碳交易风险下供应链企业低碳技术采纳决策框架研究

丁志刚++蔡小哩++邹非凡

摘 要：由于碳交易市场中碳交易价格存在较大波动，供应链企业低碳技术采纳投资面临收益不确定风险，考虑供应链内部成员间的竞争等特征，提出实物期权与博弈理论相结合的期权博弈决策框架，该决策框架为供应链企业采纳低碳技术提供了科学决策的方法论。

关键词：期权博弈；供应链；低碳技术；采纳决策

0 引言

作为能源消耗和碳排放的大国，我国已经在2011年正式启动了碳交易试点，政府期望利用市场机制激励此类碳排放重点部门研发和采纳低碳减排技术，破解资源环境约束难题。碳交易政策已逐渐成为推动企业减排的重要手段，已显著改变企业的运营成本和收益构成，对企业投资决策产生重要影响。企业投资采纳低碳技术要综合考虑减排效率和低碳产品销售效果，需要供应链上下游企业联合起来协同决策。在碳交易政策下，供应链企业采纳低碳技术的收益受到很多因素影响，比如碳价格波动、消费者环保意识、供应链企业间的竞争，从而面临投资决策压力。由于碳交易政策在国内刚起步实施，碳交易价格波动剧烈，消费者对低碳产品的偏好也不明朗，企业采纳低碳技术面临巨大的不确定风险。不确定风险会推迟企业采纳低碳技术的意愿，对低碳经济发展产生负面影响。因此，如何评估碳交易政策带来的不确定风险，加强供应链协同合作，成为企业低碳技术采纳决策亟待解决的现实问题。

1 碳交易风险对企业低碳技术采纳决策的影响

联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）在研究报告中强调，技术是解决环境问题的决定因素，超过其他所有驱动因素加总。随着碳交易政策的推广实施和低碳经济的快速发展，低碳技术已成为企业重要的投资领域，低碳技术投资与采纳决策也成为了新兴的研究领域。在碳交易政策下，影响供应链企业低碳技术采纳收益的风险主要有两个方面：一是来自供应链外部的市场不确定风险，二是来自供应链内部企业间的竞争风险。

碳交易市场对低碳技术投资决策产生重要影响，主要原因是碳交易市场中碳排放权价格的波动会影响低碳技术采纳的收益水平。企业采纳低碳技术获得的碳减排量，其价值与碳交易市场中碳交易价格息息相关。碳交易市场与普通市场一样，有市场价格（碳排放权交易价格）信号对资源进行分配，但受到碳限额分配制度的影响较大，同时也受到石油、天然气、煤炭和电力价格以及大气温度、股票市场等因素影响，导致碳价格的非线性特征十分明显。如果碳排放权价格波动巨大，企业不能客观评估投资价值，会认为采纳低碳技术的收益没办法保障，会导致企业普遍推迟采纳低碳技术。

供应链内部企业存在不同的地位，除了考虑低碳技术自身和产品市场的不确定性因素之外，供应链企业采纳低碳技术还要考虑收益在企业间的分配。一般情况下，制造商比零售商减排效率高，所以低碳技术采纳投资主要在制造商负责实施。在低碳产品销售中，零售商低碳促销投资对消费者影响更大。因此，制造商与零售商各有所长，存在能力互补性。如果一方投资，而另一方不参与投资，则存在搭便车现象，也不利于整体优化。因此，供应链协同决策是获得供应链整体优化的前提保障。然而，协同决策获得的溢出收益如何分配，将取决于供应链企业的主导地位和各自的讨价还价能力。

2 基于期权博弈的供应链企业低碳技术采纳决策框架

实物期权理论是投资决策研究中应用较为广泛的基础理论之一，相比传统的投资理论，如净现值法、回收期法、内部收益率法等，实物期权理论对投资活动的不可逆性、不确定性及时机选择等问题的研究更具有适用性。Dixit和Pindyck成功运用实物期权理论对投资的不可逆性、投资回报不确定和投資时机的可延迟性开展研究。

