风险规避下考虑碳排放转移的供应链运营决策与协调

刘汉云 李世龙

文章编号：1002-3100（2024）03-0091-05

摘  要：文章构建了风险规避制造商和风险中性供应商组成的二级供应链系统，采用Stackelberg博弈探究了当制造商风险规避时，碳排放转移对供应链运营决策的影响，并采用收益共享契约实现了供应链协调。研究结果表明：制造商的风险规避会使得销售价格降低，而批发价格增加，导致供应链整体利润失调；当制造商风险规避时，碳排放转移会加剧双重边际化现象，增加运营风险，减少双方收益；收益共享契约可以实现供应链协调，当收益分配比例在特定区间内时，制造商效用值和供应商利润值较分散决策情形均有所增加。

关键词：低碳供应链；风险规避；碳排放转移；Stackelberg博弈

中图分类号：F274    文献标志碼：A

DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2024.03.023

Abstract： In this paper， a two-level supply chain system composed of risk-averse manufacturers and risk-neutral suppliers is constructed. Stackelberg game is used to explore the influence of carbon emission transfer on supply chain operation decision when manufacturers are risk-averse， and revenue sharing contract is used to realize supply chain coordination. The main results show that： Manufacturers' risk aversion will reduce the sales price， while the wholesale price will increase， leading to the overall profit imbalance of the supply chain; when manufacturers avoid risks， carbon emission transfer will aggravate the phenomenon of double marginalization， increase operational risks and reduce the benefits of both parties; revenue sharing contract can realize supply chain coordination. When the revenue distribution ratio is within a specific range， the utility value of the manufacturer and the profit value of the supplier increase compared with the decentralized decision-making situation.

Key words： low carbon supply chain; risk avoidance; carbon emission transfer; Stackelberg game

0  引  言

随着上世纪八九十年代联合国政府间气候变化专门委员会评估报告、《联合国气候变化框架公约》等文件的发表，世界上越来越多的国家开始重视低碳经济的发展，学者们也开始关注能源、气候变化、碳排放对经济的影响^[1]。随着低碳经济的不断发展，许多企业在降低产品碳排放的同时，越来越注重上下游企业的减排问题，如西门子中国、联想、戴尔等企业采取了一系列措施帮助更多供应商加速低碳步伐，实现零碳供应链的建设。

但在生产实践中，部分企业利用主导地位，将部分的碳减排任务通过各种方式转移给上下游企业，如供应商库存管理（VMI）、产线转移、物流外包等，这种碳排放转移现象可能会导致企业不合理定价^[2]，甚至对供应商利润产生负面影响^[3]。目前关于碳排放转移的研究大多集中在宏观层面，如韦韬等^[4]、Ren等^[5]、Zhu等^[6]均证明了制造业的进出口贸易造成了全球碳排放的快速增长；在微观层面，方穗等^[2]采用了收益共享契约来协调谎报行为下的分散式的供应链。孙立成等^[7]研究了碳转移和低碳偏好双重影响下的产品定价问题，并用Shapley值实现了供应链协调。

以往的碳转移相关研究通常以风险中性为前提，但随着行为经济学的发展，许多学者开始注意到风险规避在供应链运营决策中的影响。Chio等^[8]用均值-方差法探究了缺货机会成本对风险规避零售商效用的影响。邢恩凤等^[9]探究了风险规避、碳交易和消费者低碳偏好对减排决策的影响。向林^[10]的研究发现，风险规避和供应链中断都会降低零售商期望效用。

风险规避行为在现实的企业决策者中普遍存在，而不合理的碳转移又常常因加剧了供应链风险而对企业造成负面影响，这一现象是否会因为决策者风险规避而发生变化？该议题仍然存在研究缺口，因此，本文以制造商风险规避下，碳排放转移对供应链运营决策的影响为研究问题，并设计协调契约实现供应链利润的提升。

