在歷史排放法下，制造商的碳減排量更低，同時(shí)，會(huì)將減排成本轉(zhuǎn)移給消費(fèi)者，導(dǎo)致其在兩個(gè)渠道中的產(chǎn)品定價(jià)更高。因此，采用基準(zhǔn)線法更能促進(jìn)制造商提高碳減排量，同時(shí)增加市場(chǎng)總需求。第二，當(dāng)歷史排放法下的總量碳配額與基準(zhǔn)線法下的基準(zhǔn)碳