考虑产运环节碳排放的生鲜低碳供应链运营决策.pdf

第3 3卷 第1期 2 0 2 4年1月系 统 管 理 学 报J o u r n a l o f S y s t e m s&M a n a g e m e n tV o l.3 3 N o.1J a n.2 0 2 4 文章编号:1 0 0 5-2 5 4 2(2 0 2 4)0 1-0 0 0 1-1 5收稿日期:2 0 2 2-0 1-2 4 修订日期:2 0 2 2-1 1-2 0 基金项目:教育部人文社会科学基金资助项目(2 3 Y J A 6 3 0 1 3 5);中央高校基本科研业务经费资助项目(2 0 2 3 S KHQ 0 1);江苏省高校哲学社会科学研究项目(2 0 2 1 S J A 1 0 1 4)作者简介:冯 颖(1 9 8 1-),女,副教授。研究方向为物流与供应链管理。通信作者:张炎治(1 9 7 7-),男,副教授。E-m a i l:z y z c u m t 2 0 0 31 6 3.c o m 考虑产运环节碳排放的生鲜低碳供应链运营决策 冯 颖,冯仰超,张景雄,宣 彪,张炎治(中国矿业大学 经济管理学院,江苏 徐州 2 2 1 1 1 6)【摘要】考虑零售商将物流外包给第三方物流服务商(T P L)且生产商进行碳减排的情形,探究了碳排放环节及碳政策变化对于生鲜低碳供应链运营决策的影响。假设T P L的物流服务水平影响生鲜农产品新鲜度且消费者具有低碳偏好意识,在单独考虑生产碳排放和同时考虑产运碳排放两种情形下,分别构建了碳税政策和碳交易政策下的博弈模型。研究发现:单独考虑生产碳排放时,T P L的物流服务水平决策不受碳政策变化的影响;产运同时存在碳排放时,运输环节的碳排放由于产生了额外的成本,抑制了T P L提升物流服务水平的动力;若碳税价格低于(高于)碳交易价格,则碳税政策下T P L的物流服务水平也相应低于(高于)碳交易政策的情形。进一步考虑物流服务成本、新鲜度和碳减排成本均为幂函数的情形,研究发现:供应链成员的碳排放行为会间接削弱减排企业的碳减排力度;在减排技术较为成熟的经济发达阶段,政府更倾向于实行碳交易政策;非减排企业均存在“搭便车”现象,其受益于减排企业减排导致的消费者支付意愿和市场需求的上升;供应链成员利润并非一定受损于运输环节的碳排放,特定情形下会因市场需求上涨而受益。关键词:碳税;碳交易;碳减排;生鲜低碳供应链;第三方物流服务商中图分类号:F 2 2 4 文献标志码:A D O I:1 0.3 9 6 9/j.i s s n 1 0 0 5-2 5 4 2.2 0 2 4.0 1.0 0 1 O p e r a t i o n D e c i s i o n s o f a F r e s h L o w-C a r b o n S u p p l y C h a i n C o n s i d e r i n g C a r b o n E m i s s i o n i n P r o d u c t i o n a n d T r a n s p o r t a t i o n F E N G Y i n g,F E N G Y a n g c h a o,Z HA N G J i n g x i o n g,X U A N B i a o,Z HA N G Y a n z h i(S c h o o l o f E c o n o m i c s a n d M a n a g e m e n t,C h i n a U n i v e r s i t y o f M i n i n g a n d T e c h n o l o g y,X u z h o u 2 2 1 1 1 6,J i a n g s u,C h i n a)【A b s t r a c t】C o n s i d e r i n g t h a t a r e t a i l e r o u t s o u r c e s l o g i s t i c s s e r v i c e s t o a t h i r d-p a r t y l o g i s t i c s(T P L)s e r v i c e p r o v i d e r a n d a m a n u f a c t u r e r r e d u c e s c a r b o n e m i s s i o n s,t h i s p a p e r e x p l o r e s t h e i m p a c t o f c a r b o n e m i s s i o n l i n k s a n d c a r b o n p o l i c i e s o n t h e o p e r a t i o n d e c i s i o n s o f a f r e s h l o w-c a r b o n s u p p l y c h a i n.B y a s s u m i n g t h a t t h e s e r v i c e l e v e l o f t h e T P L a f f e c t s t h e f r e s h n e s s o f f