碳交易政策下汽车供应链减排成本分担合作研究

莫时平 廖志高 郭晓炜

摘    要：在碳交易政策下考虑消费者补贴因素的影响，以由单一制造商低碳技术研发和单一经销商产品促销组成的二级汽车供应链为对象，研究低碳技术研发成本和促销成本的分担问题.首先分析了供应链分散决策和集中决策的减排决策，证明集中决策优于分散决策能实现供应链的帕累托改进.在此基础上，提出了3种不同成本分担合作方式（低碳技术研发分担合作、促销分担合作和成本互担合作）探究其对供应链节点企业和供应链整体的减排策略的影响.研究表明：低碳技术研发分担合作和促销成本分担合作能提高供应链利润和减排量.成本互担合作相较于其他两种方式在满足一定条件下更能体现供应链经济效益和环境效益的最大化，实现帕累托最优.

关键词：汽车供应链;碳交易;减排成本分担;消费者补贴

中图分类号：X196;F062.4        DOI：10.16375/j.cnki.cn45-1395/t.2019.03.013

引言

随着制造业的快速发展以及全球经济全球化的进程加快，CO2为主的温室气体引起的全球气候变暖危及人类生存环境.2019年联合国在气候变化大会上通过了《哥本哈根协议》标志着全球进入了低碳经济时代.低碳经济的发展同时不可避免地影响了企业的正常运营环境.有学者研究发现，考虑低碳约束的外部环境因素对物流效率有显著影响[1].为了激励企业减排和促进经济与环境的协调发展，中国自2011年起在全国范围内先后开展了7个碳交易试点工作，到2017年已正式啟动全国发电行业的碳排放权交易市场[2].

汽车工业作为国民经济中不可或缺的一部分，在推动国民生产总值的高速增长的同时也对社会造成了很大的负面影响.据科学研究发现，汽车行业已成为中国重要的碳排放污染源.因此，汽车行业的低碳可持续发展对我国实现减排目标有着重大意义[3].中国于2010年开始实施汽车节能补贴政策，凡是消费者购买指定的节能汽车都能得到一定的补贴.有学者研究发现，政府对消费者购买节能汽车的补贴可以提高销量，而且补贴额度越高，供应链绩效越好[4].2012-2016年中国低碳经济市场调查及投资发展分析报告中表明，有超过60%的汽车消费者具有一定的环保意识，更愿意购买低碳环保的节能汽车，政府对消费者购买低碳汽车补贴扩大了节能汽车的市场需求.在现行的碳交易政策中，政府只把达到一定排放量门槛的核心企业纳入控排体系，而对于其所在的供应链上下游的数量广泛、排放总量可观的非控排企业则无法监管[5].汽车供应链中的制造商和消费者分别在生产和使用过程中产生的CO2是汽车碳排放的两个重要来源[6-7].而其传统的减排手段主要依靠汽车制造商通过低碳技术研发，即改进汽车生产工艺和汽车发动机性能来降低汽车在生产和使用的过程碳排放.在碳交易政策约束下，面对减排成本的压力，只靠单个企业自身的努力进行碳减排是不够的，只有通过汽车供应链节点企业之间的紧密合作，才能有效地实现最终的碳减排目标.在此基础上也有不少学者从消费者补贴和汽车行业定价决策方面研究了供应链上的减排问题.杨仕辉等[8]研究了由单制造商和单零售商组成的二级低碳供应链，构建了两种由制造商主导的有无消费者补贴的分散决策和集中决策Stackelberg博弈模型.分析了消费者补贴对供应链定价决策和减排决策的影响.研究表明，消费者补贴满足一定条件时能降低供应链整体的碳排放和实现供应链的协调.王金宵[9]在碳配额交易政策下以汽车制造商和经销商组成的二级供应链为研究对象，运用Stackelberg博弈理论建立了汽车供应链产品定价博弈模型和提出两种汽车供应链利益协调机制.研究发现，两种汽车供应链利润协调方案能使供应链减排和利润达到帕累托最优.

本研究利用博弈论相关理论，在碳交易政策下建立基于消费者补贴的汽车供应链减排成本分担博弈模型，考虑消费者补贴因素，分析汽车供应链减排成本分担问题为汽车供应链找到合适的分担方式和探析碳排放政策和消费者补贴对汽车供应链减排决策的影响.

1    问题描述和基本假设

1.1   问题描述

在碳交易政策约束下，考虑消费者补贴的影响，以由单制造商进行低碳技术研发和单经销商进行产品促销的二级汽车供应链为对象，研究低碳研发技术和产品促销的成本分担问题，如图1所示.制造商是控排核心企业，政府免费分配给制造商的碳配额总量[E]，制造商通过引进新技术改进汽车发动机和生产制造工艺等手段来选择减排量[e]来应对政府和市场的压力.经销商为非控排企业，距离消费者更近，能及时发现消费者对低碳汽车的低碳敏感度，选择促销努力水平[x]，提高产品销量.

