考虑消费者低碳偏好和碳税的供应链企业决策研究
2018-01-15郎玮
郎玮
摘要：本文将研究由单供应商与单制造商构成的单周期供应链。充分考虑消费者的低碳偏好，分别建立有无碳税政策影响的决策模型，提出各企业的定价和碳减排策略。通过分析模型，探究了低碳偏好系数、碳税税率对于制造商决策的影响。研究发现碳税和消费者低碳偏好的增加可以在一定程度上减少产品的单位碳排放量，利润却有不同幅度的下降。
Abstract： This paper studies the single-cycle supply chain composed of single-supplier and single-manufacturer. Taking full account of the low-carbon preferences of consumers， this paper respectively establishes a decision-making model with or without the impact of carbon tax policy， puts forward the pricing of enterprises and carbon emission and reduction strategy. By analyzing the model， the influence of low-carbon preference coefficient and carbon tax rate on manufacturer's decision-making is explored. The study found that the increase of carbon taxes and consumer low-carbon preferences can reduce the unit's carbon emissions to a certain extent， but reduce the profits in a different rate.
关键词：消费者低碳偏好；碳税政策；企业决策
Key words： consumer low-carbon preference； carbon tax policy； business decision-making
中图分类号：F274；F275 献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）01-0090-03
0 引言
人类赖以生存的环境正饱受自然灾害的威胁，已经影响到正常的生存和发展。研究表明造成气候变暖的因素大多数是由于人类的行为，必须采取措施进而解决其不利影响。各国政府出台了相关的行政干预政策和市场约束手段来控制企业的碳排放量。在强制企业减少碳排放方面，碳税是一个符合企业成本效益的政府政策[1]。我国借鉴其他国家实施碳税的成功经验，采取了相应的法规措施，为制造企业发展低碳经济奠定了良好的基础。加大碳税政策的实施，无疑对于企业的管理产生了前所未有的挑战，不仅要考虑利润最大、成本最小等目标，同时还要考虑最终产品的碳排放量以及企业在供应链中的经营决策问题。调查显示消费者的环保意识已得到了大幅度的提升，低碳产品颇受欢迎[2]。消费者不仅关心所购买商品的性价比，而且注重所包含的碳排放量，并且愿意为碳减排而支付额外的费用。产品的碳排放量正在影响消费者对于产品的需求，这也是企业在拟定生产经营规划时必须加以斟酌的问题。作为碳减排的一种重要经济手段，碳税政策受到广大学者的认可，认为其可以提高企业间的竞争成本[3]。王坤[4]在研究碳税政策影响下企业决策时，将社会福利最大化作为重要目标。Hesieh et al[5]建立了需求不确定条件下多供应商和单制造商的供应链定价和数量决策模型。不同的参数对供应链成员的影响也进行了先前分析。Ji et al[6]建立了具有碳税政策和消费者低碳偏好的双渠道零售供应链的碳减排决策模型。由研究成果可以发现，考虑消费者低碳偏好在企业决策中的作用已经相对完善。但是大部分研究假定产品需求与碳排放量无关。在现实当中，低碳偏好的增加会影响产品的效用函数和需求曲线，进而影响到制造企业的经营决策。因此，在碳税政策下，研究考虑消费者低碳偏好的企业运作具有重要的现实意义。
1 模型构建
1.1 参数设定 参考文献[7]，假定D=d-KPP-KEE（d，KP，KE≧0），消费者不仅要求产品具有高质低价的特性，还要求其具有更少的碳排放。d为整体市场需求；KP为产品价格受需求的影响系数；P为产品价格；KE为消费者对于产品碳排放量的偏好系数；E为单位碳排放量，它的大小直接影响消费者的效用，从而影响产品的市场需求D。从供应商处购买的原材料单位碳排放量为E0，而最终产品為E（0 1.2 无碳税政策的模型 制造商在生产产品时不受碳排放政策的限制，供应链上的各成员秉承自身利益最大化的原则进行决策。由于市场仍存在一部分偏好低碳产品的消费者，所以制造商为了响应这部分市场需求，通过加大减排手段来降低产品的碳排放。 1.2.1 制造商的利润函数为∏m（P，E）=（P-CW-CM）D-PS（E0-E）2 （1） 化简得：=-2KP<0；=-2PS<0；==-KE 当Hessian矩阵负定，即PS>KE2/4KP时，最优价格，最优单位碳排放量存在且唯一。
令一阶导等于0，联立求解方程：
最优价格P*=
最优单位碳排放量E*=
将最优解代入利润函数，得到制造商的最大利润
∏M*（P*，E*）=
1.2.2 供应商的利润函数为∏s（CW）=（CW-CS）D（2）
将最优价格和最优单位碳排放量代入公式（2）中，可以得到供应商的新利润函数为
