碳配额下基于区块链技术的绿色供应链销售模式选择研究

林常勇

(南京审计大学 商学院,江苏 南京 211815)

0 引言

双碳目标下,绿色生产对经济和社会的影响引起了社会的广泛关注,中国已经建立了7个碳交易试点城市,并建立了全国碳交易市场。碳配额市场的实施,鼓励企业采取减排措施,推动行业向低碳、环保方向转型,促进绿色经济发展。例如,海尔与京东签署了全球首个碳减排“绿色供应链战略合作协议”,2022年,海尔单位产值能耗下降16%,二氧化碳减排3.6万吨。在实现经济效益的同时,越来越多的绿色制造企业制定绿色投资战略,以实现环保和利润的双赢目标。区块链是新兴技术之一,是一种去中心化的数据库,能够使绿色供应链的端到端可追溯成为现实,提高绿色供应链的透明度、真实性和信任度。

随着电子商务的快速发展,绿色制造商基于平台销售产品的方式变得越来越多,从而制造商需要更加经济实用的销售模式,例如,借助拥有巨大用户量的第三方电子商务平台扩大市场销售额,有效降低运营成本。因此,制造商不仅可以直接通过官方网站销售产品,还可以在电商平台上展示和销售产品。例如海尔(Haier)、美的(Midea)、西门子(Siemens)等品牌的绿色家电不仅在官方网店销售,也在京东、天猫等在线平台销售。在现实中,转售和代理销售模式是电商平台与制造商合作常用的两种销售模式。基于此,本文旨在探讨基于区块链技术的绿色供应链销售模式选择问题。

国内外众多学者已开展的一系列研究,与本文密切相关的主要文献包括3个方面:①绿色供应链研究。绿色供应链的概念最早由密歇根州立大学制造研究所提出,也称为环境供应链或环保供应链[1]。Wang等[2]探讨了需求不确定性下绿色投资和销售的定价决策。Basiri等[3]研究了销售绿色和非绿色产品的渠道协调问题。Lee等[4]开发了一个绿色游戏模型,表明碳排放税和绿色投资补贴可以帮助政府创收和清洁环境。Guo等[5]构建了产品绿色度的博弈模型,认为最优绿色水平与市场竞争强度成反比。②电商平台销售模式研究。Hagiu等[6]调查了影响电子平台销售模式选择的因素以及代理销售或转销的选择标准。Zhang等[7]使用分析模型研究了平台的合同选择与制造商的产品质量决策之间的相互作用。Yan等[8]进一步考虑了市场和转售模式之间的差异,前者由于较低的满意体验而具有较低的效用。Xu等[9]分析了制造商是否需要将市场渠道添加到其当前的转售渠道中,发现适度的跨渠道效应可以使制造商和在线平台实现帕累托改善。③区块链技术可追溯性研究。李剑等[10]研究了基于“区块链+协同减排”的信息共享机制对供应商与制造商收益均衡的影响机理。刘亮等[11]研究发现区块链技术可以节省交易成本、缩短交易时间,从而降低流通过程中的生鲜产品新鲜度损耗。Korpela等[12]解释了如何通过区块链技术整合供应链,实现数字化供应链和网络的颠覆性转型。Manupati等[13]开发了一种基于分布式账本的区块链方法来解决碳税政策下多级供应链中不同的生产分配问题。

综上所述,虽然上述研究对绿色供应链、电商平台销售模式和区块链技术可追溯性进行了深入探讨,但是针对碳配额下基于区块链技术的绿色供应链销售模式选择这一问题尚鲜有研究。因此,本研究对碳配额下制造商制定高效的减排投资策略具有重要的理论意义,对电商平台是否采用区块链技术追溯绿色产品与绿色供应链实施碳减排具有现实参考意义。

1 问题描述与研究假设

本文考虑了由一个电商平台和一个绿色产品制造商组成的双渠道供应链。电商平台有两种区块链技术投资策略:是否投资区块链用于追溯服务。在电商平台的实际运营中,主要有两种销售渠道:一种是电商平台采用批发合同与制造商合作,用转售模式(R)表示。另一种是电商平台采用收入分成合同与制造商合作,用代理模式(A)表示。在转售模式中,制造商设置批发价格w并向电商平台收取批发产品费用,然后电商平台在平台渠道中设置销售价格p1并将产品销售给消费者。在代理模式中,制造商决定销售价格p1,电商平台可以从平台渠道的销售收入中获得φ(0<φ<1)的收益分成比,本文将φ设为一个外生变量。为了便于说明,表1中总结了模型的关键参数和决策变量。

