企业低碳合作减排协同机制研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 企业低碳合作减排协同机制研究 ？眼摘 要？演以低碳产品随机 需求为背景，以 Stackelberg 博弈理论为 方法，构建了双第三方回收低碳再制造 闭环供应链模型，分析研究了非合作博 弈下低碳再制造闭环供应链和其标杆模 型（集中决策下模型）中制造商、销售 商、第三方回收商期望利润的函数关系， 碳减排能力、碳税、竞争系数等参数变 量对供应链的影响作用。研究结果表明： 非合作博弈下，供应链没有达到其标杆 模型的最优销售价、最优回收价和最优 期望利润，不能自动实现供应链的协调； 与不进行低碳减排治理相比，制造商进 行低碳减排治理时，低碳产品的影子制 造成本增加，供应链正向渠道的期望利 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 润降低；低碳减排能力的提升能够降低 销售价和影子制造成本，提高市场占有 率和供应链的期望利润；碳税的增加会 抬高销售价和影子制造成本，降低市场 占有率和供应链的期望利润；竞争程度 的加剧会减少供应链的期望利润。最后 以标杆模型为参照，设计正向渠道收益 共享、逆向渠道费用共担契约，克服双 重边际效应的不利影响，实现低碳再制 造闭环供应链的协调，并通过数值仿真 研究和灵敏度分析，验证了低碳再制造 闭环供应链模型的有效性及实用性。为 供应链上下游企业开展低碳减排合作提 供了理论依据和政策建议。 中国论文网 /3/view-13056556.htm ？眼关键词？演碳减排能力；碳 税；古诺竞争；契约；协同机制 中图分类号 F270 文献标识码 A 文章编号1673-0461（2018）07- 0028-07 一、引 言 气候变化与温室气体减排已经成 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 为人类社会发展的重要议题，并深刻影 响到了生态环境、经济社会发展以及地 缘政治等各个方面。我国是能源消费和 碳排放大国，2011 年的二氧化碳排放 达到 79.92 亿吨，超过世界排放总量的 1/4（IEA，2013 ）1 。 制造部门的碳减排是解决我国能 源消费和温室气体排放问题的关键。 统计，我国 70%以上的能源消费和 二氧化碳排放来自于工业部门（中国统 计年鉴，2013） 。然而，目前大多减排 活动以工业企业个体独自减排为主，缺 少从供应链管理的视角，来综合分析和 平衡碳减排的得失，造成了企业自主减 排的积极性不高。 陈晓红等基于消费者对产品功能 质量和环境质量支付差异，建立了销售 商负责销售新产品、第三方负责销售再 造品的双渠道闭环供应链决策模型，比 较了政府不补贴、补贴制造商和补贴再 制品购买者，分析政府补贴和消费者偏 好对供应链决策影响2。杨惠霄等针对 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 碳税政策和消费者低碳偏好，分别研究 了随机需求下批发价契约与收益共享契 约下生产商的碳减排决策问题3。陈晓 红等通过引入由一个制造商和一个零售 商组成的供应链，建立制造商处于领导 地位的 Stacklberg 博弈模型，研究了供 应链分散决策模式和集中决策模式下碳 交易价格对碳排放的影响4。Jin 等分 析研究了无碳排放约束政策、碳税政策、 碳限额以及碳限额交易政策对供应链碳 减排水平的影响5。 李友东等构建了制造商和零售商 的 Nash 博弈和 Stacklberg 博弈模型， 分析研究了低碳研发成本分摊系数和政 府低碳补贴等方面对供应链低碳化研发 投入的影响6。Du.S 等研究了排放许 可供应商与排放依赖企业构成的排放依 赖供应链中，总量控制与排放交易机制 的影响作用，分析了许可价格和订单数 量的最优决策问题及政府环境政策、市 场风险等外生变量的影响作用7。周艳 菊等考虑了碳排放限额、碳交易机制及 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 消费者低碳偏好，构建了一个专业第三 方碳净化服务提供商与碳排放依赖型企 业组成的供应链，研究了两部制费用契 约、碳净化收益共享契约、碳净化成 本收益共享契约对供应链的协调情况 8。 程永宏等研究了碳税政策下基于 供应链视角的最优减排与定价策略及协 调，设计了两部制定价合同实现了供应 链的完美协调 9。Chiu 等则在由一个 供应商和一个风险规避销售商的供应链 结构下，提出了 TSR（arget sales rebate）契约来协调供应链10。Gan X H 等研究了风险中性供应商和风险厌恶 零售商的供应链协调问题，研究表明， 传统的收益共享契约和回购契约都不能 协调供应链11 。柳键等在随机需求情 形下考虑缺货损失，基于前景理论建立 损失厌恶零售商的效用函数。根据数理 模型推导，得到损失厌恶零售商订货量 优化模型，分析了损失厌恶零售商订货 量与损失厌恶系数、零售价格、采购价 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 格、单位残值、单位缺货损失的关系 12。