低碳偏好下制造商的碳政策选择研究

2021-04-23司冰倩

科技管理研究 2021年3期

司冰倩，文风

（武汉大学经济与管理学院，湖北武汉 430072）

全球变暖是人类目前共同面临的一个棘手问题，2018年全球碳排放增速较为明显，且总排放量自2010年以来创历史新高。联合国环境规划署称要实现《巴黎协定》中的目标，在接下来的10年，即2020—2030年，全球碳排放需要每年减少2.7%。而我国也是全球温室气体排放量最多的国家之一。尽管近年来我国增加对可再生资源的投资，将经济增长的重心从制造业转移到服务业，但中国的碳排放总量仍然居高不下。减少温室气体排放，尤其是二氧化碳，通过低碳发展来应对气候危机，是很多国家已经形成的共识。

为减少碳排放，世界各国采取了相应的措施，其中碳税是一项较为重要的政策。英国自2003年开始征收碳税，其燃煤发电量在总发电量中的占比从当年的40%降至2019年的3%，由此可见碳税政策很好地推动了企业的能源转型，并达到了降低碳排放的效果。不仅如此，碳税对企业的利润也有一定的促进作用。周艳菊等［1］对比了制造商在实施碳税政策前后的产品需求和利润变化，认为实现绿色转型的制造商较普通制造商更具有相对优势。而且无论是在垄断还是竞争情况下，当消费者具有环保意识，政府按最优税率征税时有助于提高社会福利［2］。王坤等［3］研究了在差异碳税下由政府主导的斯塔克伯格博弈模型，认为差异碳税能够增强企业的市场竞争力，所以企业应当加大减排方面的投入。但是有学者认为碳税虽然能够有效降低碳排放，同时也会引起经济萎缩［4］。

另外碳交易政策也有助于激励企业改进生产、追求成本最小化的减排方式。自2011年，我国已开始着手碳市场建立工作，先后将北京，天津等省市作为试点，并开展碳交易等相关工作。其中深圳于2013年带头开始实施碳交易，随后各试点省市也陆续开始运行。2019年12月，国家发改委宣布全国碳排放交易体系正式启动。《强化应对气候变化行动中国国家自主贡献》指出到2030年，我国单位国内生产总值二氧化碳排放要比2005年下降60%～65%。在实施碳交易政策后，企业的生产决策将受到碳价格和碳排放净化水平的影响。净化能力对企业而言，是约束条件，更是创造利润的途径，同时碳排放总量将会得到控制［5］。马秋卓等［6］站在整个供应链的角度，研究了在碳交易市场环境下的产品定价与产量决策问题。当企业的碳减排边际成本较低时，那么降低自身碳排放量是有利于提升利润的，尤其是在碳交易价格上涨的时候，实施减排措施才能为企业创造更大的利润空间［7］。

随着气候变化和消费者对产品环保性的关注提升，企业的生产和市场的需求也逐渐受到消费者意识的影响。焦建玲等［8］考虑消费者偏好并建立闭环供应链分散决策和联合决策两种模型，认为消费者偏好有助于提高环境效益和经济效益。黄祖庆等［9］研究了在闭环供应链之间存在竞争的情形下，消费者偏好对新产品和废旧产品定价的影响以及供应链收益的变化。徐静等［10］构建政府补贴下的闭环供应链网络均衡决策模型，研究了政府补贴和消费者低碳偏好对闭环供应链网络均衡决策的影响。杨惠霄等［11］研究了批发价和收益共享这两种契约下生产商的碳减排问题，并考虑了碳税及消费者的偏好对最优排碳率和供应链利益的影响。

目前也有学者通过对比不同碳政策来判断哪种政策更适用。Xu等［12］比较了碳税和碳交易这两种政策对企业碳排放量，利润和社会福利的影响，认为碳税政策下的社会福利并不比碳交易下的社会福利少。Liu等［13］通过比较碳限额、碳税、限额与交易这3种政策，认为碳税相对优于其他碳政策。而Hahn等［14］认为相比其他碳政策，碳限额与交易政策可以实现减排成本最小化，是减少企业碳排放的有效措施。鲁力等［15］也针对这3种排放政策进行了对比研究，认为即便碳政策不同，回购合同都可以在这些政策下实现供应链协调，并给出了不同碳政策下最优订货量和回购价格。石敏俊等［16］研究碳交易和碳税相结合的复合政策，认为该政策可以确保实现减排目标并降低减排压力和成本。但应认清，无论是哪一种碳政策，其实施都基于消费者对低碳产品认可的前提下。即适度的碳政策未必能顺利促进企业减排，只有塑造消费者的减排意识，提升对减排产品的接受度，才能有效地促进企业实施减排措施［17］。但是在研究闭环供应链时同时考虑碳税和碳交易以及消费者偏好的文献较少。熊中楷等［18］研究了在不同渠道结构下，消费者环保意识和碳税对制造商碳排放及供应链利润的影响，但是并没有纳入碳限额等其他政策进行考虑。Drake等［19］分析了碳限额与交易和碳税这两种政策对企业的技术选择和产能决策的影响，但并没有研究消费者偏好的影响，也没有给出制造商相应的碳排放策略。而且大部分文献研究落脚于整个闭环供应链的效益，而没有专门考虑到制造商在面对政府出台不同的碳政策时会做出怎样的反应？尤其是一些新兴的再制造企业应该如何选择？鉴于此，本文在考虑消费者偏好的情况下，对比研究了政府碳税和碳限额与交易政策和对制造商的影响，旨在回答制造商在不同政策下的定价、产量、碳排放量的问题，以及碳税、碳价格和碳限额变动情况下制造商的利润变化。

