低碳农产品供应链的动态博弈策略研究

姜 璐 （江西科技师范大学，江西 南昌 330038）

0 引 言

目前，工业化对地球生态环境造成了严重的破坏，引发了一系列大规模、不可逆转的环境问题，并严重威胁到人类社会的可持续发展。在全球范围内，为促进全球二氧化碳减排目标的实现，国际社会已出台多项国际政策和措施。在国家层面上，中国政府制定了一系列法案以解决碳排放问题，并建立了世界上较大的碳交易中心，以实现碳中和峰值目标。

在企业层面，随着政府法规的出台和企业的社会责任的影响，企业的环境管理实践已经从被动变为主动。在此背景下，政府、学术界和工业界都对如何在排放法规下实现供应链的碳减排目标十分关注。全球环境问题不能由一个国家单独解决，必须通过全球的共同行动、沟通和合作来解决，尤其是企业之间的合作更是重中之重。

低碳供应链强调供应链中上下游企业的通力合作以及各企业部门内部的有效沟通，另外，在供应链的整个生命周期中，应当考虑环境因素，以实现其经济、社会和环境方面的效益。从长远来看，建立低碳供应链有助于企业降低成本，提高长期效益，而低碳供应链的实践也可以提高企业形象，履行社会责任。

企业不仅在内部应用低碳理念，还在供应链伙伴之间开展了各种低碳合作实践。供应链合作减排已成为企业发展的一个新趋势，一些大型跨国企业，如通用汽车和惠普公司，已经成为低碳供应链的积极倡导者。本质上，减少碳排放的经济学问题是一个外部问题。公司碳减排所带来的利益是由所有公司共享的，但这些利益并没有反映在企业自身的减排效益中。企业碳减排的边际社会效益要大于边际私人收益，存在正的外部性。政府为企业提供补贴以减少碳排放，这为企业提供了改善负外部性的动力。

对于企业来说，激励他们改善影响环境的外部性负面影响，一方面，政府的补贴改变了企业经营的外部环境，扩大了企业的决策空间；另一方面，外部成本的内部化改变了企业的成本结构。

政府在引导企业碳减排行为和通过补贴政策帮助企业实现碳减排目标方面发挥着积极作用。因此，在政府补贴下支持供应链企业间的合作减排，不仅可以提高企业减排的积极性，还可以帮助企业提高利润，实现环境与绩效的双赢。

受现实商业问题的启发，本研究对象是由负责开发低碳技术的商品制造商组成的低碳供应链，包括负责开发低碳技术的商品制造商、负责绿色营销的零售商以及负责制定有针对性的补贴政策的政府部门。具体而言本研究重点关注以下问题：当政府以独立的身份参与到低碳供应链中时，哪些因素会影响其对供应链成员的最佳补贴率？消费者的绿色偏好和政府的干预如何影响供应链内企业的低碳创新活动？关键的模型参数，特别是与减排和市场需求有关的因素，如何影响最优结果和合同决策？

为了回答上述问题，研究人员在政府参与和政府不参与两种情况下设计了三个差异性博弈模型，得出了制造商的最优低碳技术研究与开发（R＆D）投入、零售商的最优绿色营销投入政府的最佳补贴力度，以及制造商和零售商之间的最佳成本分担比例。最后，通过数值计算和分析，对系统参数在低碳供应链中的作用展开研究。

本文的主要贡献有以下四点。第一，尽管一些关于低碳环境下政府补贴机制的文献已经探讨了政府补贴的影响，但大多都未能将政府视为低碳供应链建设活动参与者。与传统研究不同的是，本文将政府补贴率作为控制变量，研究政府补贴与企业在不同博弈结构下选择减排的合作行为之间的相互作用，旨在确定最优的减排策略和政府补贴率。第二，目前，大多数研究是在单一周期内进行的，但研究供应链的减排决策在多个周期内更有意义。因此，本文研究政府补贴下的长期供应链减排决策问题。第三，从动态结构上来看，本文将零售商的主导地位和低碳促进纳入到政府和企业的博弈模型之中，使问题更切合实际。文章给出了制造商和零售商从减排成本分担合同中获得的利润增加的相对幅度，以及指出了产品减排量的决定因素。第四，本文将政府补贴、制造商减排和零售商促销纳入供应链合作减排的动态框架，并描述了产品价格、减排量和商誉对市场需求的多重影响，这是对现有研究的进一步延伸。

1 国内发展情况介绍

国内首要的环境问题就是空气污染，为了满足国家空气容量的要求，排放量需要在此基础上减少40%。此外，中国的烟尘排放量达到1 165万吨，工业粉尘排放达到1 092万吨。另外，水污染问题也十分严峻，在中国七大水系中，水质超过三类标准的部分占据42%，全国36%的城市河流水质为劣五类，75%的城市水体富营养化，2020年我国工业固体废物年产量36.75亿吨，但综合利用率不足45%；2020年我国城市废弃物年产量2.35亿吨，做无害化处理的不足10%，环境污染日趋严峻。