1  问题描述及基本假设

1.1  问题描述

本文的研究对象为一个制造商和一个供应商组成的供应链系统，其中供应商S生产原材料并销售给制造商M，制造商M加工原材料后制成产成品销往消费者市场，需求具有不确定性特征且消费者具有低碳偏好，能够通过一定方法识别产品碳排放。在Stackelberg博弈中，制造商M处于主导地位，对供应商S转移了部分碳排放量，并且可以在谈判中优先制定销售价格，供应商S根据已知消息调整批发价格。

供应链模型结构示意图如图1所示。

1.2  模型假设

基于以上描述，本文的设定参数符号如表1所示。

假设3：制造商对供应商进行了碳排放转移，转移量为t每单位产品，导致供应商S的每单位产品生产成本增加了ztC，其中： z表示碳排放转移对生产成本的影响系数。

假设4：除供应商的基础单位产品生产成本外，不考虑其他成本等的影响。

2  模型构建与求解

2.1  分散决策模型D

在该供应链分散决策模型中，制造商是风险规避的，因此采用均值-方差模型来刻画其效用值，而供应商是风险中性的，因此直接采用利润函数计算。

命题1  当制造商和供应商分散决策时，它们的最优决策变量和效用值（利润值）分别如下：

推论1  制造商的销售价格随着风险规避系数的增加而减少，供应商的批发价格随着风险规避系数的增加而增加。

可见风险规避会使得制造商的定价更为谨慎小心，风险规避越显著，他的定价则越低；相反，上游供应商因为承接了碳排放转移且观察到下游制造商降价趋势，会趋向于趁机提高批发价格以此获得更多利润。

推论2  制造商和供应商的定价均随着碳转移量的增加而增加。

2.2  集中决策模型C

集中决策模型中，制造商和供应商以供应链整体效用值最大化为目标进行决策，此时不考虑内部批发交易的环节，则集中决策效用函数如下：

命题3  集中决策时，供应链的最优决策及效用值如下：

推论3  集中决策时的销售价格随着风险规避系数的增加而减少，随着碳转移量的增加而增加。

3  协调机制设计

4  数值分析

本节对以上结论及推论进行数值模拟，并绘制图像加以验证，以期得到更具有普适性的结论和管理启示，为生产实践提供可行参考。对某ICT企业的相关数据进行处理后，结合邢恩凤等^[9]的参数数据，本节的参数赋值如下：a=1 000，b=0.5，k=0.8，C=60，z=0.5，e=10，σ=200，η=0.1，t=10。将以上参数赋值代入到模型中，可对上文结论及推论进行验证。

4.1  碳转移和风险规避對运营决策的影响分析

图2反映了碳转移量和风险规避系数对制造商和供应商定价的影响，由图可知，随着η增加，制造商的定价不断下降，而供应商的定价却不断上升；而随着t增加，双方定价均上升，该变化趋势验证了推论1和推论2。由图可知，风险规避对制造商定价决策的影响要显著大于碳转移量对定价决策的影响，并且碳转移量影响批发价格的加价趋势要比销售价格的加价趋势更加显著。观察到在高风险规避度η>1.786和高转移量t≈1.25e时，销售价格小于批发价格，此时的制造商无利可图，因此，需要警惕无节制的碳转移和过于风险规避的综合影响。

对比图2（a）和图2（b）可知，当碳转移对单位成本影响系数由z=0.5提升至z=1.5时，制造商的定价趋势几乎不变，而供应商的涨价更为显著，尤其是当t增加时，它的定价要显著高于图2（a），因此承接能力也是双方在碳转移时需要考虑的因素之一，否则会导致不合理的定价。

由图3可知，当风险规避系数η较低时，供应商利润随着t增加的减少趋势相对剧烈，而制造商效用值随着t增加的减少趋势相对平缓；当风险规避系数η较高时，上述情况正好相反。该现象说明，风险规避放大了碳转移对制造商效用的负面影响，但其效用值却因此增长；风险规避缓解了碳转移对供应商利润的负面影响，但其利润值却因此降低，这恰巧验证了分散决策下供应商的搭便车行为，但该行为对利润的负面影响较大。并且，影响双方利润（效用）值的主要因素仍然以风险规避η为主，而t的影响较小。