∏'s（CW）=（3）
化简求解得：
=；
=
因上文已假设4KPPS-KE2>0，故二阶导小于0，存在最优供应商批发价格且唯一。
令一阶导等于0，可得最优供应商批发价格
CW*=
将最优解代入公式（3）中，可得供应商的最大利润为
∏*s'（CW*）=
所以当PS>KE2/4KP时，无碳税政策影响下制造商的最优价格、最优单位碳排放量；供应商的最优批发价格都存在且唯一，进而得到各自的最大利润。
1.3 碳税政策影响的模型 碳税政策是指政府对企业生产产品过程中所释放的二氧化碳排放量征收一定比例的碳排放税，假设这部分费用需要由制造商承担。
1.3.1 制造商的利润为
∏M（P，E）=（P-CM-CW）D-PS（E0-E）2-PtED（4）
化簡可得：=-2KP<0；=-2（PS-KEPt）；==KPPt-KE；当PS>KEPt且PS>（KPPt+KE）2/4KP，存在最优价格、最优单位碳排放量且唯一。
令一阶导等于0，求解可得：
最优价格P1*=
最优单位碳排放量
E1*=
将最优解代入公式（4），可得最优利润为
∏M*（P*，E*）=
1.3.2 供应商的利润函数为∏S（CW）=（CW-CS）D（5）
将最优价格和最优单位碳排放量代入公式（5），可得供应商的最新利润
∏'S（CW）=（6）
因二阶导小于0，存在最优价格、最优单位碳排放量且唯一。
令一阶导等于0，可得最优批发价格
CW1？鄢=
将最优解代入公式（6），供应商的最优利润为
∏*s'（CW*）=
所以当PS>KEPt时，碳税政策影响下制造商的最优价格、最优单位产品碳排放量；供应商的最优批发价格存在，进而得到各自的最大利润。
2 数值分析
由上文可知，无碳税政策影响下制造商最优单位碳排放量E*，碳税影响下最优单位碳排放量E1*。化简E1*=，4KPPS-KE2>（4KPPS-KE2）-KPPt（2KE+KPPt），故1/（4KPPS-KE2）<1/[（4KPPS-KE2）-KPPt（2KE+KPPt）]
由题设可知D=d-KPP-KEE>0，P>CM+CW。所以d-KPP>0，d-KP（CM+CW）>0，即[KP（CMKE+4PSE0+CWKE）-dKE]-KPPt[d-KP（CM+CW）]<[KP（CMKE+4PSE0+CWKE）-dKE]故E>E1，表明实施碳税政策，在一定程度上可以降低企业产品的碳排放量。
为了更加清晰地展现不同参数对供应链中制造商各决策的影响变化，拟对以下参数进行敏感度分析。令d=100，KP=2，PS=3，CM=1，CW=2，E0=10。
2.1 无碳税政策约束情况 令KE∈[1，2]，图1为低碳偏好系数KE对制造商决策的影响。
由图1可知，随着系数KE的增加：①最优价格先下降后上升。在市场初期，当前产品不能满足消费者的低碳需求，只能通过降价来刺激消费。随着低碳经济进程的推进，制造商不得不投入减排技术来进行产品转型，通过提高售价对消费者进行营销刺激，来增加收益。②最优单位碳排放量逐渐降低。在没有碳税政策的敦促下，制造商同样会考虑消费者低碳偏好的市场需求，尽可能地采取减排措施来降低产品的碳排放。③利润却不断下降。制造商为了响应低碳产品市场的需求，会通过投资减排来革新产品，这无疑增加了成本，短期内如果不合理制定决策，收益不太乐观。
2.2 碳税政策约束情况 制造商的决策不仅受市场中消费者的低碳偏好系数KE影响，还受政府制定的碳税税率Pt约束。令KE=1，Pt∈[0.3，0.5]，图2为碳税税率Pt对制造商决策的影响。
由图2可知，随着税率Pt的增加：①最优价格先升高再降低。初期企业会选择减少产量来降低总碳排放量。市场中产品产量下降，价格相应地有所提高，可是价格战不是长久之计，所以制造商最终还是会采取行动加大自身的碳排放力度，从而提高产量，价格会出现回弹的趋势。②最优单位碳排放量不断降低，效果显著。碳税税率的增高，迫使制造商必须采取减排投资来降低产品的碳排放量，满足市场的需要，响应国家的号召。③最大利润有所下降。制造商采取减排手段，无疑增加企业的生产成本，加上低碳产品暂时没有大肆追捧时，企业会出现收益下降的情况。
给定税率Pt=0.44，低碳偏好程度KE对制造商决策的影响结论与无碳税政策时一致。
3 结论
本文考虑消费者低碳偏好的前提下，构建有无碳税政策影响的一对一供应链模型，对两方的价格、减排策略等信息展开研究。政府碳税和消费者低碳偏好的增加可以降低制造商的单位产品碳排放量，只是实施碳税时碳减排效果更显著，这为政府制定合理的碳税政策提供借鉴。企业受市场波动和政策影响会采取减排手段来降低产品的碳排放，由于减排投资成本较高，所以不论有无碳税政策的影响，制造商的利润都是下降的，但降幅不同。
对于供应链中制造商的决策进行分析并初步指导实践，为今后进一步研究供应链上下游企业间的协调问题提供借鉴。但仅考虑一对一的供应链模型，实际供应链环境多为一对多、多对一、多对多等结构；没有进行案例实证分析，结论缺乏说服力。
参考文献：
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[6]Ji， J.， Zhang， Z. Carbon emissions reduction decisions in the retail-/dual-channel supply chain with consumers' preference[J]. Journal of Cleaner Production，2017，（141）：852-867.
[7]熊中楷，张盼，郭年.供应链中碳税和消费者环保意识对碳排放的影响[J].系统工程理论与实践，2014，34（9）：2245-2252.endprint
