基于区块链和消费者敏感的供应链减排定价与模式选择研究

杜嘉倩 梁喜

摘 要：针对制造商主导下的联合减排问题，设计研究区块链技术对成本分担契约的影响，引入区块链单位验证费等参数，分析不同减排模式下区块链技术和消费者敏感对碳减排量、定价和利润的影响。研究发现：不采用区块链技术，当零售商的成本分担系数控制在一定范围内时，联合减排模式下的零售商利润和供应链利润都增加。采用区块链技术时，联合减排模式下的制造商利润总是高于单独减排模式，当成本分担系数小于某一阈值时，联合减排模式下的零售商利润高于单独减排模式。单位验证费用只对批发价格有影响，对零售价格没有影响。

关键词：区块链；消费者敏感；低碳供应链；成本分担；联合减排

中图分类号：F274文献标志码：ADOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2024.10.026

Abstract： In response to the issue of joint emission reduction led by manufacturers， the paper designs and studies the impact of blockchain technology on cost sharing contracts， introduces parameters such as blockchain unit verification fees， and analyzes the impact of blockchain technology and consumer sensitivity on carbon emissions reduction， pricing， and profits under different emission reduction modes. Research has found that without the use of blockchain technology， when the cost sharing coefficient of retailers is controlled within a certain range， both retailer profits and supply chain profits under the joint emission reduction model increase. When using blockchain technology， the profits of manufacturers under the joint emission reduction model are always higher than those under the individual emission reduction model. When the cost sharing coefficient is less than a certain threshold， the profits of retailers under the joint emission reduction model are higher than those under the individual emission reduction model. The unit verification fee only affects wholesale prices and has no impact on retail prices.

Key words： blockchain; consumer sensitivity; low carbon supply chain; cost sharing; joint emission reduction

0    引    言

近年来，我国政府大力推进绿色低碳经济发展，《关于积极推进供应链创新与应用的指导意见》提出要用新发展理念打造高水平绿色供应链。但是制造商偏于运用研究和直接制造低碳产品的方式来减少供应链上下游的碳排放（如华为），而大型零售商通常更喜欢通过培养消费者的低碳意识，增加消费者对低碳产品的购买，以此推动上游制造商采取低碳减排的生产方式（如沃尔玛）。

纵观市场，依旧存在信息不透明、不可溯源等一系列难题，考虑到区块链具有的可追溯、公开透明等特点[1]，其能够支持产品在整个供应链网络中实现信息的全面传递[2]。

针对以上问题，张成堂等[3]分析了在半合作、合作模式下制造商和零售商分别为主导者时对减排效果和利润的影响。KRU?等[4]在成本分担契约下考虑合作博弈。刘俊华等[5]研究了销售努力程度下的不同成本分担模式。王一雷等[6]比较了低碳供应链下的批发价格契约和成本分担契约。Tian[7]提出将区块链技术运用到供应链中可以增加客户对产品的信任度。Choi等[8]指出区块链技术的实施有助于提高供应链透明度，但会降低供应链利润。李剑等[9]基于区块链技术研究了协同减排信息共享机制。

综上所述，在碳排放的相关文献中，很少涉及不同减排模式的纵向对比。在联合减排的相关文献中，很少有文献考虑区块链技术对决策的影响。在区块链技术对低碳减排的影响文献中，很少考虑到区块链技术的定量研究。因此，本文引入区块链单位验证费用等特定参数，研究基于消费者低碳偏好和区块链特定参数下的多种减排模式，为区块链技术在低碳减排绿色供应链中的运用提供理论指导。

1    模型描述和假设

1.1    模型描述

以制造商和零售商构成的两级供应链为研究对象，其中制造商为主导者，零售商为追随者，服从Stackelberg博弈。

本文存在以下四个模型之间的对比。

ND模式：在此模式下，制造商没有引入区块链技术平台，由制造商单独减排，产生减排技术成本，制造商以一定的批发价批发给零售商，在生产低碳产品过程中产生生产成本。

NL模式：在此模式下，制造商同样不引入区块链技术平台，采取联合减排模式，此时由制造商和零售商共同承担减排成本，制造商以一定的批发价批发给零售商，在生产低碳产品过程中产生生产成本。

BD模式：在此模式下，制造商引入区块链技术平台，使其拥有检验平台的功能，对制造商生产的低碳产品进行真假检验，此过程由制造商单独减排，制造商以一定的批发价批发给零售商，在生产低碳产品过程中产生生产成本。