表1 模型的符号及含义

本文基本假设如下。

根据Xu等[9]的研究,制造商从政府获得固定的初始碳配额C,该配额基于历史碳排放数据,当实际碳排放量低于或高于C时,制造商可以在碳排放交易市场上出售或购买碳配额。碳交易市场上单位碳排放的买卖价格为p0(由碳排放交易市场决定的外生变量)。

根据Zhang等[14]的研究,市场需求与产品价格呈负相关,与消费者绿色产品偏好程度以及绿色制造商对绿色产品生产投入的减排努力呈正相关。当电商平台未采用区块链技术时,市场需求为D=α-p+θβE,其中绿色信任系数0<θ<1。当电商平台采用区块链技术时,消费者能准确得知绿色产品的信息,绿色信任系数θ=1,则市场需求为D=α-p+βE。

本文主要考虑4种情形,这4种情形是基于电商平台的区块链技术采用策略(投资与否)以及双方是否选择R模式或A模式:转售模式下电商平台采用区块链技术(RB)、转售模式下电商平台未采用区块链技术(RN)、代理模式下电商平台采用区块链技术(AB)、代理模式下电商平台未采用区块链技术(AN)。在制造商和电商平台之间的Stackelberg博弈中,由于电商平台拥有的消费者数量以及知名度更高,电商平台是序列博弈中的领导者,制造商是跟随者。

供应链成员关系如图1所示。

图1 供应链成员关系

2 模型构建与求解

考虑区块链技术的应用成本、消费者低碳偏好及绿色信任的影响,构建制造商和电商平台的两阶段博弈模型:首先制造商以自身收益最大化为目标来决定绿色产品的批发价格w和减排努力水平E,构成第一阶段博弈;随后电商平台以自身收益最大化为目标来决定产品的零售价格p1,同时制造商决定直销渠道的价格p2,以构成第二阶段博弈。

2.1 RN模型

第一步:绿色制造商决定销售给电商平台的批发价格w和减排投入水平E。

第二步:电商平台决定平台渠道的零售价格p1,同时制造商决定直销渠道的价格p2。

建立模型如下:

D1=α-p1-λp2+θβE

(1)

D2=α-p2-λp1+θβE

(2)

(3)

πe=(p1-w)D1

(4)

定理 1:在RN模型中,存在最优批发价格wRN、绿色供应商减排努力ERN、零售价格p1RN和p2RN使得制造商和电商平台的收益最大化。

(5)

(6)

将式(5)和(6)代入式(3)和(4)中,可求得πMRN关于w和E的海瑟矩阵:

命题1:

2.2 AN模型

在AN模型中,只有制造商对绿色产品进行减排投入,同时制造商决定双渠道中的零售价格p1和p2。然后制造商向电商平台支付平台渠道中一定比例φ的收入,作为使用该平台的费用。

建立模型如下:

D1=α-p1-λp2+θβE

(7)

D2=α-p2-λp1+θβE

(8)

(9)

πe=φp1D1

(10)

定理2在AN模型下,存在最优减排努力水平EAN、零售价格p1AN和p2AN,使得制造商和电商平台的收益最大化。

证明:制造商对绿色产品进行减排投入E,同时制造商决定双渠道中的零售价格p1和p2。首先将式(7)和(8)代入式(9)和(10),得到制造商和电商平台的收益函数,可求得πM关于E、p1和p2的海瑟矩阵:

当kλ2φ2+(λ2-1)(φ-1)(8βp0θ-4k)-2βp0φ2θ(λ2+λ)+2p02(λ-1)2(1+λ)(2-φ)+2β2θ2(λ+1)(2-3φ+φ2)<0,4(1-λ2)(1-φ)>λ2φ2时,可知φ<1和海赛矩阵:

命题2:

命题2说明了3个方面:①无论供应链的销售模式是代理模式还是转售模式,提高消费者对绿色产品的偏好程度对供应链成员都是有利的。②代理模式下,平台渠道和直销渠道之间的竞争越激烈,对于供应链成员来说不都是更有利的,渠道竞争越激烈,直销渠道的需求会随着增加,而平台渠道对需求会随着减少,从而制造商的利润增加,电商平台的利润随之减少。随着渠道竞争越激烈,电商平台会提高收益分成比例,同时制造商为了减少利润损失也会提高平台渠道零售价格。③当收益分成比例较高时,平台渠道和直销渠道绿色产品的零售价格会越来越高,从而平台渠道的需求量会随之减少,并且导致电商平台的利润降低。随着收益分成比例的提高,制造商的利润会随着提高,同时绿色制造商也会付出很多的减排努力去生产绿色产品,从而扩大直销渠道的需求,保持其经济效益。

2.3 RB模型

第一步:绿色制造商决定销售给电商平台的批发价格w和减排努力水平E。

第二步:电商平台决定平台产品的零售价格p1,同时制造商决定直销渠道的价格p2。

建立模型如下:

D1=α-p1-λp2+βE

(11)

D2=α-p2-λp1+βE

(12)

(13)

πe=(p1-w-c)D1

(14)

定理 3 在RB模型中,存在最优批发价格wRB、绿色供应商减排努力ERB、零售价格p1RB和p2RB使得制造商和电商平台的收益最大化。

联立方程求得如下:

命题3:

命题3说明了电商平台采用区块链技术对于提高供应链成员的定价、减排努力水平、消费者绿色偏好程度都是有利的。命题3与命题1相比两者平台渠道的批发价格、减排努力水平、平台渠道销售价格和直销渠道销售价格的变化趋势相同。但是,在销售模式选择数值分析时,更能看出电商平台采用区块链技术前后两种模式的差距。

2.4 AB模型

在AB模型中,只有制造商对绿色产品进行减排投入,同时制造商决定双渠道中的零售价格p1和p2。然后制造商向电商平台支付电子商务渠道中一定比例的收入φ,作为使用该平台的费用。

建立模型如下:

D1=α-p1-λp2+βE

(15)

D2=α-p2-λp1+βE

(16)

(17)

πe=(φp1-c)D1

(18)

定理 4在AB模型中,存在最优绿色供应商减排努力EAB、零售价格p1AB和p2AB使得制造商和电商平台的收益最大化。当4(1-λ2)(1-φ)>λ2φ2,

2βp0φ(λ-1)(λ+2+θ(3λ+2))<0,绿色制造商M和电商平台R的均衡决策结果如下:

命题4:

命题4说明电商平台采用区块链技术对于供应链成员的定价、减排努力水平、消费者绿色偏好程度都是有利的。随着收益分成比例越来越高,平台渠道和直销渠道绿色产品的销售价格也会越来越高,然而平台渠道的需求和电商平台的利润会越来越少。那么随着收益分成比例的提高,制造商的利润会随着降低,同时绿色制造商减排努力投入也会随着减少。因此,供应链成员拥有高收益能力的关键是在确保制造商有动力销售的基础上设定合理的收益分成比例,这说明了供应链成员之间合理分配收入的重要性。

(a)制造商

(b)电商平台图2 电商平台未采用区块链技术下供应链成员销售模式选择

3 制造商和电商平台的策略选择分析

3.1 RN与AN模型比较

通过比较RN和AN模型的最优利润,分析了不同条件下制造商和电商平台销售模式选择策略。本文的模型和平衡解适用于由电商平台和绿色制造商组成的双渠道供应链。下面给出一个实际应用的例子来详细说明。消费者对绿色家居的质量要求越来越高,一些生产环保家电的企业可以通过与电商平台京东合作来扩大销售市场,这类企业与京东的合作方式有转售和代理两种模式:在转售模式中,家电企业将绿色产品批发给京东,然后京东作为在线电商平台将产品销售给消费者。在代理模式中,京东为家电企业提供销售产品的销售平台,家电企业通过京东平台直接向消费者销售产品,并且向京东支付一定比例的收益分成。因此,基于先前的假设、平衡解的可行区域和Yang等[15]的文献,实际参数与绿色产品销售行业相匹配,如下:α=500,C=500,e=0.1,p0=0.02,k=20,β=2,θ=0.5,为了确保平衡解有意义,渠道竞争强度的取值范围为0≤λ≤0.8,收益共享比例0<φ≤0.6。因此,本文的研究结果是稳健的,以下示例的分析基于这些数值设置。图2描绘了制造商未采用区块链技术的情况下,供应链成员对销售模式的偏好随着λ和φ的变化而变化的趋势。

3.1.1 收益共享比例φ影响分析

图2(a)表明,在φ较低时,制造商会选择代理模式,随着φ的提高,制造商逐渐转向选择转售模式。这种偏好的原因是在代理销售中制造商需要向电商平台分享部分收入,较高的收益共享比例会降低供应商所获得的利润。随着制造商利润降低,制造商从事有利于绿色产品的减排努力投入也会减少,从而导致绿色消费者需求和制造商利润减少,制造商也越来越倾向选择转售销售模式。在渠道竞争较强的市场中,随着收益分成比例的提高,转售销售已经成为主要的销售模式,除非渠道竞争强度和收益分成比例极高,制造商才会选择代理销售模式。相比之下,图2(b)表明,当收益共享比例较高时,电商平台会选择代理模式,此时电商平台可以获得更多的利润。这种偏好的原因是电商平台获得的收益共享比例越高,获取的利润也更多,从而电商平台更愿意选择代理模式。当渠道竞争较小时,随着收益共享比例的提高,代理销售逐渐成为主导的销售模式。当渠道竞争较大时,随着收益共享比例的提高,电商平台保持着代理销售模式。