4.2  供应链协调效果分析

由表2的结果可知，当收益分配比例θ处于固定区间内时，双方的利润（效用）值均较分散决策情形有所增加，但在现实实践中，考虑到制造商处于主导地位，θ的值不应小于0.5，因此θ∈0.5，0.711 8时，收益共享契约可实现供应链协调。

5  结  论

本文构建了单个制造商和单个供应商组成的二级供应链系统，分析了当制造商风险规避时，碳排放转移对定价和利润（效用）值的影响，并采用收益共享契约实现了双方利润（效用）值的增加。主要研究结果和管理启示如下：

（1）制造商的风险规避会使得销售价格降低，而批发价格增加，导致供应链整体利润失调。无节制的碳转移和对风险的过度关注会使得制造商的效用值降低，因此企业决策者应厘清风险来源，做好风险应对保障机制，同时关注碳转移现象对合作企业的影响，避免因自身风险规避导致不合理定价。

（2）当制造商风险规避时，碳排放转移会加剧双重边际化现象，增加运营风险，减少双方收益。碳转移现象在现实的企业交互中普遍存在，随着消费者低碳偏好的逐步建立，企业决策者可以采用一系列风险监督措施来控制碳转移对供应链决策的负面影响，如组建碳排放风险管控小组，在产线转移、供应商管理库存或物流外包等环节介入，规避供应链不合理的碳排放流动。

（3）收益共享契约可以实现供应链协调，制造商效用值和供应商利润值较分散决策情形均有所增加，前提是收益分配比例在特定区间内。针对碳转移和风险规避导致的负面影响，企业决策者可考虑通过谈判签订收益分配契约来提升双方的利润。

参考文献：

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[2] 方穗. 碳转移与谎报行为双重影响下供应链运营决策与协调[J]. 物流科技，2022，45（5）：139-142，167.

[3] 王文涛，蒋雷勇. 异质性减排政策下考虑碳排放转移影响的供应链运营决策研究[J]. 物流科技，2022，45（4）：136-143.

[4] 韦韬，彭水军. 基于多区域投入产出模型的国际贸易隐含能源及碳排放转移研究[J]. 资源科学，2017，39（1）：94-104.

[5]  REN S G， YUAN B L， MA X， et al. International trade， FDI （foreign direct investment） and embodied CO2 emissions： A case study of China's industrial sectors[J]. China Economic Review， 2014（28）：123-134.

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[7] 孫立成，应梦煌，张济建. 碳转移与消费者低碳偏好双重影响下供应链异质性产品定价与协调研究[J]. 运筹与管理，2022，31（2）：155-161.

[8]  CHIO T M， LI D， YAN H. News-vendor problems with mean-variance objectives[C] // The Proceedings of the 5th International Conference on Optimization： Techniques and Applications， 2001.

[9] 邢恩凤，史成东，闫秀霞，等. 三维交易模式下企业协同低碳减排研究[J]. 中国管理科学，2020，28（3）：174-181.

[10] 向林. 期权契约下考虑供应中断和风险规避的供应链采购管理[J]. 物流科技，2022，45（17）：129-132.

收稿日期：2023-03-19

基金项目：国家自然科学基金项目“考虑碳排放转移影响的区域协同减排机理及效率提升研究”（71473107）

作者简介：刘汉云（1998—），男，江西赣州人，江苏大学管理学院硕士研究生，研究方向：低碳供应链；李世龙（1994—），男，河北保定人，江苏大学研究生院，教管助理研究员，研究方向：低碳供应链。

引文格式：刘汉云，李世龙. 风险规避下考虑碳排放转移的供应链运营决策与协调[J]. 物流科技，2024，47（3）：91-95.