基于历史基准线混合法的供应链决策研究

作者简介:
丁翔,中国矿业大学经济管理学院博士研究生,研究方向:供应链管理;王文宾(通讯作者),中国矿业大学经济管理学院教授,博士,博士生导师,研究方向:供应链管理;张子豪,中国矿业大学经济管理学院硕士研究生,研究方向:供应链管理;毛展鹏,中国矿业大学经济管理学院硕士研究生,研究方向:供应链管理;肖莹,中国矿业大学经济管理学院硕士研究生,研究方向:供应链管理;仝鹏,中国矿业大学经济管理学院副教授,博士,硕士生导师,研究方向:工业工程与管理(徐州 221116)。

原文出处:
工业技术经济

内容提要:

本文在碳限额与交易机制下,根据历史基准线混合法确定初始配额,构建由单制造商和单零售商组成的二级供应链,分别建立了供应链进行集中式决策和分散式决策两种模型。研究发现:相较于分散式决策,集中式决策的供应链会有更高的产量和减排率以及更大的利润;分散式决策模型中排放量与可变配额比例呈正相关,而在集中式决策模型中若减排成本系数较大则两者正相关,若减排成本系数较小则两者负相关,若减排成本系数适中则排放量随可变配额比例的增大先增加后减少;在两种模型中,可变配额比例对均衡的产量、减排率、消费者剩余等都有正向影响。


期刊代号:F14
分类名称:物流管理
复印期号:2023 年 10 期

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       近年来全球气候变暖的趋势持续加剧,日益威胁到人类的生存与发展。碳排放作为导致气候变暖的重要原因之一,已成为国际社会普遍关心的问题。减少碳排放量已经成为当下全球共识,各国都已经采取措施。2020年1月15日欧盟通过《欧洲绿色协议》(European Green Deal),就更高的减排目标达成一致,共同承诺2030年温室气体排放要比1990年减少50%~55%,到2050年实现碳中和。2020年9月,习近平主席在联合国视频大会上提出:“采取更加有力政策与措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”。自2005年《京都议定书》生效以来,各国制定了一系列的碳排放政策,如碳税、碳限额交易等。目前世界各国普遍采用的碳限额与交易机制被认为是有效的方法,其操作过程为:政府给企业制定当期的免费初始配额,如果扣除实际排放量后有多余配额可以出售,如果企业实际排放量超过免费配额则需要到碳市场购买超出的部分。当前有3种常见的初始免费配额分配方式:历史法、基准线法和历史基准线混合法[1]。历史法是根据企业历史的排放量决定其当期的免费配额,也被称为祖父法(Grandfathering Mechanism)。基准线法是将同行业内企业的单位产品排放按从小到大排序,选取某企业的单位排放作为行业基准排放,分配的配额为企业产量与行业基准单位排放的乘积。历史基准线混合法确定的配额为历史法与基准线的加权,权重之和为1。在碳限额与交易机制下,企业可以通过投资碳减排技术来降低单位产品的排放,这会导致生产成本的增加,从而对公司的运营成本产生直接影响。然而,碳减排有利于降低企业碳履约成本,并提高环保型消费者的效用函数,从而提高消费者对于该产品的支付价格[2,3]。英国的零售商——乐购(Tesco)最早在产品上贴“碳标签”,将全生命周期产生的温室气体以量化指数告知消费者,受到环保型消费者的广泛欢迎。当前越来越多的消费者开始关注产品的环保属性,根据德勤发布的《2023中国消费者洞察与市场展望白皮书》,超过60%的消费者愿意为绿色产品支付溢价。因此,在碳配额与交易机制下,企业如何选择减排战略成为当前学术界研究的热点。

