碳限额与交易下木质林产品供应链内部融资机制

宋 烨，彭红军，孙铭君

(南京林业大学经济管理学院，江苏 南京 210037)

由于营林主体生产周期较长，且极易受到自然灾害的影响，加上缺乏合适的抵押品，通常都面临着融资难、融资贵的问题，贷款规模和期限均无法匹配其当前的生产经营活动[1-3]。即便是具有一定规模的上市农林企业，融资方式也多局限于股权融资和债务融资，融资效率受到极大限制[4-5]。长此以往，不仅会给营林主体的经营带来困难，还会影响林业的发展进程。近年来，随着全球气候变化加剧，森林和木质林产品的固碳能力日益得到重视，并成为应对气候变化问题的重要措施[6-7]；随着《京都议定书》的签订，碳汇的生态价值和经济价值得到了肯定，学术界和实践界对于在农业和林业中使用碳融资也产生了浓厚的兴趣[8-11]。有证据表明，碳汇价值对木材价格的贡献度达15%，木材收益与碳汇价值不仅不矛盾，还具有显著的正向关系，但当前的木材价格并未包含碳汇的价值属性，使得木材收益未达到其应有的水平[12]。以安吉县CCER竹林经营碳汇项目为例，该项目的实施不但给农户带来了额外的碳汇收益，而且传统竹材、竹笋的销售收益大幅提高，在发挥林业缓解气候变化作用的同时，还实现林农的多重增收，极大调动林农的生产积极性[13]。

与此同时，营林企业下游的诸多木质林产品制造企业，如用材加工企业、造纸企业、木家具制造企业等，其碳排放水平较高，对环境造成的负面影响较大[14-16]。从木质林产品类型来看，木家具、纸制品、木制品和印刷品这四类深加工产品不管是碳足迹总量还是单位碳足迹强度均很大，将是未来碳减排的重点对象。此外，木材资源开采过程往往也伴随着高碳排放的特征，主要因为这一过程中化石燃料开采工业、金属冶炼工业等木质林产品产业链外行业的参与[6]。随着各国对碳排放的要求日益严格，碳交易市场的覆盖范围不断扩大，木质林产品制造企业承担减排任务将是大势所趋[17]。

综上可知，在碳限额与交易政策的新背景下，木质林产品供应链将同时面临着机遇与挑战，一方面上游营林主体可通过出售经认证的林业碳汇提高收入，减轻其资金压力；另一方面下游木质林产品制造商将面临碳限额的限制，减排成本将成为其生产过程中的重要成本。营林主体不仅能够生产木材为制造企业提供原材料，还能生产并出售符合认证标准的林业碳汇，以帮助制造企业满足低碳生产的要求[18]。

在一般供应链中，已有关于供应链内合作减排机制的探索。研究表明，在碳限额与交易政策下，通过供应链内部合作减排可以实现利润增长和减少碳排放的双重目标[19-21]。尤其是当消费者明显具有低碳偏好时，制造企业出于风险规避，对于减排投资的意愿大大增加，在供应链中积极开展合作减排。较高的合作水平和合适的融资方式可以提高供应链整体利润水平和制造企业的减排效率[22-24]。然而，实行技术减排的成本较高、难度较大，对于面临碳排放约束的制造企业尤其是一些规模较小的企业而言存在资金和技术的双重门槛。因此，有学者考虑将林业碳汇作为一种重要的碳中和手段帮助承担减排任务的企业完成碳减排目标。因为与技术减排相比，林业碳汇具有低成本、易施行、高效益的特点。

因此，本研究将特殊的木质林产品供应链作为研究对象，其中木质林产品供应链的供应商(即营林企业)经营用材林和碳汇林，用材林可定期采伐，从而向制造企业供应木材等原材料；碳汇林不可被采伐或利用，在满足相关交易标准的基础上，产生的林业碳汇转化为可在碳市场上交易的碳信用额，从而为下游制造企业提供一种更为经济、容易实行的减排措施，满足其减排需求。基于此，本研究分析林业碳汇融资的可行性并设计预付款内部融资机制。通过Stackelberg博弈模型，分析政府给予营林主体碳汇林经营成本的补贴系数、碳排放限额、制造企业技术减排成本系数等对供应链双方决策变量的影响，重点研究木材价格折扣率、碳汇价格折扣率对供应链双方利润和整体利润的影响，并与银行贷款融资下的最优策略及利润进行比较。