BL模式：在此模式下，制造商引入区块链技术平台，使其拥有检验平台的功能，对制造商生产的低碳产品进行真假检验，此过程由零售商以成本分担模式参与到联合减排，由制造商和零售商共同承担减排成本。

1.2    基本假设

不考虑碳配额购买和出售的实际价格，即碳交易金额不影响企业利润[10]。

供应链只生产单一低碳产品，制造商只是在生产环节进行碳排放。

市场上具有低碳偏好的消费者，并为了购买低碳产品可支付更高的价格。

表示为单位产品减排量，表示碳减排成本系数，此时减排技术投入成本表示为[11]。

产品的检测和评估需要时间，在不采用区块链技术的情况下，产品检测与评估所需时间为，采用区块链技术的情况下，产品检测与评估所需时间为，并且[12]。

在不采用区块链技术的情况下，产品的真实性用来表示，则表示认证为假的概率，而采用区块链技术可以保证产品一定为真，即[12]。

产品检验与评估需要时间和检验结果为假概率的敏感系数分别为、。

f表示在采用区块链技术的情况下，零售商支付的单位验证费用。

F表示制造商引入区块链技术一次性需支付的固定费用[13]。

不采用区块链技术时，市场需求为，采用区块链技术时，市场需求为。

表示产品在市场上潜在需求量，表示单位零售价格对消费者需求的影响，表示零售商分担减排投资成本比例。

2    不采用区块链的减排结构

2.1    制造商单独减排（ND模式）

制造商、零售商、供应链利润函数如下。

（1）

（2）

（3）

采用逆向求解法，得到均衡解如下。

（4）      （5）

（6）          （7）

（8）          （9）

（10）

2.2    成本分担下的联合减排模式（NL模式）

制造商、零售商、供应链利润函数如下。

（11）

（12）

（13）

采用逆向求解法，得到均衡解如下。

（14）              （15）

（16） （17）

（18）

（19）

（20）

2.3    两种模式对比

命题1：当不采用区块链技术时，，，，；，，，。

命题1表明在ND模式和NL模式下批发价和零售价都随着消费者低碳偏好系数k的增大而增大，同时也随减小而减小。

命题2：在制造商单独减排下，，； ，；

在成本分担联合减排模式下，，；，。

命题2表明，不采用区块链技术的情形下，单独减排模式和联合减排模式下的变化趋势一样，当系数、增大时，制造商的批发价和零售商零售价都随之减小。

命题3：，，，；；

当时，；当时，。

命题3表明，当零售商参与到联合减排后，与制造商单独减排相比，联合减排模式下的减排水平会得到提升，与制造商单独减排相比，联合减排之后制造商的利润会增加，当成本分担比例小于某一阈值时，零售商利润与ND模型相比，NL模型下零售商利润会增加，反之降低。

3    采用区块链的减排结构

3.1    制造商单独减排（BD模式）

制造商、零售商、供应链利润函数如下。

（21）

（22）

（23）

采用逆向求解法，得到均衡解如下。

（24）              （25）

（26）                      （27）

（28）                     （29）

（30）

3.2    成本分担下的联合减排模式（BL模式）

制造商、零售商、供应链整体利润函数如下。

采用逆向求解法，得到均衡解如下。

（34） （35）

（36）      （37）

（38）

（39）

（40）

3.3    两种模式对比

命题4：在采用区块链技术时，，，，；，，，。

命题4表示，在BD模式和BL模式下，批发价和零售价都和消费者低碳偏好系数成反比关系，随着系数的变大而减小。

命题5：在制造商单独减排下，，；，在成本分担的联合减排模式下，，；，。

命题5表明，在BL模式下，无论是制造商单独减排模式还是联合减排模式，在产品检验与评估所需时间的系数、增加时，批发价和零售价都随之减小；单位验证费用变大，批发价变小，但是和单位验证费用无关。

命题6：制造商单独减排下，，，，，，；成本分担的联合减排模式下，，，，， ，。

命题6表明，采用区块链技术时，包括制造商、零售商和供应链总利润在内的所有供应链成员，利润和单位验证费用无关，零售商的利润和所缴纳的使用技术成本费用无关，由于制造商是引入区块链技术的主体，其主体利润随着固定成本的增大而减小。

命题7：，，，；；当时，；当时，。

命题7表明，采用区块链技术之后，成本分担下的联合减排模式的减排量、批发价格、零售价格和销售量均大于制造商单独减排模式。分析得知，BL模式下的制造商利润也会得到增加。当成本分担比例小于某一阈值时，BL模式下的零售商利润大于BD模式下的零售商利润。这表明，当零售商进行成本分担之后，利润的增加激发了制造商低碳减排的积极性，这样生产出的低碳产品更加吸引具有低碳环保意识的消费者，使整体需求量提升。

