碳减排政策下绿色供应链的区块链溯源技术引入策略

冯章伟　李贵萍　杨会如　金鹏

关键词：绿色供应链；产品绿色度；区块链溯源；碳减排政策；博弈论

中图分类号：F275 文献标识码：A 文章编号：2096-7934（2023）06-0059-13

一、引言

随着经济、社会的不断发展和人民生活水平的逐渐提高，需要用于国民工业生产和生活消费的能源总量不断增加，由此带来的雾霾、全球气候异常等大气环境问题涌现，国际社会予以高度重视并提出“绿色低碳”的全球共识。2021年2月，国务院发布《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》并提出要促进经济社会发展全面绿色转型，健全绿色低碳循环发展的生产体系，实现“碳达峰、碳中和”目标，并于7月提出《“十四五”循环经济发展规划》，明确以“双碳政策”发展循环经济这一重大战略。在生产运营阶段，构建绿色供应链，是践行和实现“绿色低碳”全球共识和实现循环经济的重要途径之一。例如，华为在绿色供应链构建过程中，以供应商碳减排为试点，将碳减排要求纳入供应商管理全流程，以实现整个供应链绿色低碳可持续发展。

但是，构建绿色供应链仍然面临着不少问题，如绿色投资成本过大、产品绿色信息夸大或造假、信息不对称问题等，导致消费者对绿色产品信任不足和供应链成员难以进行绿色合作等难题。现有绿色产品信息溯源系统可能无法向消费者保证所公开的绿色产品信息的真实可靠性［1］，亟需可靠的、颠覆性的新技术——区块链溯源技术——来解决这个关键问题。

区块链以去中心化的方式实现了信息的分布式交互，具有安全性和可追溯性等特点，可以有效地解决绿色供应链发展所面临的问题，并受到政府和企业的高度重视。2021年3月，两会审议通过《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》，重点发展区块链服务平台和供应链管理等领域应用方案。6月，工信部发布《关于加快推动区块链技术应用和产业发展的指导意见》并指出要推动企业建设基于区块链的供应链管理平台。除政策支持外，区块链在供应链领域的应用也已得到企业的实践。比如，沃尔玛、联合利华等公司联合打造了基于区块链技术的食品供应链溯源平台，可实现食品在生产、流通、消费等环节信息的高效追踪，完善了食品监管机制，提高了食品安全的可靠性，进而提高了消费者对产品的信任。

基于此，文章以绿色供应链为研究对象，以发展循环经济的“双碳政策”为切入点，考虑制造商引入区块链技术和零售商引入区块链技术两种情形，研究绿色供应链的定价、碳减排决策和区块链溯源技术引入策略，最终为企业决策提供管理启示和政府的碳减排政策制定提供建议。

二、文献综述

本研究主要关注绿色供应链管理、基于区块链溯源技术的供应链管理以及碳减排决策研究三个层面的文献综述，具体地文献回顾如下。

（一）绿色供应链管理

1996年，美国密歇根州立大学“环境责任制造”研究组提出了绿色供应链的概念［2］。绿色供应链管理将环境问题纳入到供应链管理中，包含了一个企业从产品设计、原材料采购、产品制造、销售到回收的全生命周期中考虑环境整体效益最优化［3］。此后，很多国内外学者对绿色供应链决策的影响机理进行了研究。比如，朱庆华和窦一杰［4］构建了政府与两个竞争制造商之间的三阶段博弈模型，探讨政府补贴、消费者环境偏好和市场竞争程度对绿色供应链决策的影响。Baoetal.［5］在消费者的低碳偏好和政府补贴计划情景下，研究了两条垂直供应链的短期/长期重复博弈行为，分析了政府补贴对成员决策和利润的影响。此外，刘丽和韩同银［6］和Yangetal.［7］均将双渠道绿色供应链作为研究对象，而针对供应链成员的信息获取对绿色供应链决策的影响也引起了广泛关注。例如，士明军等［8］考虑订货型和库存型两种生产方案，并分别分析两种方案下信息共享/不共享对供应链成员利润的影响。