1 内外部融资机制下木质林产品供应链的最优策略

1.1 基本假设

1)在碳限额与交易机制下，政府分配给制造企业的排放配额为G。排放配额越小，表明碳约束政策越严厉，受碳政策约束的企业对于碳排放权的需求越大，则碳汇市场价格越高。

2)营林主体的碳汇林规模能够对碳排放权的价格产生影响。结合假设(1)可知，碳排放权的市场价格(pt)，与碳限额和碳汇林规模成负相关，可表示为pt=a-b1G-b2εqc，a>0，bi>0[25]。其中：a表示碳排放权(或林业碳汇)的初始市场价格，对碳汇的主要作用是抵消碳排放；b1表示碳限额对碳汇市场价格的边际贡献率；b2表示林业碳汇量对碳汇市场价格的影响程度；ε表示单位碳汇林的固碳率，通过碳转换系数和长期固定在木制品中的碳比例计算得到；qc表示营林主体的碳汇林规模。经认证的林业碳汇与碳排放权的本质相同。因此，假设林业碳汇的价格也为pt。

3)假设营林主体和制造企业均采取“以销定产”的模式，采伐木材、生产产品的过程中均不存在原料浪费，且不考虑土地、资金等因素对各主体生产规模的限制。则木质林产品的市场需求量即为制造企业向营林主体订购木材量，即营林主体的木材产量。且市场存在低碳偏好，产成品销售量是关于制造企业单位产品减排量和上游营林主体碳汇林规模的增函数，设木质林产品销量为qm，qm=D+u1Δe+u2qc，u1>u2>0[26]。其中：D表示零减排情况下市场对制造企业产成品的需求量；u1表示消费者对制造企业单位碳减排量的敏感系数；Δe表示单位产成品的减排量；u2表示消费者对同一供应链内营林主体的碳汇林规模的敏感系数；qc表示营林主体的碳汇林规模。根据市场的实际情况，由于低碳偏好增加的需求量有限，故令D>u1Δe+u2qc。

4)假设碳足迹主要来源于制造企业的生产环节，且制造企业在生产环节排放的二氧化碳总量与制造企业产成品的产量呈线性关系，令生产单位产成品的初始碳排放量为固定值e，基于此，可计算出制造企业在采取减排措施之前的总碳排放量及其对碳排放权的需求量[26]。

5)假设碳减排成本主要是一次性的碳减排技术投资，因此，本研究假设碳减排成本是一个与制造商减排量有关的二元方程，其碳减排技术成本[C(Δe)]可表示为：

式中：ct表示制造企业单位碳减排量的技术投入成本系数，由于实施技术减排相对困难，所以ct的取值相对较大。

1.2 外部融资机制

首先研究资金约束的营林主体向银行贷款的外部融资模式，假设营林主体的自有资金为零，其成本全部来自银行贷款。营林主体在其能够达到的范围内向制造企业同时供应木材和经核证的林业碳汇。营林主体和制造企业属于Stackelberg博弈关系，制造企业是主导方，采用逆向归纳法求解模型。在外部融资情形下，营林主体的利润函数为：

(1)

式中：πs表示营林主体的利润，N表示外部融资机制情况；ps表示营林主体出售单位木材的价格；qm表示木质林产品的市场需求量，即营林主体的木材产量；c1表示用材林的单位成本；c2表示碳汇林的单位成本；r表示银行贷款利率；α表示政府给予碳汇林经营成本的补贴系数(0<α<1)。psqm和ptεqc分别为营林主体向制造企业出售木材和林业碳汇所获收入，(c1qm+c2qc)(1+r)表示营林主体经营用材林和碳汇林的成本及融资成本之和，αc2qc表示政府给予营林主体经营碳汇林的补贴。

在外部融资的情形下，营林主体的最优碳汇林规模qc满足：

(2)

在外部融资情形下，制造企业的利润可表示为：

pt[qm(e-Δe)-εqc-G]。

(3)

制造企业根据利润最大化原则，在已知营林主体的最优碳汇林规模、碳汇价格、排放限额等条件下，进行最优碳减排决策，其决策模型满足以下条件：

(4)

由式(4)可得，在内外部融资机制下，制造企业的最优单位碳减排量为：

(5)

1.3 预付款内部融资机制

图1 木质林产品供应链运作模式Fig.1 The operation mode of the wood forest products supply chain

在内部融资机制下，营林主体的利润可表示为：

(6)

内部融资机制下，营林主体的最优碳汇林规模qc满足：

(7)

式(7)表明营林主体的最优碳汇林规模受到排放限额、木材价格折扣率、碳汇价格折扣率、政府予以营林主体的补贴系数、消费者需求敏感系数等因素影响。

在内部融资机制下，制造企业的利润函数为：

(8)

根据逆向归纳法，制造企业以利润最大化为目标，根据营林主体的营林规模决策，进行最优碳减排决策，其决策模型为：

(9)

由式(9)可得，在内部融资机制下，制造企业的最优单位碳减排量为：

(10)