       目前,很多学者对碳限额与交易机制下的减排策略进行了研究。Xu等[4]在碳限额与交易机制下,利用Stackelberg博弈研究制造商和零售商组成的供应链的生产与减排决策,发现随着碳配额价格的增加,最佳生产量(最佳减排水平)首先减少(增加),然后保持不变。Zakeri等[5]通过比较碳排放权交易政策和碳税政策对供应链的影响,发现碳排放权交易政策可以实现更好的减排效果与服务水平。邹清明等[6]在碳限额与交易机制下,研究了由公平关切制造商和公平关切零售商组成的低碳供应链的最优定价和碳减排率等决策。陈晓红等[7]构造单制造商和单零售商组成的供应链,研究了供应链集中式决策和分散式决策下碳交易价格对供应链的影响,研究发现碳交易价格对最优单位排放的影响与减排成本有关。骆瑞铃等[8]针对单制造商和单零售商组成的供应链,考虑供应链碳减排技术投资与否两种情形,探讨了消费者碳足迹敏感系数、碳限额及碳减排成本系数对供应链成员最优决策及减排效果的影响。杨磊和郑晨诗[9]基于碳交易机制针对由单制造商和单零售商组成的两级供应链,建立了4种不同渠道结构的供应链分销模型,并采用逆向归纳法得到不同渠道结构下企业的最优定价决策、减排决策以及最优利润。谭春桥等[10]针对由制造商和零售商组成的双渠道供应链,考虑制造商的损失厌恶行为,以制造商 Shapley值为参考点,构建损失厌恶型双渠道供应链决策模型,研究结果表明:集中式决策下减排水平和供应链利润都高于制造商风险中性分散式。

       以上文献都假设初始配额为外生变量,认为初始配额是通过历史法确定的,也有部分文献研究了基准线法对供应链的影响。Ji等[11]考虑了由制造商与零售商构成的线上和线下供应链,比较基于历史法与基准线法确定初始配额的博弈模型,研究发现基于历史法对低碳排放的企业有利,而基准线法对高碳排放的企业有利。巫瑞等[12]分别基于历史排放法和基准法两种碳配额分配方式构建碳减排费用不同承担模式的博弈模型,研究发现历史排放法下产品碳减排努力程度、零部件单位价格、单位产品零售价格和销售量均低于基准法。

       本文与上述文献的差异之处在于将历史基准线混合法引入到供应链中,研究其对供应链生产与减排决策的影响。本文基于单制造商和单零售商组成的二级供应链,构造集中式决策和分散式决策两种模型,并对比和分析两种模型的均衡结果,并探究可变配额比例、消费者的低碳偏好和减排成本系数对供应链的影响,旨在为政府选择配额分配方式提供借鉴和企业运营提供参考。

       1 问题描述与假设

       1.1 问题描述

       在由单制造商和单零售商组成的二级供应链中,制造商负责生产产品,并以批发价格出售给零售商,而零售商再以零售价格出售给消费者。制造商在生产时会产生碳排放,同时其可以选择投资减排技术,从而降低产品的单位排放量。而零售商产生的碳排放仅包含对于产品的运输等,可忽略不计。故不考虑零售商碳排放履约,而制造商的初始配额由历史基准线法确定。消费者对产品的需求与零售价格有关,并且消费者愿意为低排放的产品支付更高的价格[13,14]。供应链有两种不同决策模式:集中式决策与分散式决策。集中式决策情形下,制造商与零售商视为自产自销的企业,两者目标都是整体利润最大化,故不存在博弈行为。现实中有一些企业进行自产自销,如特斯拉和理想等新能源汽车厂商实施直营店销售模式。分散式决策情形下,制造商与零售商追求自身利润最大化,如奔驰、本田等传统汽车厂商实施授权销售模式。本文考虑供应链进行集中式决策与分散式决策的两种情形,构建了两个模型,上标B表示集中决策模型,上标C表示分散决策模型。

       本文参数符号如表1所示。

       1.2 基本假设

       (1)分散式决策中,制造商与零售商进行Stackelberg博弈,制造商为博弈的主导者。

       (2)制造商实际排放量是关于产品产量的线性函数,进行减排后的排放量满足:

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