（二）基于区块链溯源技术的供应链管理

区块链作为一种去中心化、可追溯的分布式数据库，在有机食品溯源体系构建［9］、资源回收和节约方面［10］等得以建立可靠的应用。在供应链管理领域，已有研究表明，区块链赋能（信息共享、信息追溯和信任建立等途径实现）下的供应链的运营更加高效与安全［11］。例如，李剑等［12］针对供应链协同减排效率损失问题，设计了基于区块链驱动的供应链协同减排信息共享机制。研究发现，“区块链+协同减排”信息共享机制在消除信息租金的同时可以有效提高供应链收益。Centobellietal.［13］为了将循环供应链的三个逆向物流过程——回收、再分配、再制造——与影响区块链技术的三个关键因素（即信任、可追溯性、透明性）连接起来，设计了一个由制造商、逆向物流服务提供商和回收中心等多方组成的循环物流平台，研究区块链技术对循环物流平台的影响。赵慧达等［14］将港口主导、承运人跟随的二级航运供应链作为研究对象，探讨是否去中心化和区块链技术投资策略对航运市场价格、数量以及航运市场经济效益的影响。

（三）碳減排政策和决策研究

以往的供应链管理中关于循环经济的研究，主要集中在生产责任延伸制和企业社会责任等［15］。目前，更多的研究以碳税政策和碳配额交易政策为主要研究情景［16-17］，亦有结合企业社会责任和碳减排政策［18］，以期实现碳减排。在供应链管理关于碳减排的研究中，刘碧玉等［19］在无碳排放约束、实施碳税以及碳配额交易政策三种情景下，研究碳排放政策对制造商和再制造商运营决策及其利润的影响。研究显示，碳配额交易政策下两个企业的利润最大，政府可优先考虑实施该政策；碳配额、碳权交易价格、单位新品/再制品碳排放量、碳税税率等因素对双方决策和利润影响较大，合理分配碳配额，维持碳权交易市场秩序，设定税率是关键。SunandYang［20］研究了碳税和碳配额交易政策对两家有竞争力的制造商的影响。结果表明，当制造商提高碳减排的效率时，碳配额交易政策比碳税政策更有效地遏制碳排放，改善社会福利，并增强制造商的竞争力。

（四）文献对比与总结

在文献研究方面，对于绿色供应链管理的研究主要集中在政府政策、绿色度和信息等［4-8］，不少文章对供应链的碳减排决策进行研究［17-19］，但是运用区块链溯源技术对于绿色供应链管理的研究却很少［21］。与以往相关文献的对比如表1所示。

表1 与以往相关文献的对比

特别地，在文献研究方面，需要分清“区块链溯源技术投资”与现有的“绿色技术投资”以及“碳减排技术投资”之间的差异。首先，承担这些投资的主体是不同的。“区块链溯源技术投资”既可以由制造商也可以是零售商承担［12］［21］，而“绿色技术投资”以及“碳减排技术投资”主要由产品生产过程即生产端（制造商或供应商）承担［7］［18］［22］。其次，这些投资所涉及的目的是不同的。区块链溯源技术投资更侧重于在能够有助于回收或碳减排等非常明确的目的，而“绿色技术投资”与更广泛的可持续供应链或系统对接，旨在加强绿色产品的生产与绿色程度的提高。

文章创新点体现在研究视角和建模方法上：第一，从有无以及谁主导区块链溯源技术投入的视角，深入研究区块链溯源技术投入过程中斯坦伯格博弈的内在机理，以及关键因素的影响机制。第二，在建模上对于以往研究有所优化，着重刻画出区块链技术如何提高绿色度或降低碳减排，进而帮助消费者建立对绿色产品的信心，提高产品需求，挖掘出区块链技术对绿色供应链所产生的本质影响。在此基础上，得到了一些关键结论：①无论碳配额交易政策还是碳税政策下，在制造商保证一定的碳减排技术投资成本的前提下，区块链溯源技术投入更有价值。只有当区块链投资成本较大且带来的正向效果显著时，零售商才有动力进行区块链溯源技术投资；②当两种碳减排政策同时考虑时，零售商偏好于碳税政策而制造商更偏好碳配额交易政策。