从式(10)可以看出，排放限额、木材价格折扣率、碳汇价格折扣率、政府予以营林主体的补贴系数、制造企业单位技术减排成本等因素均会影响制造企业的最优单位碳减排量。

1.4 供应链主体最优策略影响机理

1.4.1 碳排放限额的影响

结果表明，当碳排放限额增加时，即碳减排政策趋向宽松时，营林主体的碳汇林规模和制造企业的碳减排水平均下降。这是因为碳减排政策放宽的情况下，制造企业出于自身利润最大化的考虑降低技术减排投入，同时，对林业碳汇的需求下降，营林主体的碳汇林规模随之减少。

因此，适当收紧碳排放限额，才能真正达到限制企业碳排放、推行碳减排政策的目的，进而促进制造企业加大碳减排技术投入、营林主体扩大经营规模。

1.4.2 制造企业技术减排成本系数的影响

结合式(7)、(10)求导可得 dΔeF/dct<0。

结果表明，制造企业单位减排成本越大，其单位碳减排量越小。制造企业进行技术减排的难度较大、成本较高，会限制制造企业的减排积极性。因此，政府应当通过补贴等方式激励制造企业增加碳减排技术投入；另一方面林业碳汇具有低成本、易施行、高综合效益等特点，鼓励营林主体经营碳汇林，扩大碳汇供给，尽快将林业碳汇纳入碳减排交易体系，提高供应链的利润水平，达到供应链的帕累托(Pareto)最优，对于推动碳市场的发展、促进合理碳价格的产生、推进碳减排政策的实施具有重要意义。

1.4.3 碳汇林经营补贴的影响

结果表明，当政府给予营林主体经营碳汇林成本的补贴增多时，营林主体的碳汇林规模增加，而制造企业的单位碳减排量降低。这是因为，碳汇林经营补贴增加时，营林主体扩大碳汇林的生产规模，直接增大林业碳汇的供给。在此情况下，制造企业能够通过较低的成本购买更多的碳汇抵消其碳排放，导致其减排技术投入减少。

因此，政府在补贴碳汇林经营成本的同时，应实施技术减排补贴，以促进制造企业增加碳减排技术投入。

1.4.4 木材和碳汇价格折扣率的影响

结果表明，随着营林主体向制造企业提供的木材和碳汇价格折扣率增大，营林主体的碳汇林规模下降，而制造企业的单位碳减排水平上升。因此，木材和碳汇价格折扣能够吸引制造企业以预付款的形式满足营林主体对生产资金的需求，但营林主体会降低碳汇林的规模。

2 算例分析

结合算例综合考虑相关研究[1,15]及木质林产品供应链的实际情况，算例中各参数的值设置如表1所示。

不同融资模式下木质林产品供应链的利润情况如图2所示。图2表明，随着木材和碳汇价格折扣增加，营林主体的利润下降，制造企业的利润上升。当木材和碳汇价格折扣率增大时，内部融资机制下营林主体的利润反而会低于外部融资模式下的利润。而当木材和碳汇价格折扣率都较小时，制造企业的预付款没有得到适当的回报，减排积极性降低，利润随之降低。

表1 木质林产品供应链算例具体参数

图2 不同融资机制下营林主体的利润Fig.2 Profits of carbon sink forest under different financing mechanisms

因此，为了保障供应链双方的盈利水平，营林企业给予制造企业的木材价格折扣率和碳汇价格折扣率只有保持在合理范围内，才能发挥内部融资对供应链双方的正向作用，提升供应链整体的利润水平。这和Han等[22]、Yang等[23]的研究结论具有一致性。

3 结 论

1) 相比外部融资机制，当木材和碳汇价格折扣率在适当范围内时，内部融资机制能够提高营林企业和制造企业的利润水平，从而达到制造企业和营林主体双赢的局面；营林主体的最优碳汇林规模随着木材价格折扣率、碳汇价格折扣率、碳排放限额增加而减小，随着碳汇林经营成本补贴系数增加而增加；制造企业的单位碳减排量随着木材和碳汇价格折扣率的增加而增加，随着碳汇林经营成本的补贴系数、碳排放限额、碳减排技术成本系数的增加而减少。

2)部分消费者的低碳意识不断增强，在选择产品时也会更加关注核心制造企业的减排情况，甚至会关注整条供应链的低碳水平。制造企业为了吸引更多具有低碳意识的消费者，需不断提高其碳减排水平。然而，随着碳减排量的增大，其采取减排措施的边际成本会迅速上升，仅靠制造企业的努力达到的碳减排水平是有限的，政府可发挥市场引导者的职能，推动缺乏资金的上游营林主体与肩负减排任务的下游制造企业之间的合作，推行预付款内部融资机制，从而降低整个供应链的融资成本和减排成本，提高供应链的利润水平，达到供应链的帕累托最优。

3) 由于碳减排行为具有明显的正外部性，政府的参与至关重要，一方面需要政府采取必要的行政手段加以规范，加快发电、水泥、造纸等重点行业早日纳入全国性碳排放交易市场的进程；另一方面也要进一步拓展、利用市场手段，积极探索碳期货、碳期权等碳金融衍生品。