考虑区块链技术及政府补贴的绿色供应链定价决策研究

周隽 王术峰

摘 要：本文以政府、绿色制造商和零售商组成的三级绿色供应链为研究对象，引入政府对绿色产品的绿色补贴因子，基于区块链技术的溯源水平因子，运用Stackelberg博弈进行理论建模，并运用数值仿真方法进行分析。研究表明：制造商通过积极的区块链技术，提升相应的溯源水平，市场潜在需求不断扩大，高社会福利水平得到提升，制造商及零售商利润也在增大；消费者溯源水平敏感系数对决策变量以及供应链成员的绩效均有正向促进效应；随着消费者绿色偏好敏感系数的增加，政府绿色补贴的比例会减小，绿色供应链转型更为有效与主动。

关键词：绿色供应链；区块链技术；政府补贴；绿色偏好；绿色产品；零售商；消费者

本文索引：周隽，王术峰.<变量 2>[J].中国商论，2024（07）：-160.

中图分类号：F252 文献标识码：A 文章编号：2096-0298（2024）04（a）--05

1 引言

近年来，随着经济、社会和城市的快速发展，环境污染与资源短缺问题愈发严重，转型并厚植绿色低碳生产生活方式成为必然之势，强调绿色低碳发展的科学行径。党的十八大提出“绿色发展”理念后，绿色低碳的科学发展成为践行必由之路。党的二十大报告也再次着重“推动经济社会發展绿色化、低碳化是实现高质量发展的关键环节。”在供应链管理中，绿色供应链已然成为环境可持续发展的重要战略。2023年11月在北京召开的中国国际供应链促博会会议上，供应链数字化、绿色化已成为话题的焦点。工信部“绿色供应链管理企业”认证对企业进行了绿码认证，以实现全链条在环境与资源管理的提升，驱动产业绿色转型发展。此外，消费者对环境保护和健康意识的不断提高，“绿色消费”的需求越来越明显，极大程度促使企业在生产、包装、运输、宣发、销售各个环节中加入绿色元素。中国移动公司通过“和换机”“绿箱子”等系列活动践行绿色理念[1]；美的集团于2021年制定了“绿色战略”六大支柱，从绿色供应链角度系统化推进企业的低碳战略转型[2]；2021年上海进博会上宝洁中国开启了2040净零碳排放目标计划，其致力于运营和打造的绿色供应链也取得了实质性成效[3]。2023年4月，华润万家（中国）打造了首家低碳环保概念店——OI低碳实验店在深圳落地并亮相[4]。

关于绿色供应链的基本概念与内涵，学者Srivastava （2007）[5]认为绿色供应链具有在生产设计、材料选购、加工制造及最终产品交付的环节，甚至产品的寿命结束管理整个过程都需要将环境思维融入供应链管理中。Yeh & Chuang（2011）[6]指出绿色供应链是供应商、产品以及环境之间的有效管理；Shi X（2023）[7]强调绿色供应链的核心理念为供应链管理与生态环境保护之间的有效整合。从以上学者的研究不难看出，绿色供应链一定程度上对相关企业提出了更高要求与成本，政府作为市场主体的协调方，绿色战略的制定者，政府的绿色补贴行为将对供应链成员的决策至关重要。Izabela Ewa Nielsen（2019）[8]提出全球各政府对于节能制造业的研发给予了大力支持，同时采取各种激励措施来鼓励更多的企业进行绿色生产。我国相继出台了《工业绿色发展规划（2016—2020年）》《中国制造2025》和《绿色制造工程实施指南（2016—2020年）》等绿色发展规划文件，为企业加入绿色生产提供补贴等相关优惠政策。因此，政府补贴对于绿色供应链的决策具有重要的指导意义。