期权博弈理论与方法主要解决供应链企业低碳技术采纳投资价值最大化以及最佳采纳时机的问题，期权博弈决策框架包括决策背景描述、问题假设和变量设置；运用数学模型评估低碳技术采纳投资收益不确定的一般实物期权价值；建立供应链成员的收益函数并推导供应链博弈均衡解；确定最优采纳门槛（碳价水平）和低碳技术采纳水平；给出低碳技术采纳决策建议等5个步骤。

第一步，供应链低碳技术采纳的环境描述与模型假设。首先描述供应链的组成结构和主导者，以及宏观政策和市场条件，此外，还需要给出企业低碳技术采纳的参数设置，比如低碳技术采纳中的碳减排率、碳交易价格、销售收入等诸多变量。

第二步，低碳技术采纳收益不确定性的价值评估。由于碳交易价格随机波动，假设碳价格服从某种随机分布且低碳产品的市场需求与低碳技术水平以及低碳促销水平具有某种函数关系，建立包括低碳产品销售收入、碳交易收益、产品制造成本、低碳技术采纳成本以及低碳促销成本等部分组成的供应链低碳技术采纳期望收益函数模型，即一般期权价值模型。

第三步，建立供应链各成员的投资收益函数并推导博弈的均衡解。根据碳价服从的随机分布，建立基于实物期权的供应链各成员企业低碳技术采纳收益函数，在此基础上着重讨论供应链企业竞争关系对采纳决策的影响。若事先没有给定谁是领导者，谁是追随者，对于由由制造商和零售商组成的二级供应链而言，存在两种竞争结果：制造商主导和零售商主导。根据这两种情境，以供应链契约为主要协调手段，分别构建碳交易政策下制造商主导和零售商主导低碳投资的Stackelberg博弈模型，并推导出均衡解。

第四步，分析最优投资门槛和低碳技术采纳水平。在制造商主导情形下，由于低碳产品需求受零售商的促销努力影响，制造商需考虑如何制定契约激励零售商提高低碳促销投资水平并实现供应链协调，契约内容将约定制造商低碳技术采纳水平、零售商对低碳产品的促销水平以及碳排放权收益分成比例，构建供应链企业收益函数模型，求解推导过程应先由制造商决定低碳技术水平和碳排放权收益分成比例，再由零售商决定促销水平。在零售商主导情形下，由于生产低碳产品需要制造商采纳低碳技术，零售商则需考虑激励上游制造商提早采纳低碳技术的契约手段。假设模型以零售商低碳促销水平、制造商低碳技术采纳水平和碳排放权收益分成比例为决策变量，以供应链企业收益为目标函数，模型的博弈均衡推导应先由零售商决定促销水平和碳排放权收益分成比例，再由制造商决定低碳技术水平。

第五步，低碳技术采纳投资优化策略与建议。利用已建立的模型，推导供应链节点企业的最大期权价值和最优采纳时机，验证已建模型的有效性。进行敏感性分析，得出碳价格风险水平和消费者低碳偏好程度与低碳技术采纳时机和期望总收益的关系，总结其管理含义，为优化低碳技术采纳投资提供参考。

3 结语

在碳交易政策下，供应链企业采纳低碳技术的投资风险主要包括两个：一是由于碳交易市场中碳交易价格波动带来的投资收益不确定性；二是低碳技术减排效果不确定性对于企业投资收益的影响。不确定性因素会导致投资决策的延迟，因此，供应链企业在低碳技术采纳投资决策中要考虑到不确定性因素对于投资决策产生的影响。另一方面，供应链企业间存在竞争合作关系，企业采纳低碳技术时需要上下游企业协同合作，在面对收益分配时会产生竞争，需要评估竞争与合作产生的收益，以及合理的协调契约。碳价格波动使得低碳技术采纳投资蕴含期权价值，而供应链企业间竞争情形包含博弈成分，因此，在同时考虑碳交易风险因素与供应链内部企业间竞争情形下，非常适合运用实物期权与博弈理论来解决收益不确定性以及竞争风险下供应链企业低碳技术采纳投资决策优化问题。

基金项目：绍兴市哲社科规划重点课题（135090，135092）；国家大学生创新训练项目（201510349013）；浙江省大学生科技创新活动计划暨新苗人才计划（2015R428021）；绍兴文理学院科研启动项目（20155023）。