碳税与补贴政策下三级供应链的减排合作研究

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(重庆大学 经济与工商管理学院，重庆 400044)

1 引言

近年来雾霾天气一直不断侵袭我国，根据北京和广州市环保局关于当地PM2.5最新来源的数据披露显示，工业源和机动车尾气是本地PM2.5的主要来源，对此环保部门表示将继续积极推动公路运输转为铁路运输，淘汰老旧、黄标车，开展柴油货车超标排放专项整治等一系列降低车辆尾气排放的措施，力争打赢“蓝天保卫战”。

目前不少学者研究了碳税环境下供应链企业的减排行为，Baranzini等[1]研究了碳税对制造商企业的生产方式与社会环境的影响。Baker和Shittu[2]分析了碳税对企业研发投入与减排决策的影响。Wang等[3]采用分散与集中方式下的二级供应链与政府之间的三级斯坦克伯格博弈模型检验了碳税的效果，认为集中式供应链比分散式供应链更有利于企业和政府。张汉江等[4]考虑了二级供应链中的减排研发问题，认为合理的碳税税率不仅有利于供应链合作减排研发，还能使得减排量达到最优。熊中楷等[5]研究了碳税与消费者环保意识在两种渠道下对供应链排放的影响后指出，为降低制造商的单位碳排放应针对制造商的不同类型制定不同的碳税。张盼和熊中楷[6]假设在碳税环境下生产商可以选择普通生产或低碳生产，政府将给予采取低碳技术的生产商以固定补贴，研究发现只有在补贴与消费者意识较大时，生产商才会采取多技术生产且碳税对于排放的影响是线性的。

在供应链合作方面，赵道致等[7]考虑了供应链上下游企业减排合作效果的跨期性和低碳产品需求的特征，研究了单个供应商和制造商的长期合作问题，研究发现合作减排不仅能提高产品的减排量，整个供应链系统的利润也都实现了协调。程永宏和熊中楷[8]研究了碳税政策下制造商和零售商的最优减排和定价策略后认为分散决策模式存在“双重边际效应”，可以通过两部定价合同实现供应链的协调。周艳菊等[9]研究了两种广告契约对供应链最优决策及供应链协调性的影响，发现单一广告合作契约不能实现渠道协调，零售商的公平关切可以在一定条件下改变契约本身的协调性。魏守道和周建波[10]在政府征收碳税的背景下，考虑了二级供应链的低碳技术研发合作与研发竞争问题，结果表明研发合作优于研发竞争且全面合作才是供应链的最优策略选择。谢鑫鹏和赵道致[11]认为二级供应链上下游企业间合作领域越广泛越有利于企业减排。

在已有与碳排放相关的运作管理模型中，大都针对碳税政策对企业减排行为的影响[1～3]，强调碳税的合理性[4]与差异性[5]；在合作领域则通过强调合同[9]或供应商特性[10]实现协调。上述研究在模型设定中都将运输过程内化[12～14]讨论零售商、制造商二级供应链。鉴于日益严重的交通排放，本文将运输过程作为独立的排放环节，将二级供应链拓展到三级供应链，针对现有文献忽略运输商能动性，注重产品制造排放忽视运输排放，注重减少“源头排放”忽视“过程排放”等特点，强调运输商的排放特性与减排能动性，在论述过程中突出对“过程减排”的描述，探讨了包括制造商、零售商、运输商在内的三级供应链如何通过加强深度合作提升减排效果以及合作行为与碳政策之间的相互作用。

2 模型描述与基本假设

本文考察了一个制造商作为领导者，零售商与运输商作为追随者的三级供应链系统，其中碳排放主要来自于运输商和制造商, 为了抑制碳排放，政府对于每单位碳排放征收碳税b，对每单位的减排量发放补贴i，由于产品单位碳减排量通常是一个需要在早期决定的长期决策，因此决策顺序优先于最优定价、订购决策[15]。在制定出最优减排量之后，制造商、零售商和运输商之间就定价问题展开斯坦克伯格博弈。出于研究需要，本文做出如下假设：

(1)假设减排成本函数为yh2，其中y为碳减排成本系数，h为碳减排量，随着碳减排量h的增加，减排成本会增加得更快且在一定的减排成本下存在最优减排量。本文将减排成本看成一次性投资且只与减排量有关，例如购买新能源车辆，对制造或运输的老旧设备进行升级改装等都属于此类一次性投资，符合我国现阶段减排实际[11]。