KRIKKE13、WU Chenghan 14 分析了闭环供应链（CLSC）的替代效 应，通过回收资源对正向供应链生产资 料的替代，可以大大改善碳足迹。 考虑消费者偏好、政府补贴、碳 限额、碳税政策、碳交易机制、风险等 因素对开环低碳供应链进行了研究，没 有对低碳闭环供应链进行分析和研究2- 12；对低碳闭环供应链进行了研究， 但没有考虑碳税、碳减排能力等因素 13-14。 本文在参考以上研究文献的基础 上，从低碳经济和供应链管理的视角， 既考虑政策性因素（碳税） 、制造商的 碳减排能力因素，又考虑市场需求因素 （销售市场是随机的） 、第三方回收商 竞争因素等，分析研究了低碳再制造闭 环供应链的运作规律及契约协调机理。 本文的主要贡献有三点：一是考虑低碳 产品随机需求情景，构建了低碳再制造 闭环供应链模型；二是综合考虑了碳排 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 放能力、碳税、第三方回收商竞争等多 种影响因素的作用，对供应链进行了分 析研究；三是设计了低碳闭环供应链实 现多赢的契约协同机制。 二、基本假设 假设 1：低碳再制造闭环供应链 是由一个低碳制造商、一个销售商及两 个古诺竞争的第三方回收商构成的。 假设 2：低碳再制造产品与低碳 新产品完全相同15-17 ，并以同样批发 价销售给销售商。 假设 318-20：废旧产品回收量 为 G（b3m）=k+hb3pi-b3pj。其中 i=1，2，j=3-i 。k 代表消费者的环保意 识，h 为消费者对于回收价格 b3pi 的供 给敏感程度。 表示两个第三方之间的 回收竞争替代系数。 文中其它 参数、变量、函数等含义如表 1 所示。 三、闭环供应链低碳化运作决策 分析 1. 非合作博弈下低碳化运作决策 分析 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 非合作博弈下，低碳再制造闭环 供应链决策模型如式（1）所示。 maxE （ r） maxE（3p1 ） maxE（ 3p2） maxE（m） （1） 其中，销售商、第三方回收商、 低碳制造商的期望利润函数分别为式 （2） 、式（3） 、式（4） 、式（5）所示。 E（r）=pq-F（x）dx-wq （2） maxE （ 3p1）=（ bm-b3p1） （k+hb3p1-b3p2） （3） maxE （ 3p2）=（ bm-b3p2） （k+hb3p2-b3p1） （4） E（ ）=（w-cm-（1- ）et） q+（？驻-bm）G（b3pi ） （5） 利用 Stacklberg 博弈理论，经过 推导，得到式（6）和式（7） 。 b=b=b=（6） k0，= （-2k+h ？驻）+3hk-h？v， 根据式（6） ， 0，0，=-0；w =？渍（c+（1-？琢）et） 。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 证明：由式（17）分别对 t 和？琢求导， 易得？坠 E（ ）/？坠 t0。 由式（14） ，易推得？坠E（ ） /？坠（？渍）0 ，说明 E（ ） 是一个凹函数，因此存在唯一的 q， 使 E（ ）最大。q由式（23）得到。 ？渍p（1-F（qs） ）- ws=0（23） 将 qs=qc 代入式（ 23） ，得到式 （24）： ws=？渍（cm+（ 1-）et） （24） 式（24）说明，正向渠道中低碳 制造商与销售商的交易是亏损的，它的 获利是依靠分享销售商的收入。 定理 7：当 b=？渍 2（2h-） （h-）？驻-k/2h （h-） 时，低碳化 再制造闭环供应链逆向渠道实现 Pareto 最优。 证明：由式（15） 、式（16）分 别对和对求一阶导数，并令 b=b， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 则 b=？渍 2 因此，再制造闭环供应链低碳化 协调运作过程中，销售商、第三方回收 商和低碳制造商的期望利润分别为： E（ ）=？渍pqF（x）dx- wq E（ ）=E （）=？n2 E（ ） ）=（1-？渍 ）pq F（x）dx+ （w-（cm+（ 1-）et）q +-？渍 2 定理 8：低碳化再制造闭环供应 链逆向渠道实现 Pareto 最优时，2 的 取值范围为： h2/（2h-）2，min1， （- E（）+（1-？渍 1（min ） ）p （qc+F（x）dx）+ （w-（c+ （1- ）et）qc+ /（k+（h-）？驻）2/（2h） ） 证明：根据 Pareto 最优条件，把 式（8）和式（25）进行比较分析，可 得出定理 8。根据式（10） 、定理 7 和定 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 理 8，可以得到结论 5 到结论 10。 结论 5：低碳再制造闭环供应链 与非低碳再制造闭环相比，低碳产品比 非低碳产品的订单数量降低了（p- （cm+ （1- ） etp-cm） ，供应链利益、 制造商利益、销售商利益都会有一定损 失，因为实际上是增加了影子制造成本， 所以在推进企业低碳减排过程中，可以 考虑设立低碳减排政府补贴，以提高低 碳减排的积极性。 