1.2   基本假设

1）汽车供应链成员之间信息共享，且制造商生产单一汽车产品来满足经销商的市场需求.

2）政府为了推动汽车行业的低碳可持续发展，对购买节能汽车的消费者实施补贴政策.为不失一般性，本研究将单位汽车产品补贴与企业减排量之间的关系设定为： [u=es].其中u、s分别表示政府补贴消费者购买汽车额度、单位减排量补贴额度.

3）制造商的低碳技术研发成本为[βe2/2]，经销商促销成本为[θx2/2]，为简便计算，令[β=θ=1].其中， [β]——制造商的减排难度系数，[θ]——经销商的促销难度系数.

4）在现实汽车经销商经营中，零售价不会频繁变动，具有一定稳定性，为简化模型计算，假设汽车零售价固定，市场需求量受到减排量、消费者补贴补贴额和促销努力水平的影响.即汽车供应链的需求函数为[Q=a+be+cu+dx]，其中[a、Q]分别表示进行减排和产品促销前、后的潜在需求.[b、c、d]分别为减排量、消费者补贴额、促销努力水平对市场需求的敏感系数.

2    分散决策

在分散决策下，制造商和经销商分别独自对减排量和促销努力水平进行决策，其利润函数分别为（m代表制造商，r代表经销商）：

其中，[p]——碳交易市场上碳指标价格;[α]——制造商初始（减排前）单位碳排放量.[w、h]——制造商、经销商的边际利润.

定理1  制造商对减排量和经销商对促销努力水平的均衡解为（为简化表达式，用A，B代替相同的表达式）

3    集中决策

在集中决策下，以汽车供应链整体利润最大化为目标函数，求制造商的减排量和经销商的促销努力水平均衡解.汽车供应链的利润函数为：

由定理3可知，汽车制造商在集中决策下的最优决策比分散决策的最优决策减排量更大，且集中决策比起分散决策能使制造商、经销商和供应链整体获得更大的利润.为分担汽车制造商单独减排承受的压力、为提高汽车制造商减排的积极性，同时避免经销商“搭便车”现象，本研究考虑制造商与经销商低碳技术研发成本分担合作、促销分担合作及成本互相分担合作3种合作方式来使汽车供应链实现帕累托改进.

4    低碳技术研发成本分担合作模型

汽车经销商是供应链中主导者，制造商为跟随者.在汽车销售市场中，消费者对低碳节能汽车有一定的偏好，汽车经销商作为供应链中的核心企业，为了扩大市场需求，增加减排量以提高经销渠道的销售量，会考虑分担一部分汽车制造商的减排投资成本，设其分担率为[λr]（1>[λr]>0）.而汽车制造商再根据经销商的低碳技术研发成本分担率对减排量进行决策，则汽车制造商和经销商的利润函数为：

定理4  当制造商的边际利润w，碳交易价格p，消费者补贴额度经销商的边际利润满足[1/2]˂[B/A]˂1时，制造商的最优减排量、经销商的最优促销努力水平和低碳技术研发成本分担率分别为：

5    促销成本分担合作模型

汽车制造商是供应链中主导者，经销商为跟随者.制造商为谋取更大的利润，通过批发渠道发现经销商对汽车产品的的促销努力水平能刺激消费者的购买需求.为促使经销商投入更大的促销成本到汽车产品中，激励经销商提供促销努力水平，增加产品的销售量，拉动供应链的需求，制造商会考虑分担一部分经销商的促销成本，设其分担率为[λm]（1>[λr]>0）.而经销商不考虑分担制造商的低碳技术研发成本.则制造商和经销商的利润函数如下：

6    成本互担合作模型

为了最大程度提高供应链整体的销量，增加供应链中下游的合作水平激发供应链协调能力，以此最大限度提高供应链的利润，制造商和经销商将考虑相互分担对方的成本即制造商分担促销成本，经销商分担低碳技术研发成本.此时[λm]和[λr]分别表示制造商和经销商对低碳技术研发成本和促销成本的分担率且制造商和经销商的利润函数如下：

7   模型比较分析

结论1表明：在4种分担合作方式中，供应链整体、制造商和经销商的利润都随着单位减排量补贴额度和促销努力水平敏感系数的增加而增加.这主要由于消费者通过各种经销商促销活动和环保意识的增强，消费者对低碳汽车产品的敏感度增强，在购买汽车产品时更愿意为低碳汽车买单，从而增加了其市场的销售量，促进供应链节点企业的利润增加.低碳技术研发分担和促销成本分担合作比起分散决策能提高制造商的减排量和经销商的促销努力水平，然而成本互担合作既能提高制造商的减排量又能提高经销商的促销努力水平，增加供应链绩效.

结论2表明：1）不管是供应链整体、制造商还是经销商，无论促销努力水平系数如何变化，成本互擔合作下获得的利润始终大于其他3种方式而分散决策获得的利润最小.这表明成本互担合作在满足一定条件下是供应链企业最优的成本分担合作方式且无论何种成本分担方式都优于供应链企业分散决策;        2）当促销努力水平敏感系数大于一定比例时，经销商、制造商和供应链整体利润将由低碳研发成本分担方式大于促销成本分担方式转变促销成本分担方式大于低碳研发成本分担方式.这说明了对于经销商、制造商和供应链整体而言，只有当促销努力水平系数增加到一定比例时，他们才愿意接受促销成本分担合作.