环境保护意识薄弱，环境监测水平低下也是当前环境保护工作中面临的另一个问题，对于污染防治的投入资金需求大，污染防治工作质量提高难，这与专业监测设备缺乏、监测人员水平有限有很大关系。特别是在农产品检测方面，如今一些销售商缺乏质检意识，质检单位宣传不到位，宣传范围狭窄，农产品质量检测体系不完善，即使相关单位有质量检测仪器，其使用率也不高。农业环保部门应加强指导，积极宣传国家环保政策方针。政府部门应增强环保意识，积极引导农产品市场，对产品质量严格把关。农产品供应链管理还涉及到生产者、消费者等各方的利益，因此存在着供应链管理行为的博弈行为，相关责任方通过调研分析发现，如果政府高度重视低碳减排，生产者等农业企业就会时刻警惕，采取低碳生产模式，消费者的低碳消费意识也会得到增强。在相关供应商博弈过程中，由于信息获取缓慢、信息不对称、市场失灵等原因，需要各利益相关方协调和优化调整。当今国内绿色低碳供应链发展的主要问题是认知不清晰。

2 模型说明和假设

考虑到模型是由一个主导的电子平台和一个跟随的制造商组成；模型结构见图1。制造商生产低碳产品，并通过电子平台发布产品信息，如销售价格等，消费者通过电子平台的电脑页面或手机软件浏览产品，获得实际的产品图片、规格、使用说明等相关信息。然后结合其他消费者的评价，消费者按需购买相应的产品，并将货款交给电子平台。电子平台将生成相应的订单，订单生成后，制造商通过自营或第三方物流将产品邮寄给消费者，消费者收到产品并验货后签收。最后，电子平台从货款中扣除相应的佣金，并将剩余的货款转给制造商以完成产品交易。从实际情况来看，淘宝网 、亚马逊，苏宁易购和其他网站都是以这种模式与制造商合作。从理论分析的角度来看，大部分文献也都采用这种模式进行供应链决策分析。

图1 低碳电子商务供应链的模型结构

佣金是电子平台利润的主要来源，不同类别的产品收取的佣金数额也不同。电子平台会根据收取的佣金数额向制造商提供不同的服务项目，如自助式网络服务、产品广告、无忧退换货、企业采购等，京东和苏宁都采用这种充值模式。此外，按照平台制定的入驻规则，制造商需要支付固定的平台费用以入驻电子平台，如保证金和网站联盟推广费。这些费用不需要在短期内再次支付，而是一个固定的成本。因此，为了计算方便，这个固定成本被忽略了，但不影响模型的结论。

本文选择了一般的低碳产品进行研究。电子平台为制造商提供服务，而电子平台的服务水平直接影响到消费者的购买意愿，并进一步影响到销售方式。为了便于描述模型中涉及的参数，本文将服务作为主要的影响变量，并将其纳入模型进行分析。

模型中涉及的参数如表1所示：

表1 主要参数描述表

假设1，根据胡晓兰等的观点，考虑到制造企业的减排技术投入和零售企业的营销成本都具有凸的特性，制造企业和零售企业在t时刻的成本函数可以表示为：

其中 wu、wd是制造商和零售商投入的成本因素，Iu是制造企业的减排技术的研发投入，而Id是零售企业的绿色营销投入，这个成本函数满足Cu,d(Iu,d)＞0，并且Cu,d(Iu,d)＞0，这意味着减排技术和市场推广的成本投入满足了边际收益递减的效应。总成本等于运输成本，加上生产成本进口再制造材料的采购成本，再加上进口的运输成本，减去出口的销售收入，加上进口运输的碳排放成本加当地工厂的碳排放成本。从材料回收设施Qcd到当地工厂的当地运输的碳排放成本，碳排放附加费或购买信用额度，如果超过当地工厂的总限额，收益等于收入加补贴。

假设2，产品减排效果的跟踪函数可以表示为：

其中，T表示时间Qt表示商品减排程度，G表示减排效果对生产企业投入力度的敏感系数，S是指生产企业在t时间的减排技术投入，G是指生产企业在T时间的自然衰减系数，以上参数均为正数。该方程是一个一阶线性微分方程，表明产品的减排效果随着时间的推移而增加，减排效果是一个动态变化的过程，随着减排设备的老化和其他因素的变化，减排效果具有自然衰减的特点。

假设3， 没有政府补贴的博弈策略

在完全协作式决策下，制造和零售企业以总收入最大化为目标进行决策。

而整个供应链的目标函数如下：

两家企业都根据完整的信息进行决策，任何时候的折现率在任何时间点都是d（d＞0）。厂商Q和所有回收商之间的交易额，在期的交易总额。设T和S为拉格朗日乘数，与拉格朗日乘数相关。 表示为所有乘数T的S维列向量，表示为所有乘数T的维列向量。所有制造商以非合作的方式竞争，所以所有制造商的最佳行为可以表示为变量不等式。