r e s h p r o d u c t s a n d c o n s u m e r s h a v e a l o w-c a r b o n p r e f e r e n c e a w a r e n e s s,g a m e m o d e l s w e r e c o n s t r u c t e d u n d e r c a r b o n t a x a n d c a r b o n t r a d i n g p o l i c i e s w h e n c o n s i d e r i n g c a r b o n e m i s s i o n s f r o m p r o d u c t i o n a l o n e a n d f r o m b o t h p r o d u c t i o n a n d t r a n s p o r t a t i o n,r e s p e c t i v e l y.I t i s f o u n d t h a t w h e n c o n s i d e r i n g p r o d u c t i o n c a r b o n e m i s s i o n s a l o n e,t h e s e r v i c e l e v e l o f t h e T P L i s n o t a f f e c t e d b y t h e c h a n g e o f c a r b o n p o l i c y.H o w e v e r,w h e n c o n s i d e r i n g b o t h p r o d u c t i o n a n d t r a n s p o r t a t i o n c a r b o n e m i s s i o n s,t h e c a r b o n e m i s s i o n s f r o m t r a n s p o r t a t i o n w i l l g e n e r a t e a d d i t i o n a l c o s t s,w h i c h w i l l i n h i b i t t h e w i l l i n g n e s s o f t h e T P L t o i m p r o v e s e r v i c e l e v e l.I f t h e c a r b o n t a x p r i c e i s l o w e r 2 系 统 管 理 学 报第3 3卷(h i g h e r)t h a n t h e c a r b o n t r a d i n g p r i c e,t h e s e r v i c e l e v e l o f t h e T P L u n d e r t h e c a r b o n t a x p o l i c y i s a l s o l o w e r(h i g h e r)t h a n t h e c a r b o n t r a d i n g p o l i c y.F u r t h e r m o r e,c o n s i d e r i n g t h e s p e c i a l c a s e t h a t t h e l o g i s t i c s s e r v i c e c o s t,t h e f r e s h n e s s,a n d t h e c a r b o n e m i s s i o n r e d u c t i o n c o s t a r e a l l p o w e r f u n c t i o n s,i t i s f o u n d t h a t t h e c a r b o n e m i s s i o n b e h a v i o r o f s u p p l y c h a i n m e m b e r s w i l l i n d i r e c t l y w e a k e n t h e r e d u c t i o n e f f o r t s o f c a r b o n-r e d u c t i o n e n t e r p r i s e s.I n t h e e c o n o m i c a l l y d e v e l o p e d s t a g e,i n w h i c h t h e c a r b o n-r e d u c t i o n t e c h n o l o g y i s m o r e m a t u r e,t h e g o v e r n m e n t w i l l b e m o r e i n c l i n e d t o i m p l e m e n t t h e c a r b o n t r a d i n g p o l i c y.N o n-c a r b o n-r e d u c t i o n e n t e r p r i s e s w i l l a