8    数值分析

为了更直观的反映在不同的分担合作方式下消费者补贴和产品促销对汽车供应链的影响，验证模型的合理性和有效性.基本参数设置如下：

单位减排量补贴额度s对供应链的影响如图2所示.通过图2可知：

1）在4种分担合作方式中，供应链整体、制造商和经销商的利润都随着单位减排量补贴额度的增加而增加.这主要由于消费者补贴间接地降低了消费者购买汽车的成本，增加了市场的需求，从而实现了企业利润的增加.

2）不管是供应链整体、制造商还是经销商，无论单位减排量额度如何变化，成本互担方式下获得的利润始终大于其他3种方式而分散决策获得的利润最小.这表明成本互担方式在满足一定条件下是供应链企业最优的成本分担合作方式且无论何种成本分担方式都优于供应链企业分散决策.

3）当单位减排量补贴额度大于一定比例时，经销商和供应链整体利润将由促销成本分担方式大于低碳研发成本分担方式转变为低碳研发成本分担方式大于促销成本分担方式.而低碳研发成本分担下制造商的利润始终大于促销成本分担方式下的利润.这说明了对于制造商而言随着单位减排量补贴额度的增加，其更偏向于低碳研发技术分担合作以此降低其减排成本和投资风险.然后对于经销商和供应链整体而言，只有当单位减排量补贴额度增加到一定比例时，他们才愿意接受低碳减排成本分担合作.

4）在3种分担合作方式和分散决策中减排量随着单位减排量补贴额度的增加而增加，且[e*5]=[e*3]˃ [e*4]=[e*1].

9    结论

在碳交易政策下该文以单制造商研发低碳技术和单经销商产品促销的汽车供应链为对象，研究了汽车供应链成员应对单个制造商进行减排情形下如何进行成本分担的问题.该文先分析了分散决策和集中决策下汽车供应链最优决策变量，以及其对供应链成员和整体利润的影响.研究结果表明集中决策下汽车供应链比分散决策更能提高制造商的减排量和经销商的促销努力水平，也能提高供应链成员的收益.为此提出了低碳技术研发成本分担、促销成本分担和成本互担的3种分担合作方式，分别构建博弈模型来分析均衡解.研究表明3种成本分担方式在满足一定条件下都能提高供应链及各个成员的利润和促进供应链减排，实现帕累托改进.且在成本互担合作方式下供应链及其成员的利益、减排量和促销努力水平都比另外两种分担合作方式要高;减排量和促销努力水平分别与消费者补贴和促销努力水平敏感系数成正向关系;促销成本分担合作能提高经销商的促销努力水平，但并不能提高制造商的减排量;而低碳技术研发合作能提高制造商的减排量却不能提高经销商的促销努力水平.因此，对企业而言，若汽车制造商为核心企业，应主动按照自身情况分担经销商一部分促销成本，以此来提高供应链上下游的收益，提高了供应链系统的稳定性.反之汽车经销商处于核心地位，也应该积极分担制造商的低碳技术研发成本，以使双方获益.然而在现实中，汽车供应链中制造商和经销商处于平等地位的情况比较常见，对此，该文提出了制造商低碳研发成本和经销商促销成本互担的合作方式，使得汽车供应链绩效达到最大化，实现汽车供应链帕累托最优.对政府而言，相关部门根据减排目标可适当提高消费者补贴额度，刺激市场活力，从而提高制造商减排和经销商进行产品促销的积极性.

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[9]     王金宵. 碳配额交易机制下汽车供应链产品定价及利益协调研究[D].北京，北京交通大学，2017.

Abstract： Considering the influence of consumer subsidies under the carbon trading policy， this paper studies the sharing of the research and development costs of low-carbon technologies and promotion costs in the two-level automobile supply chain composed of the research and development of low-carbon technologies by a single manufacturer and the promotion of products by a single dealer. Firstly， the emission reduction decisions of supply chain decentralized decision-making and centralized decision-making are analyzed. It is proved that centralized decision-making is better than decentralized decision-making to realize pareto improvement of supply chain. On this basis， three different ways of cost-sharing cooperation （research and development of low-carbon technology， promotion and cost-sharing cooperation） are proposed to explore their impact on the emission reduction strategies of nodal enterprises in the supply chain and the supply chain as a whole. Research shows that sharing cooperation in R&D and promotion of low-carbon technologies can improve supply chain profit and emission reduction. Compared with other two methods， cost-sharing cooperation can better reflect the maximization of economic and environmental benefits of the supply chain under certain conditions and achieve pareto optimization.

Key words： automobile supply chain; carbon trading policy; emission cost sharing; consumer subsidy

（責任编辑：黎  娅）