3.1.2 渠道竞争强度λ影响分析

当渠道竞争强度λ较低时,制造商将选择代理销售模式,从而获取更多的利润。随着渠道竞争强度增大,制造商将逐渐转向转售销售模式更加有利。因为在渠道竞争强度较小的情况下制造商选择代理销售模式能够避免激烈的竞争并确保制造商的定价权。确切地说,λ值小表明制造商在市场上缺乏竞争力。平台渠道和直销渠道之间的激烈竞争可以扩大客户群体对绿色产品的购买需求。一方面,随着市场需求的增加,制造商投入减排努力更加积极,从而低碳偏好消费者能够获得高质量的绿色产品;另一方面,制造商提高对于绿色产品的减排投入,有利于营造良好的氛围并且增强竞争优势。因此,渠道之间的竞争可以促进制造商投入更多的减排努力。

3.1.3φ和λ的交叉影响分析

制造商的成本优势与φ呈负相关,但其竞争优势与λ呈正相关。当渠道竞争强度λ较小并且收益共享比例φ低时,制造商将选择代理模式,因为电商平台与制造商相比具有更大的竞争优势。当渠道竞争强度λ较小时,制造商会降低绿色产品的批发价格,从而吸引电商平台批发产品。在这种情况下,电商平台更倾向于选择转售模式,以保持较低的批发价格优势获取更多的利润。

随着渠道竞争强度λ变大,电商平台的批发价格优势逐渐减弱并且获取的利润逐渐减少,此时电商平台倾向于选择代理模式,以保持自身利润优势。当渠道竞争强度λ较高并且φ较高时,制造商将选择代理模式,因为制造商更愿意借助电商平台的优势来增加利润。

3.2 RB与AB模型的比较

通过比较RB和AB模型的最优利润,分析了不同条件下制造商和电商平台销售模式选择策略。图3描绘了制造商采用区块链技术的情况下,供应链成员对销售模式的偏好与λ和φ的关系。

图3(a)表明,当收益分成比例φ较低时,制造商将选择代理模式。随着收益分成比例φ的增加,转售模式将成为制造商的首选。图3(b)表明,当收益分成比例φ较大并且λ较低时,电商平台才会选择代理模式,因为较小的渠道竞争强度能够帮助制造商获取更多的平台渠道销售额,并且电商平台可以依靠较高的收益分成来增加收入。随着渠道竞争强度和收益分成比例的增加,电商平台将选择转售模式,因为较高的收益分成比例将降低制造商的利润,制造商将放弃定价权并且减少绿色产品的减排投入。图3还表明双方同意的销售模式选择策略为:当λ和φ较高时,双方可以达成协议选择转售模式,因为制造商更倾向选择直销渠道,减少了电商渠道销售产品的数量,从而损害了电商平台的利润。因此,电商平台只有选择转售模式才可以保持自身的利润。

(a)制造商

(b)电商平台图3 电商平台采用区块链技术下供应链成员销售模式选择

4 结论与讨论

本文基于区块链技术的绿色供应链销售模式选择策略进行研究,其中双渠道绿色供应链由制造商和电商平台组成。在本研究中,考虑了渠道竞争强度、区块链技术应用成本、消费者低碳偏好和绿色信任水平,分别对电商平台应用区块链前后与电子商务是选择转售还是代理销售模式来销售绿色产品4种情况下的批发价格、绿色产品销售价格、减排努力水平和供应链成员利润进行对比分析和敏感性分析。然后,通过比较分析,探讨了销售模式与最优策略之间的关系,研究表明:①当电商平台未采用区块链技术,且渠道竞争强度和收益分成比例较低时,制造商的选择为AN模式,随着收益分成比例和渠道竞争强度的提升,制造商的选择逐渐转为RN模式至AN模式。②当电商平台未采用区块链技术,且渠道竞争强度和收益分成比例较低时,电商平台的选择为RN模式,随着收益分成比例的提升,电商平台的选择逐渐转为AN模式。③当电商平台采用区块链技术,且渠道竞争强度和收益分成比例较低时,制造商的选择为AB模式,随着收益分成比例和渠道竞争强度的提升,制造商和电商平台的选择均为RB模式。

本文研究碳配额下基于区块链技术的绿色供应链销售模式选择问题,为供应链各成员在区块链技术使用时所面临的销售模式选择难题提供了一定的参考。由于本文是在一定假设基础上开展研究的,仍存在进一步的研究空间。比如,未来的研究可以扩展到考虑电商平台与制造商共同采用区块链技术下成本分担的情形,以及制造商与零售商共同采用实施碳减排的相关战略问题。