(2)产品需求函数受到消费者环保意识k的影响，假设0

3 模型的建立与求解

3.1 分散决策模型

根据斯坦克伯格博弈的顺序采取逆向求解，因为制造商为供应链领导者，所以首先由制造商根据制造商利润式决策出最优批发价

之后运输商将w*代入运输商利润式决策出最优运输价

最后零售商根据最优批发价w*与最优运输价t*决策出最优订购量

3.2 单领域合作模型

单领域合作是指零售商、制造商和运输商在定价领域按照斯坦克伯格进行博弈，但在减排领域以排碳企业利润πc最大化决策出各自的最优减排量，排碳企业利润式为

maxh,lπt=πm+πt=(w-c-be)q+(t-v-bd)·

将斯坦克伯格博弈后的w*，t*与q*代入上式，并分别对其h,l求偏导，联立求解可解得单领域合作下的制造商最优减排量

与运输商最优减排量

3.3 双领域合作模型

双领域合作是指零售商，制造商和运输商在定价与减排双领域均以全供应链利润πs最大化为目标对定价和减排问题进行联合决策。全供应链利润式为

与运输商最优减排量

4 模型分析与对比

定理1分散决策下的制造商、运输商减排量小于单领域合作下的制造商、运输商减排量，单领域合作下的制造商、运输商减排量小于双领域合作下的制造商、运输商减排量。

引理2(1)当0I2>I1>0，其中

证明通过比较大小可得，在0

定理2当0

定理3单领域合作下的制造商减排量随着碳税的提高而减少，随着补贴的提高而增加，但是减少的程度小于分散决策下的减少程度，增加的程度大于分散决策下的增加程度。

定理4双领域合作下的制造商减排量随着碳税的提高而减少，随着补贴的提高而增加，但是减少的程度小于单领域合作下的减少程度，增加的程度大于单领域合作下的增加程度。

定理2到4说明，碳税的提升能够减少不同合作程度下的制造商减排量但减少的程度随着合作程度的加深而减小；补贴的提升能够增加不同合作程度下的制造商减排量并且随着合作的逐渐加深增加程度也越来越大。

征收碳税加重企业负担，在减排技术一定的情况下，制造商会通过抑制生产来规避高碳税，从而二氧化碳排放量也就相应减少，减排量随之降低。这也是碳税会对企业甚至宏观经济造成冲击的原因。随着企业间合作程度的加深，制造商通过与上下游企业间的协作能够在更大的范围内对碳排放做出优化安排，从而减少碳税对于产量的冲击。例如通过与零售商的合作了解消费者的需求偏好增加生产的精确性，加强与运输企业的衔接减少不必要的库存周转，从效果上来说这些举措都将减少不必要的碳排放量，缓解碳税对于生产的冲击，因此碳税抑制生产的效果会随着制造商合作边界的扩大而逐渐减小。

另一方面通过对制造商的减排行为进行补贴能够在一定程度上减轻企业负担，对老旧设备实行更新换代从而产生更多的减排量。为了获取补贴，制造商有动力对生产车间所有的碳排放源进行清查管理，对车间用电等问题做出精细化安排减少不必要的排放，作为供应链领导者制造商会利用自身的地位影响运输商的低碳选择，扩大宣传低碳产品附加值，培养消费者环保意识增加销路，从而使得补贴的效果随着合作的进一步加强得到强化。

定理5分散决策下的运输商减排量会随着碳税的提高而减少，随着补贴的提高而增加。

定理6单领域合作下的运输商减排量会随着碳税的提高而减少，随着补贴的提高而增加，但是减少的程度小于分散决策下的减少程度，增加的程度大于分散决策下的增加程度。

定理7双领域合作下的运输商减排量会随着碳税的提高而减少，随着补贴的提高而增加，但是减少的程度小于单领域合作下的减少程度，增加的程度大于单领域合作下的增加程度。

定理5到7表明，尽管运输排放与制造商排放相比具有检测困难只能通过能源消耗量间接计算等特性[16,17]，但是在碳税与补贴双机制下运输排放依然呈现出与制造排放相同的变化趋势。对运输商来说，提高碳税加重了企业负担，运输企业的碳排放源主要是汽车尾气。在车辆运输中由于路况，天气等突发性因素和不可抗力制约着运输减排的深入开展，碳税的加重会使得运输商不得不放弃选择一些大排放重型车而选择一些车型较小燃料较清洁的车辆来规避碳税，造成一定的运力浪费。在极端情况下，运输商可能选择不出车以规避高碳税，因此碳税越高，减排量越小。而减排补贴的发放能够帮助企业快速累积资金用以更新车辆能源，提高能源的燃烧效率或是安装车载检测系统，尾气净化装置等释放部分运力，增大减排空间。并且为了获得减排补贴，运输商将主动对不同运输任务与车辆之间进行匹配避免空载超载等因素造成的不必要排放，因此减排补贴的提升有利于运输商增大减排量。

另外，不必要的排放可以通过与上下游企业之间的沟通协作消弭于无形，如零售商增加仓储放弃“JIT”物流模式，制造商提前告知运输商货物的性质、数量使其能够提前安排调度合适的车辆进行运输，制造商与运输商分享实时交通路况，更改发货时间以避开交通高峰时段等。随着供应链合作程度的加深，减排边界在制造商与运输商的合作中得到了扩大，生产边界则在制造商、运输商与零售商共同的合作中得到扩大，这都将使得运输商的“过程减排”得到优化，减排量得到提升并且合作模式会放大补贴效果，减小碳税冲击，进一步提升减排量，因此补贴提升运输商减排量的效果会随着供应链合作的加深而逐渐增强；碳税减少运输商减排量的效果会随着供应链合作的加深而逐渐减小。

5 结论与启示

与其他环境规制相比，碳税与补贴的政策组合能够有效激励企业进行减排[18]，本文正是通过在碳税与补贴政策组合的环境下探讨了包括运输商在内的三级供应链减排合作模式,结论显示三级供应链企业的合作领域越广泛，合作程度越紧密越有利于各企业减排。其中提高补贴可以提升企业减排量并且随着合作程度加深，减排量的提升会越来越大；提高碳税会减少企业减排量，但是随着合作程度加深，减排量的减少会逐渐缩小。

由此带来供应链与低碳政策两个层面的启示，第一，无论企业开展合作的领域如何，供应链企业都应当积极寻求合作，因为合作不仅可以优化“过程减排”还可以放大碳政策的补贴效果，减轻碳税的冲击，从而使企业快速累积利润变“被动的过程减排”为“主动的源头减排”。第二，我国碳政策的运用应随着减排工作的阶段性有所侧重。就目前而言，企业的减排意识刚刚形成，配套的减排设备都需要大量资金的投入，此时应加大对于补贴政策的运用，待收到稳定的减排成果之后再逐渐通过提高碳税来巩固和维持减排成果实现经济与环境的双重优化。