1 问题描述与模型假设

考虑单一制造商和零售商，制造商同时生产新产品和再制造品。设定制造商和零售商的决策过程构成一个单周期的斯塔克伯格博弈，其中，制造商为领导者，零售商为追随者。制造商根据自身利润最大化原则确定新产品和再制造品的批发价格，然后零售商根据制造商的价格决策再确定其销售价格，从而实现自身利润最大化。为方便研究，本文所用到主要数学符号列举如表1所示：

表1 主要数学符号说明

为了使研究更具备严谨性和针对性，本文参考实际情况提出以下假设：

（1）新产品和再制造品不再是同质产品，而且考虑到再制造技术有限，故再制造品的批发价和零售价均小于新产品；

（2）制造商使用原材料生产新产品的成本大于生产再制造品的成本；

（3）新产品和再制造品各有一定的市场潜在需求量；

（4）生产新产品的碳排放量大于生产再制品的碳排放量。

2 模型建立与求解

2.1 碳税模型

2.2 碳限额与交易模型

结论1～4表明，在碳税和碳限额与交易模型下，产品价格和销量都有着相同的性质，而且当政策力度，即碳税和碳价格分别在临界值以内时，便存在最佳碳排放量使得制造商利润最大化。碳限额虽然会影响企业的利润，但最佳碳排量与碳限额大小并无关联。只要还存在边际利润，追求自身利润最大化的制造商便会继续生产该产品，而边际利润取决于碳价格、减排系数、单位产品碳排放量等等，与政府设定的碳额度并没有关系。

2.3 碳税和碳限额与交易模型对比

结论7：在碳税模型中，制造商利润与碳税成反比。而在碳交易模型中，制造商利润与碳价和碳排放总额有关：（1）碳限额固定，当制造商新产品和再制造品的总碳排放量低于碳排放上限，制造商利润与碳价格成正比，当高于碳排放上限时，制造商利润与碳价格成反比；（2）碳价格固定，制造商利润与碳限额成正比。另外，当碳限额固定，且碳税等于碳价格时，碳税模型下的制造商利润变动幅度相比碳税模型较小。

证明：在碳税模型中

在碳限额与交易模型中

（2）碳价格固定

结论5～8表明，当碳税和碳价格未知时，无法直接对比得出哪种政策更适合制造商，但无论哪种政策，制造商实施减排措施总是有益的。碳限额与交易模型相对碳税模型多了一个变量：碳限额，因此其利润变化较为复杂些。但可以确定的是，当碳税等于碳价格时，碳限额与交易政策对制造商来说更有经济效益。

3 算例分析

3.1 最优碳排放量

图1 T模型下利润与单位碳排放的关系

图2 L模型下利润与单位碳排放的关系

3.2 两种模型下的批发价、零售价及产量对比

图3 T/L模型下新产品零售价

图4 T/L模型下新产品批发价

图5 T/L模型下新产品销售量

3.3 制造商利润与消费者偏好

由图6可知，当制造商实施措施达到减排效果时，消费者偏好增加，会增加对减排产品的消费，制造商的利润从而增加，而当制造商创造更多碳排放时，消费者偏好会促使消费者减少对该商品的消费，其利润与消费者偏好成反向变化关系。

图6 、τ 与制造商利润的关系

3.4 制造商利润与碳税/碳价格

如图7，在碳税模型中，制造商利润与碳税成反向关系。而在碳交易模型中，设定企业实施减排措施，其效果为：而当政府给定的碳限额，如图所示，当制造商生产新产品和再造品的碳排放量低于给定配额时，随着碳价格的上升，新产品和再造品的批发价上升，产量有所下降，但是制造商可以将多出来的碳额度以更高的价格出售给其他企业，从而保证其利润呈上升趋势；而当政府给定的碳限额，制造商碳排放量高于给定配额，随着碳价格的上升，制造商不得不花更高的成本从其他企业购买碳排放量，其利润呈下降趋势。另外，对比图7和图8，当碳税和碳价格处于同一水平时，碳税模型下的制造商利润变化幅度要比碳交易模型明显一些。而根据图9，当碳价格固定，碳限额增加时，制造商受碳政策的拘束减弱，其利润呈上升趋势。