此外，绿色供应链发展因为市场变化的复杂性也面临诸多问题，比如绿色成本带来的资金不足问题，风险规避，突发中断等，其中信息不对称、信息失真等问题尤为突出。一方面，从绿色供应链的节点角度来看，由于链条的上下游对绿色产品从生产到销售终端信息的不对称，多数情况下市场参与者只能通过最终成品来判断商品的绿色价值，也无法从绿色供应链成员的内部判断节点的优劣性，因而无法形成对资源的高效利用，产生的虚假绿色信息或因资源低效带来的过度成本而到绿色供应链的实践难易维系。另一方面，消费者对于绿色产品的品质要求逐渐提高，希望能够对于所购买的产品进行溯源，以确保购买的产品信息真实可靠，绿色消费的信息确认尤为重要。如何让绿色供应链能公开透明地呈现绿色价值，值得研究。当前有学者指出区块链技术作为现代数字技术，恰好可以解决绿色供应链发展的这一症结[9-10]。2016年12月28日，我国将区块链技术作为四大战略技术之一列入了“十三五”国家信息化规划纲要，2022年1月12日，区块链被作为战略性前瞻性技术被列入“十四五”数字经济发展规划，区块链作为一种新型去中心化协议，通过多个独立的节点共同维护分布式数据库系统，确保了数据能在链上及时共享，并具有不可伪造、不可篡改的特性，这就为在供应链过程中实现产品信息及时化、透明化、产品可溯源提供了新的解决方案，从而增加了消费者对于产品的信任度[11]。基于以上背景，本文拟综合考虑政府补贴因子和区块链技术对三级绿色供应链定价决策的影响，并为绿色供应链的发展与决策提供一定的理论基础和现实指导意义。

近年来，基于政府补贴下的绿色供应链定价决策问题较为热门，温兴琦等（2018）[12]考虑消费者绿色偏好因子及政府绿色度补贴、政府绿色产品投入成本补贴及政府绿色产品生产成本补贴这几种不同情形下的绿色供应链成员间的博弈模型，发现绿色偏好并不影响政府三种补贴策略的优劣性，但政府补贴系数对零售商利润是有影响的。Liu等（2019）[13]考虑了以零售商为主导，政府及多个供应商组成的三级多阶段博弈模型，其研究发现当政府补贴在一定的范围内时，能够有效促进供应链成员利润的提高，同时提升社会福利水平。曹裕等（2019）[14]通过建立由制造商为领导者，零售商为追随者双寡头绿色供应链模型，建立Stackelberg博弈，分别得到不同政府补贴策略下绿色供应链参与者的利润变化并给出了适当条件下补贴策略。此外，江世英等（2019）[15]也通过构建以政府、制造商及零售商组成三级绿色供应链模型，以Stackelberg多阶段博弈求解相应的均衡解，结果发现政府对制造商的绿色补贴具有较好的调动作用，能有效促进绿色产品的研产过程。梁晓蓓等（2020）[16]考虑了由政府参与，制造商与零售商双寡头组成的绿色供应链系统，通过加入不同风险规避度，建立并求解了分散与集中情景下政府补贴及风险规避系数对决策变量、利润及社会总福利均衡解的影响。姚锋敏等（2023）[17]考虑由电商平台和供应商组成的二级可追溯农产品供应链，在政府对电商平台的补贴下考虑有无利他偏好时的定价决策比较，在一定条件下，成员之间能够达到双赢的局面。

随着人们对于所需产品品质要求越来越高，消费者对于产品有了溯源要求，因而，在区块链技术下研究绿色供应链已成为一种必然趋势。Rita Azzi（2019）[9]和Arim Park （2021）[10]提到在供应链系统中引入区块链技术不仅能够对产品进行溯源，使其具有可靠性和安全性，还能有效提高库存效率，降低成本等性能，因而对于环境保护、社会公平等方面有着重要作用。冯章伟等（2023）[18]考虑利用区块链溯源技术，通过激励制造商来提高产品的绿色度及降低碳减排量，结果表明区块链技术对碳减排水平、批发及零售价格的提高有促进作用，提高了制造商和零售商的利润，达到了双赢的效果。孙嘉轶等（2024）[11]主要比较在有无区块链技术下对低碳供应链独立与合作减排的四种决策的结果影响。研究表明在一定的成本阈值内，区块链技术对碳减排率有一定的促进效果，从而影响到供应商和零售商的利润。张令荣等（2023）[19]在考虑将区块链技术应用在低碳供应链的政府补贴策略中，研究了低碳偏好系数及绿色信任水平对碳减排率、低碳产品产量以及社会总福利水平的影响，结果表明当消费者低碳偏好系数与绿色信任水平两因子的共同交互作用大于某一阈值后，政府实施的产量補贴才能发挥效用，同时企业也能促进减排。梁喜等（2023）[20]在产品回收的绿色供应链中引入区块链技术探讨了区块链水平、第三方回收对于供应链定价的影响，结果发现在一定条件下，提高消费者对产品溯源水平的敏感系数可以使制造商提升绿色产品的溯源水平，并提高绿色产品的绿色度及供应链成员间的各自利润。