4    区块链技术对减排模式决策的影响分析

4.1    WD与YD模式对比

命题8：当时，。

当时，。

当时，。

当时，。

当时，。

当时，                      。

其中，。

命题8表明，制造商选择单独减排模式时，当系数β大于某一阈值时，与不引入区块链技术时相比，引入区块链技术下的批发价和零售价都会增长，不然就会变小。这可能是因为当对制造商生产出来的低碳绿色产品进行真假检验时，若系数较大，说明消费者在等待供应链产出合格真产品的过程中会付出较长的时间，消费者十分在意多出的时间成本，在这种情况下，低碳偏好的消费者宁愿花费更高的价格来抵消原本需要付出的时间成本；当系数β小于某一阈值时，区块链技术会带动供应链全体成员的利润变大，当制造商付出的区块链技术固定成本费用小于某一阈值时，区块链技术同样会带动整个供应链的效益增加。

4.2    WL与YL模式对比

命题9：当时，。当时，。

当时，。当时，。当时，。

当时，。

其中，。

命题9表示，在零售商成本分担的联合减排模式下，当系数β小于某一阈值时，引入区块链之后的批发价、单位减排量和零售价都会变大，反之，会变小，这表明，当系数β较小时，说明整个平台对低碳绿色产品的检验时间会变短，同时也可以保证产品的真实性，就会吸引到更多的低碳偏好消费者。当系数β大于某一阈值时，区块链技术会带动供应链全体成员的利润变大，这也侧面反映出只有投资区块链技术产生的固定费用成本控制在可控范围内时，才会调动供应链引入区块链技术的积极性。

5    算例分析

为讨论的敏感分析，假设其余各参数值为，，，，，，，，。

当大于某一阈值时，由图1（a）可以得出，制造商利润存在以下关系：BL模式＞NL模式＞BD模式＞ND模式；由图1（b）可以得出，零售商利润存在以下关系：BL模式＞NL模式＞BD模式＞ND模式；由图（c）可以得出，供应链总利润存在以下关系：BL模式＞NL模式＞BD模式＞ND模式。

6    结论与启示

本文针对二级单渠道供应链系统，在考虑低碳减排模式的基础上，引入区块链的多个相关参数，在制造商主导的博弈下研究分析了区块链技术对于减排模式选择的影响，得到的结论主要如下。

第一，采用区块链技术时，单位验证费只会影响批发价使其产生波动，对零售价不会产生影响。和BD模式对比，BL模式下的碳减排量、批发价格、零售价格都增加。BL模式下的制造商利润总是高于BD模式，当成本分担系数小于某一阈值时，BL模式下的零售商利润高于BD模式，BL模式下的供应链总利润高于BD模式。

第二，不采用区块链技术时，NL模式下的碳减排量、批发价格、零售价格、市场需求量和制造商利润都高于ND模式，当成本分担系数小于某一阈值时，NL模式下的零售商利润和供应链利润都增加。

第三，单独减排模式，当制造商投资区块链技术平台所支付的技术固定费用较小时，采用区块链技术下所产生的碳排放、制造商利润、零售商利润和供应链总体利润都更高。

第四，联合减排模式下，当产品检验结果为假的敏感系数较小时，采用区块链技术下所产生的碳排放、制造商利润、零售商利润和制造商总体利润都更高。

上述结论对于区块链技术在低碳减排模式中的应用有如下启示。

第一，对于制造商来说，是否采用区块链技术的决策与减排模式没有关系，不管零售商成本分担比例有多小，制造商都倾向于选择联合减排模式；当制造商决定引入区块链技术平台后，选择联合减排模式更有利于企业长远发展。如果减排模式固定，制造商是否做出引入区块链技术平台的决策，主要取决于消费者对产品检验与评估所需要的时间和制造商投入区块链技术的固定费用的大小。

第二，对于零售商来说，不管制造商是否引入区块链技术检验平台，当成本分担比例较小时，选择联合减排模式都是最优决策，反之，不参与联合减排是最优决策。当减排模式固定时，如果消费者对产品检验与评估所需要的时间较小时，选择引入区块链技术检验平台下的模式更有利。

第三，对于供应链整体来说，无论制造商是投入使用区块链技术，都是联合减排模式优于单独减排。当减排模式固定时，无论是单独减排模式还是联合减排模式，都是制造商投入使用区块链技术平台之后的利润更高。

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