c t a s t h e f r e e r i d e r s,w h o c a n b e n e f i t f r o m t h e i n c r e a s e o f c o n s u m e r s w i l l i n g n e s s t o p a y a n d m a r k e t d e m a n d c a u s e d b y e m i s s i o n r e d u c t i o n e n t e r p r i s e.T h e p r o f i t s o f s u p p l y c h a i n m e m b e r s a r e n o t n e c e s s a r i l y d a m a g e d b y t h e c a r b o n e m i s s i o n s f r o m t h e t r a n s p o r t a t i o n.H o w e v e r,t h e y w i l l b e n e f i t f r o m t h e r i s i n g m a r k e t d e m a n d u n d e r c e r t a i n c i r c u m s t a n c e s.K e y w o r d s:c a r b o n t a x;c a r b o n t r a d i n g;c a r b o n r e d u c t i o n;f r e s h l o w-c a r b o n s u p p l y c h a i n;t h i r d-p a r t y l o g i s t i c s(T P L)据联合国粮农组织(F AO)数据统计,农业用地释放的温室气体已超过全球温室气体排放总量的3 0%。但与此同时,农业生态系统可抵消掉8 0%因农业生产而导致的温室气体排放。农业既是温室气体主要的排放源,又是巨大的碳汇系统,因此,农业减排成为实现碳达峰与碳中和的重要途径之一。我国农业农村部指出,要推动农业绿色发展、低碳发展、循环发展,全产业链拓展农业绿色发展空间,推动形成节约适度、绿色低碳的生产生活方式1)。基于上述背景,本文探究不同碳排放政策下,产运环节碳排放对生鲜农产品低碳供应链运营决策的影响。不同于一般农产品,生鲜农产品自身具备易腐易损性,故其在长距离运输中往往存在流通损耗。为降低流通损耗且满足消费者以“鲜”为美的观念,企业通常会将物流环节外包给更为专业的T P L。T P L提供的冷藏、保鲜等增值服务一方面降低了产品的流通损耗,另一方面也释放了大量的温室气体。据中国发展网报道,来源于运输行业的温室气体排放约占中国碳排放总量的1 0.4%,其中,果蔬冷链碳排放尤为突出,并呈现逐年递增的趋势2)。因此,生产和运输已成为生鲜农产品供应链碳排放最为集中的环节,生鲜农产品低碳供应链的良性运作取决于高效的物流环节、合理的碳政策两方面因素。已有低碳供应链运营管理方面的研究主要聚焦于不同碳排放政策对于供应链运作的影响以及企业的碳减排策略,涉及的碳排放政策主要有两种,一种是“基于价格”的经济手段 碳税政策,另一种是“基于数量”的经济手段 碳配额与交易政策(以下简称碳交易)的研究。部分文献对实施单一碳税政策的情形进行了研究,主要以碳税价格外生1-2或内生3、碳税补贴4-5等不同碳税形式展开。研究发现,碳税政策会影响供应链成员的定价决策并可有 1)“十四五”全国农业绿色发展规划,2 0 2 12)中国发展网,h t t p:/w ww.c h i n a d e v e l o p m e n t.c o m.c n效抑制碳排放,但过于繁重的碳税不利于企业低碳转型发展。也有文献对实施单一碳交易政策情形进行研究,主要从碳配额分配方式6、碳配额补贴7和碳减排8-1 0等方面切入,探讨最优的碳配额分配机制和供应链成员在碳交易政策下的决策。还有文献针对碳税和碳交易构成的混合碳政策展开研究。B e n j a a f a r等1 1考虑了碳排放限额在成本最小化模型中引入固定碳税税率,将碳排放问题纳入供应链中的企业采购、生产和库存管理方面的运营决策,并认为碳排放管制的存在可以显著增加供应链成员间广泛的合作。文献1 2-1 3 中均建立了碳交易-碳税并行的供应链减排决策模型,研究了混合碳政策对供应链决策的影响。程永伟等1 2认为“有偿配额-排补贴”的配套机制可以激发碳市场活跃度,其竞价成本效应和转移支付效应可对高污染落后产能发挥“逆淘汰”作用。刁心薇等1 3围绕供应链内两种不同且存在竞争关系的产品,探讨供应链企业的最优定价和减排决策,并在后续研究中指明,制造商低碳转型过程中的技术选择主要取决于普通产品与低碳产品的碳排放成本差额,差额的大小决定了普通产品的生产和停产关系1 4。也有部分文献将两类碳排放政策视为独立的政策工具,对两者进行对比研究。杨仕辉等1 5构建了政府气候政策选择与企业碳减排选择的博弈模型,认为不同发达程度的国家间实施碳交易或可成为最优的气候政策组合。鲁力等1 6对比了碳税和单位碳交易价格的大小关系对最优订货量和回购价格的影响,发现利用回购合同可以在两种情况下都实现供应链协调,且无碳排放约束、碳配额与碳交易政策下制造商的最优订货量依次减少,但供应商给 出的回购价 格依次提高。