综上，国内外学者大多集中在有无政府补贴对于绿色供应链定价的影响、是否引入区块链技术对于供应链决策影响的研究方面，当然也有一些学者将政府补贴和区块链技术同时纳入低碳供应链中进行研究，得出其对碳减排率和低碳产品产量的影响。与以往研究不同，本文以绿色供应链为研究对象，在引入产品溯源水平参数的基础上考虑最优的政府补贴率，构建以政府主导，制造商和零售商跟随的三阶段博弈模型，为区块链和绿色供应链相关决策者提供参考依据。

2 模型描述与基本假设

本文构建以政府、制造商和零售商为主体组成的三级绿色供应链博弈模型。首先，政府考虑自身社会总福利最大化的目标下给出最优的政府补贴比例s；其次，由制造商决定最优的绿色度和批发价格w；最后，零售商决定最优的零售价p以追求利润最大化。本文提出假设：

假设1：市场消费者对绿色产品的需求受到价格及绿色度的共同影响，这与温兴琦等（2018）的研究[12]相似，绿色产品的市场需求函数可描述为，当引入区块链技术后，产品信息更加透明化，有利于增加消费者的需求，参考梁喜等（2023）[20]的构建，市场需求函数可表示为 ，其中表示消费者对产品溯源水平的敏感系数，t表示制造商施加产品的溯源水平，表示消费者的绿色偏好系数，表示产品绿色度。

假设2：制造商生产绿色产品需投入额外的研发成本，根据已有参考文献，研发投入成本和绿色度是二次函数关系，即，这里称为绿色产品研发成本系数。

假设3：制造商为增加产品透明度，引入区块链技术需要产品额外的成本，参考梁喜等（2023）[20]的假设，令为制造商加入区块链溯源系统时的投入成本，其中u（u>0）称为制造商区块链溯源成本的敏感弹性系数。

假设4：政府为了激励制造商加大绿色投入，实施以按照研发成本的一定比例对制造商进行补贴[16]。

假设5：综合考虑环境制约与政府补贴行为，将社会总福利分为供应链总利润（）、消费者剩余CS、政府补贴支出GS和环境质量水平的改进程度EI四个部分组成（如郭军华等（2019）[21]），链条总利润，消费者剩余，这里表示绿色产品需求为0时的价格，即，从而，政府支出为，环境质量水平的改进程度为。

3 模型构建与求解

本文运用三级绿色供应链博弈模型，其决策顺序为政府在使社会总福利最大的情况下求出最优的补贴比例，其次由制造商决定最优的批发价和产品绿色度，最后零售商在自身利润最大化的情况下得到市场的直销价格。建立如下Stackelberg博弈模型

上述函数中，式（1）～（3）分别为制造商和零售商的利润函数，社会总福利函数。本文采用逆向求解的方法对模型进行求解。对零售商的利润函数求一阶及二阶导数，有，故可令，可以得到最优的价格使得零售商的利润最大，。

再者，将最优价格带入制造商的利润函数中，化简可得

通过式（4），分别求对批发价格w和绿色度的一阶、二阶偏导数以及对应的海塞矩阵行列式，可得，即时，海塞矩阵负定。此时存在最优解和，使制造商的利润达到最大值。

将最优的价格和绿色度代入社会总福利函数中求最优的补贴比例。此时，社会总福利函数可以表示为

对SW求补贴比例s的一阶及二阶导数，当时，社会总福利取值可达到最大，对应的社会福利均衡解为，将其带入，可得其他决策变量，和，并将其带入零售商、制造商的利润函数及社会总福利，有均衡表达式为

4 决策分析

本文分别研究了制造商产品的溯源水平、消费者对产品溯源水平的敏感系数及消费者的绿色偏好对决策模型均衡解进行分析，探索其对绿色供应链各主体决策变量及目标函数的影响。

命题1 在下，有，，，，，，制造商产品的溯源水平对决策变量以及供应链成员的绩效均有正向促进效应。

证明：因为，有，又，可以得到。分别以制造商产品的溯源水平t对供应链的决策变量进行求导可得，，，，，。

命题1表明制造商产品的溯源水平越高，绿色制造商区块链溯源系统的投入成本会增加，产品绿色度也会增加，制造商需要付出更多的绿色努力，也需要投入更多的区块链技术成本，其批发价格也会有所增加。此外，随着区块链溯源水平的增加，零售商的销售价格也会因为绿色产品的绿色价值而获得更高的销售价格回报，并获取更多的利润空间。政府作为绿色低碳环境的倡导者，加入区块链技术的绿色供应链能较好实现环境效用，实现社会总福利的增值。