3 案列分析

为了进一步解释决策参数之间的关系，并更直观地提出结论。在这一节中，选择一个具体的案例，通过它来进行计算实验。

新能源汽车的推广和应用可以减少交通部门对化石燃料的依赖，同时也是促进经济转型升级和能源系统变革的有效途径。过去的十多年里，中国的新能源汽车产业的发展在世界范围内取得了令人瞩目的成就。因此，我们调查了由上海一家新能源汽车制造商和经销商组成的二级供应链。

通过分析制造商提供的报告，设定了参数值并进行了敏感性分析。在此过程中可以发现，上游制造商的低碳技术研发的边际收益和下游零售商的边际成本为wu=17，wd=11.3。上游制造商的低碳技术研发的边际收入为Nu=19.5，零售商的边际收入为Nd=16。相关的敏感参数设置如下：α = 0.75，ε = 0.7，γ = 0.2。两家公司在无限期内的贴现率，其值是参照市场利率和通货膨胀补偿，被假定为ρ=0.9。

图1反映了以下两点：(1)无论企业间是否存在研发激励机制，有政府参与的制造业和零售业的回报率要高于没有政府参与的相应回报率，而引入政府补贴可以实现制造业和零售业企业收益的帕累托改进。(2) 政府补贴对制造业企业的改善作用要大于对零售企业的改善作用。由于零售商激励了制造企业的减排技术研发，更进一步刺激了制造企业的减排技术研发投入，这也导致了更多的市场需求产生，所以双方的收益都能得到帕累托改进，而制造企业减排技术研发成本的降低也使其净收益大于零售商的净收益。

图1反映了在政府参与的三种决策情景下，企业整体收益之间的关系如下：集中式决策收益=研发激励决策收益＞非合作式决策方案。

该图也反映了没有政府参与时的关系，具体如下：

完全协作型决策收益 ＞ 研发激励型决策收益 ＞ 非合作型决策方案。

因此，图1表明了以下两点：无论是否存在补贴，合作控制的企业联盟可以实现充分的信息交流，并能使供应链的利益达到最大化，这为制造业和零售企业的联合减排提供了参考。通过政府补贴，研发激励型决策下的企业整体效益达到了完全合作型决策下的整体效益，这说明政府的补贴策略改变了三种决策方式下供应链效益大小的传统关系。

图1体现了在三种决策情景下，市场需求对零售企业绿色营销的敏感系数、对企业整体收入的影响。在相同的敏感系数下，效益关系如下：

有政府补贴的研发激励的企业＞合作决策收入＞没有政府补贴的研发激励收入。

有政府补贴的研发激励可以使企业的整体收入增加，这一发现对企业管理有一定的实际意义。完善减排产品的营销策略，创造特殊的销售模式，如建立减排和环保产品的专卖制度，提升消费者对减排产品的喜爱度，有助于实现整个商品价值的收益最大化。

4 结 论

本文构建了政府、制造企业和零售企业三个博弈主体在无限时间内合作减排技术研发、绿色营销和补贴的微分博弈模型。然后，探讨了制造企业和零售企业在不同决策情况下的长期动态均衡策略，得出以下结论：

第一，政府对制造业和零售业提供的补贴的均衡系数与它们的边际效益密切相关。

当政府参与博弈时，两个企业在研发激励决策下的收益都会增加。决策下的收益比非合作决策情况下的收益有所增加，而政府的补贴政策也会改变两个企业的最佳投入。此外，市场需求对两家企业投入的敏感系数越大，政府补贴策略对非合作决策情景下提高企业整体收入的效果就越好。在研发激励决策的情景下，政府补贴策略对提升企业整体收益的效果更好。

第二，在没有政府补贴的情况下，和企业整体收入与非合作决策相比，在以零售商为主导的研发激励决策下，制造业企业的技术研发投入、减排量、市场需求和企业整体收入等方面都得到了提高。

与非合作决策情景相比，实现了供应链和环境的双赢。此外，制造企业和零售企业的相对规模对其利润有重要影响。

第三，商品减排的效果受到多种因素的影响，如市场需求对减排的敏感系数的影响。

受初始减排量的影响，其最优轨迹呈现出多样化的变化趋势。与非合作决策情景相比，完全合作决策情景下的企业整体效益得到提高，各主体的效益净现值会受到具体分配协议的影响。尽管区域自愿谈判战略被认为是获得环境改善收益的有效途径，但在现实中，由于信息、技术和政策的限制，这种战略在实现跨区域的充分合作方面面临着困难。因此制定科学、合理的横向技术研发政策和激励合同来平衡企业间的利益，对供应链的长期合作管理具有重要的现实意义。