三、基本模型（碳配额交易政策）

（一）模型描述与参数

构建一个由单个制造商和零售商组成的绿色供应链中，制造商是领导者，生产绿色产品和投碳减排成本，然后将产品批发给零售商进行绿色产品的销售。特别地，制造商在生产过程中需要考虑碳减排政策：第一，投入碳减排成本以降低碳排放；第二，考虑碳限额交易和碳税政策以实现双碳目标。在付出碳减排成本和考虑碳限额的约束下，权衡与之带来的促进消费者需求和潜在收益。进一步地，为了更好的宣传制造商的对于绿色产品的碳减排投入，考虑投入区块链溯源技术使得消费者对于产品的绿色属性的偏好进一步增加，但不同于碳减排技术只能在生产阶段实施，区块链技术可以在生产階段也可以在销售阶段引入，从而使得需求进一步增加，此时，就有两种情形可以讨论，是制造商（M）还是零售商（R）引入区块链溯源技术情形。经济结构如图1所示。

图1 经济结构

相关符号与说明如表2所示。

表2 相关符号与说明

（二）基本假设

基于模型描述与参数，需要以下三个关键假设。

假设1：参考杨德艳等［23］和NadarandErturk［24］的相关研究，将绿色产品生产成本刻画为产品绿色度g（外生参数）的凸函数，即c_g=g²/2，一方面表示设计成本随绿色度增加；另一方面，当绿色度较大时，绿色设计将变的相对困难。

假设2：不投入区块链溯源技术下的需求函数为D^N=α－β（1－g）p+γe，投入区块链溯源技术下的需求函数为Dⁱ=α－β（1－g）p+γe+λb，i=R，M，其中，λ刻画的是溯源诱发消费者对于品质的信任意识，即区块链溯源技术对消费需求的正向促进作用［12］［21］，且将区块链投资成本为kb²/2。

假设3：参考唐书传等［18］和SunandYang［20］的相关研究，碳减排投资成本为ηe²/2，如果在碳税政策下，制造商需缴税t·（e0－e）·D^N；如果在碳限额政策下，制造商需要购买一定的碳配额，成本为［（e₀－e）·D^N－E］⁺·P_e。