命題2 在，有，，，，，，说明消费者对产品溯源水平的敏感系数对决策变量以及供应链成员的绩效均有正向促进效应。

命题2的证明与命题1类似，此处不再赘述。由求导结果可知，消费者对产品溯源水平的敏感系数越大，越有利于加强消费者对绿色产品来源及绿色度含量的信任程度，进一步提升绿色产品的市场需求。消费者对产品溯源水平的敏感系数越大，批发价格及销售价格也会增加，伴随潜在市场需求及价格的提升，能有效增加制造商及零售商的利润空间，也能帮助政府在绿色补贴行为中实现更好的政府效能。

命题3 在时，有，，， ，，，，说明消费者绿色偏好系数可以促进制造商与零售商利润，提升社会福利水平，并对各决策变量（政府补贴）有正向影响（反向影响）。

由命题3结果可知，消费者对绿色产品偏好的敏感系数越大，越能激发市场绿色产品的需求和增加产品的绿色度，促进了制造商、零售商在价格及利润的增长。此外，消费者对绿色产品的偏好程度越大，政府的补贴比例就越小，这是由于当绿色供应链能有效转型后，政府补贴的激励作用就会被弱化，转为更为积极主动的供应链成员的市场自主行为。

5 数值分析

本文通过数值分析来检验模型结论的合理性，主要探讨了区块链溯源水平t、绿色偏好系数及研发成本系数对各决策变量的影响。假设市场需求，成本，溯源水平的敏感系数，溯源成本弹性系数。所有图形均由mathematica13绘制而成。

由图1可知，随着制造商溯源水平的增加，区块链技术投入成本增加且消费者对绿色产品的信任程度也会增加，体现在绿色产品上的绿色度，批发价格、直销价格也相应增加。从图2目标函数的角度来看，随着制造商溯源水平的增加，社会总福利水平、制造商及零售商的利润也会得到提高。此外，命题2涉及的研发成本系数对决策变量及目标函数的影响与溯源水平的影响类似，故不再进行图形展示。

图1 溯源水平对价格及补贴水平的影响

图2 溯源水平对目标函数的影响

由图3（a）-（c）可知，绿色偏好系数对制造商批发价格、制造商利润、零售商销售价格、零售商利润及社会总福利水平的正向影响，但绿色偏好系数对政府补贴比例存在负向影响。

6 结语

本文构建了以政府为领导者，制造商与零售商为次级跟随者的三级绿色供应链模型，其中制造商生产绿色产品，需要一定的成本投入，政府通过对产品绿色度进行比例补贴。针对绿色产品面临的信息不对称，信息失真的现象引入基于区块链技术的溯源水平因子、消费者绿色偏好敏感系数等参数，分析了考虑政府补贴下当制造商采取区块链技术时对整个绿色供应链定价决策影响。主要结论表明：（1）当制造商采用积极的区块链技术，提升相应的溯源水平，能够促使市场绿色信息的对称性，增加消费者对绿色产品来源的信任程度，有效激发绿色产品市场需求，提升社会总福利，帮助制造商及零售商获得更多利润。（2）消费者的绿色偏好行为能扩大市场绿色产品需求，制造商则需投入更多的绿色产品技术与研发成本，提高产品的绿色度，同时制造商也得到了价格及利润的正反馈。（3）消费者对绿色产品偏好越大，绿色理念与绿色消费将更有力地促使绿色供应链转型，政府补贴的激励作用就会被弱化，转为更为积极主动的供应链成员的市场自主行为。

综上可得如下管理启示：（1）绿色供应链可以考虑加入区块链技术，一方面链上数据、信息、资源得到更为有效的整合与利用，另一方面也能满足消费者对绿色产品真实性的溯源需求，有利于绿色供应链的转型与发展；（2）绿色供应链发展过程中，应当在前期加入更多政府补贴支持，减少绿色供应链在绿色生产过程中的成本压力，实现有效的财政激励，当绿色供应链发展起来后政府更多的转向为引导与宣传。（3）绿色供应链发展能够进一步增加消费者的绿色消费信息，深化绿色消费理念。因此，做好绿色供应链转型与落地，加强绿色制造，是我国经济高质量发展的有力保障。

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