结论 6：再制造闭环供应链低碳 化协调运作过程中，不仅低碳制造商的 期望利润与低碳减排能力、碳税息息相 关，而且销售商的期望利润（首先从公 式来看，影响到最优订购数量）也与此 相关（从表 3 和表 4 的灵敏度分析可以 看出） ；因此，在制定供应链低碳化运 作的内外政策时，要注意考虑整个链条 上不同利益群体的诉求。 结论 7：再制造闭环供应链低碳 化协调运作过程中，订单数量提高了， 达到了其标杆模型中低碳产品最优订购 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 数量（qs=qc ） ，开拓了市场占有率，提 高了销售量。 结论 8：再制造闭环供应链低碳 化协调运作过程中，回收价格提高了 （b=b） ，达到了标杆模型时的回 收价格，废旧产品的回收量相应增加了， 既节约了资源，又减少了环境压力。 结论 9：再制造闭环供应链低碳 化协调运作过程中，逆向渠道的低碳制 造商和第三方回收商的废旧产品交易过 程中，第三方回收商可能是亏损的（b 可能小于（b=b ） ） ，其盈利模式 是制造商对其回收成本的分担。 结论 10 ：再制造闭环供应链低 碳化协调运作过程中，由式（8）及式 （25）得出，第三方回收商的收益增加 了？渍 2（k+（h-）？驻）/（4h）- h（k+（h-）？驻）2/ 4（2h- ）2） 。 四、算例研究 假定某低碳再制造闭环供应链参 数： -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 13 Cm=18，Cr=11，p=50，h=200，k=100 ，=0.4，t=0.02，e=500，市场需求 X 服从均匀分布 XU（A，B） ， A=300，B=1 200。取 =40。 1.数值仿真研究 将以上参数代入式（10） 、式 （11） 、式（12） ，再制造闭环供应链低 碳化运作的标杆模型中，最优订单数量 qc 是 768，废旧低碳产品最优回收价 b 是 3.185，最优利润 E（c）是 18 535。当非低碳化时（此时不征收碳排 放税、不进行低碳减排治理） ，再制造 闭环供应链标杆模型中，最优订单数量 qc 是 876，废旧低碳产品最优回收价 b 不变，仍是 3.185，最优利润 E（c） 是 23 467；有关变量及节点企业利润变 化情况如表 2 所示。再制造闭环供应链 低碳化协调运作过程中，第三方回收商 和低碳制造商的博弈规律如图 1 所示， 销售商和低碳制造商的博弈规律如图 2 所示。 从表 2 可以看出，当进行碳排放 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 14 治理时，除逆向渠道的第三方回收商不 受影响外，正向渠道的制造商和销售商 均受影响；不论是非合作博弈低碳运作 决策模型，还是低碳运作标杆模型和低 碳运作协调模型，其低碳产品订购数量、 制造商和销售商效益均有所下降，验证 了本文中的结论 5；这说明对碳排放进 行治理时，产品的影子制造成本增加了。 因此，在对供应链进行碳排放治理时， 为调动积极性，可以考虑设计低碳化政 府补贴政策，以解决低碳供应链决策主 体的诉求，补偿部分损失。 从图 1 和图 2 可以看出，不论是 正向渠道的博弈还是逆向渠道的博弈， 都是一个此消彼长的协调过程，具体收 益多少，要看在供应链上的地位和影响 力。 2.灵敏度分析 当对参数 、t、 进行灵敏度分 析时，有关变量及供应链参与主体的利 益变化情况分别如表 3、表 4、表 5 所 示。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 15 从表 3 可以看出，当提高低碳减 排能力时，除了非合作博弈下低碳闭环 供应链中的交易价格 wd 和再制造闭环 供应链低碳化协调运作模型中的 ws/？ 渍 1 有所降低外，其它变量和供应链参 与主体的利益均增加。这说明，低碳净 化率的提高实际上是降低了影子制造成 本，从而使低碳再制造闭环供应链收益 增加了。 从表 4 可以看出，对碳排放加大 征税时，除了非合作博弈下低碳闭环供 应链中的交易价格 wd 和再制造闭环供 应链低碳化协调运作模型中的 ws/？渍 1 提高外，其它变量和供应链参与主体 的利益均减少。这说明，碳税的提高增 加了影子制造成本，从而使低碳再制造 闭环供应链收益降低了。 得到的结果可以看出，当废旧产 品回收市场竞争激烈时，除了非合作博 弈下低碳闭环供应链中的废旧产品回收 价格 b在某一阈值（=120）之前略 有增加（过了这一阈值后降低，注意最 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 16 大只能取到 184，因为这时回收价格 b =已经为 0） ，非合作博弈下低碳闭环 供应链和再制造闭环供应链低碳化协调 运作过程中的其它变量和节点企业的利 益均下降。根据 k+（h-）b，当竞争 激烈时，废旧产品回收量降低了，这实 际上是由于增