（三）不同情景下的利润函数

分别构建不投入区块链溯源技术、零售商或制造商投入区块链溯源技术的绿色供应链模型，即考虑三种情景。

情景1：不投入区块链溯源技术（N）

需求和零售商、制造商的利润函数分别如下：

其中，［（e₀－e）·D^N－E］⁺·p_e是制造商需要购买或出售的碳交易额，ηe²/2是碳减排成本。

博弈顺序：①制造商决定产品的批发价格w和碳减排水平e；②在观察到制造商的决策后，零售商决定产品的零售价格p。

情景2：制造商投入区块链溯源技术（M）

其中，kb²/2是制造商承担的区块链溯源技术投资成本。

博弈顺序：①制造商决定产品的批发价格w和碳减排水平e以及区块链溯源水平b；②在观察到制造商的决策后，零售商决定产品的零售价格p。

情景3：零售商投入区块链溯源技术（R）

博弈顺序：①制造商决定产品的批发价格w和碳减排水平e；

②在观察到制造商的决策后，零售商决定产品的零售价格p和区块链溯源水平b。

基于以上利润函数和博弈顺序，通过逆向归纳法可以得到不投入和制造商/零售商分别投入区块链溯源技术情境下的均衡解，如表3所示。

表3 三种情境下的均衡解

（四）灵敏度分析与不同情景下的比较

四、扩展模型（碳税政策）及数值模拟

五、相關证明过程

六、结语

文章研究了由制造商和零售商组成的绿色供应链的区块链溯源技术的引入策略选择及碳减排政策偏好问题。文章从循环经济视角出发，考虑了政府碳交易配额政策和碳税政策两种情境，分别探讨了绿色供应链的定价、碳减排决策和区块链溯源技术的引入策略，着重探索引入区块链溯源技术的主体和动机及其关键因素的影响机理。研究结果表明，只有当碳减排技术投资成本因子较大时，即碳减排投资效果较好时，才能够加大绿色产品对于制造商的利润贡献。无论碳配额交易还是碳税政策下，在保证一定的碳减排技术投资成本的前提下，无论制造商还是零售商投入区块链溯源技术情景都是有价值的。因此，在碳减排技术已经成熟前提下，投入区块链溯源技术更能够促进碳减排水平、提高批发/零售价格，进而促进需求以及制造商/零售商利润。特别地，当区块链投资成本因子足够大时，制造商在其自身投资区块链技术的情景下更受益，但零售商投资区块链溯源技术时能够带来双赢。此外，当两种碳减排政策同时考虑时，零售商偏好于碳税政策而制造商更偏好碳配额交易政策。

文章存在一定的局限性，有待进一步的研究。文章假设绿色供应链中的产品绿色度是外生的，如果内生化可能诱发新的结论。此外，文章侧重两种典型的碳减排情境（碳配额交易和碳税政策）下引入区块链溯源技术是否以及引入主体的影响，较少关注其他碳减排政策对以上研究的影响，未来研究可以针对现有不足进行进一步拓展。

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IntroductionStrategyofBlockchainTraceabilityTechnologyinthe

GreenSupplyChainunderCarbonEmissionReductionPolicy

FENGZhang-wei1，LIGui-ping1，YANGHui-ru1，JINPeng2

（1.SchoolofBusiness，NingboUniversity，Zhejiang，Ningbo315211;

2.CollegeofFinance&Information，NingboUniversityofFinance&Economics，Zhejiang，Ningbo315175）

Abstract：

Thisstudyfocusesonthecarbonemissionreductionpoliciesofthegovernment，specificallyexaminingtwoscenarios：thegovernmentcarboncap-and-tradepolicyandthecarbontaxpolicy.Itestablishesagreensupplychaincomprisingasinglemanufacturerandaretailer，withthemanufactureractingastheleaderbyproducinggreenproductsandinvestingincarbonemissionreductioncosts.Theresearchinvestigatesthepricingandcarbonemissionreductiondecisionofthegreensupplychain.

Additionally，toaddressconcernsregardingtheauthenticityandreliabilityofdisclosedgreenproductinformationtoconsumers，thestudyintroducesblockchaintraceabilitytechnology.Itexploresthesubject，motivation，andinfluencemechanismofkeyfactorsrelatedtotheadoptionofblockchaintraceabilitytechnology.

Underthecarboncap-and-tradepolicy，wefindthat：（1）Onthepremisethatthemanufacturer（ortheretailer）guaranteesacertaininvestmentcostoflow-carbontechnology，investingblockchaintraceabilitytechnologycanpromotethelevelofcarbonemissionreduction，increasewholesale/retailprices，andthuspromotedemandandprofits;（2）whentheblockchaininvestmentcostfactorissufficientlyhigh，themanufacturerbenefitsmoreinthecaseofitsowninvestmentinblockchaintechnology.Whileinvestingblockchaintraceabilitytechnologybytheretailercanledawin-winsituation.Inaddition，underthecarbontaxpolicy，theaboveconclusionsarerobustness.However，whenbothtypesofcarbonreductionpoliciesareconsidered，theretailerprefersthecarbontaxpolicywhilethemanufacturerprefersthecarboncap-and-tradepolicy.

Keywords：greensupplychain;thegreenleveloftheproduct;blockchaintraceability;carbonemissionreductionpolicy;gametheory