第1期冯 颖,等:考虑产运环节碳排放的生鲜低碳供应链运营决策3 Y a n g等1 7对比了无碳排放模型、碳交易模型和碳税模型下的供应链均衡,发现碳交易政策在激励供应链碳减排方面更加有效。L i等1 8引入了4种情形(排放上限、碳税、碳交易、碳减排)作为约束条件,通过实证分析比较了4种不同的碳排放政策对煤炭供应链优化的影响,发现煤炭企业在碳交易政策下的减排效果最好。值得注意的是,上述文献探究的均是普通工业品,也有部分学者将生鲜农产品视为单独类别,引入了碳排放环节差异、生鲜产品损耗特性等要素。从碳排放环节来看,W a n g等1 9考虑单个生鲜农产品供应商和多个零售商均存在碳排放行为,研究了碳交易政策下的零售商联合补货策略,发现利润增长与减排目标可同时实现。B a i等2 0在VM I模式下,考虑生产商对生产和存储过程的碳排放负责的情形,认为碳交易政策和碳减排技术投资可有效抑制生鲜农产品生产和储存环节中产生的碳排放。从产品损耗特性来看,张冬梅等2 1考虑了生鲜产品的变质损耗特性,研究了生鲜农产品订购与保鲜策略,认为碳排放政策实施强度的变化影响生鲜产品的订购周期但不影响保鲜策略。马雪丽等2 2在三级冷链系统中进一步考虑了生鲜产品运输中的实体和价值损耗,引入T P L来承担生鲜品的保鲜与低碳责任,提出鼓励T P L引入碳减排技术并引导消费者提高环境偏好以提升供应链的建议。M a等2 3以T P L在三级冷链中的保鲜努力水平和碳减排水平为研究对象,对比了分散和集中决策系统中分别实施碳税和碳交易政策下的最优决策。综上所述,碳税和碳交易两类政策的优劣一直是理论研究领域关注的焦点问题,同时,碳政策工具的选择和采用也是当前国内外亟待解决的现实问题。在实际中,两类政策各具优势且在不同行业的应用存在差异。例如:加拿大A l b e r t a省实施的碳政策中,针对大型排放企业采取碳市场机制,针对排放分散的小型企业则采取征收碳税的方式3);中央财经大学一项研究报告对各国实施碳税的进程进行了梳理,并对比了碳税和碳交易政策的利弊,研究表明,碳政策工具的选择还受到交易成本、税率、经济波动等因素的影响4)。那么,生鲜这一特殊行业应采取何种碳政策?不同碳政策将如何影响生鲜低碳供应链的运作?这些问题具有现实研究价值。本文针对由单生产商、单T P L和单零售商构成的生鲜农产品低碳供应链,考虑产运环节的碳排放,研究碳税和碳交易政策对于系统决策和运作的影响。创新点在于:在物流外包下,引入产品在运输过程中的价值损耗,考虑T P L物流服务水平影响产品新鲜度且消费者具有低碳偏好意识的情形;研究了碳税和碳交易政策下生产商的减排策略及不同碳排放政策对系统运作的影响;横向对比了单独考虑生产碳排放和同时考虑产运碳排放情形下的供应链运作状况;分析了不同价格弹性下生鲜农产品的碳减排空间,并提出针对碳税与碳交易价格设定的指导建议。3)国际环保在线,h t t p s:/ww w.h u a n b a o-w o r l d.c o m4)中央财经大学绿色金融国际研究院,h t t p:/i i g f.c u f e.e d u.c n/i n f o/1 0 1 2/1 1 1 2.h t m l1 问题描述与假设 考虑一个由生产商、第三方物流服务商(以下简称T P L)和零售商组成的生鲜农产品低碳供应链系统。假设系统在单个产运销周期内,生产、运输和销售单一品种的生鲜农产品;系统成员均为完全理性和风险中性的“经济人”,各自追求自身利润最大化,系统中所有信息均为各方共识。生产商(泛指大型农业生产基地或农业合作社)处于主导地位,负责生产生鲜农产品,其单位产品的批发价格和生产成本分别为Pm和Cm。为降低流通损耗,零售商将物流服务外包给专业的T P L,其中:T P L负责将产品由生产商处运送至零售商处,其单位产品的运费和物流成本分别为Pl和C();零售商负责将产品转售至终端市场,其单位产品的零售价格和运营成本分别为Pr和Cr。为突出研究侧重点并简化运算,参照文献8-9,2 4,假设批发市场和物流服务市场均为完全自由竞争的市场,故批发价格和物流服务价格均为外生变量,由各市场的供求关系决定。生产商和T P L分别决策碳减排量和物流服务水平使得自身利润最大化。此外,为保证系统各成员均有利可图,上述参数需满足:PmCm0,PrCr0PrPm+Pl+Cr 假设T P L的物流服务水平在区间L,U 上可测度,L和U分别表示物流服务水平的下限和上限,其高低会影响产品在运途中的价值损耗,0L0,()0,C()0。分别引入两者的弹性函数E()和EC(),则:E()=()(),EC()=C()C()其中:E()表示物流服务水平每增加1%,产品新鲜度和转移支付系数增长的百分比,00为T P L碳排放量对物流服务水平的敏感系数。生产商碳减排投入成本与单位产品碳减排量正相关,表示为K(em),且碳减排投入成本随着单位产品碳减排量的增加而加速递增,故有:K(em)0,K(em)0。借鉴文献2 5-2 7 中给出的乘积形式的生鲜农产品市场需求函数,同时创新性地引入减排量对市场需求的影响以刻画消费者低碳偏好,本文将生鲜低碳供应链的市场需求函数刻画为Q(Pr,em,)=A P-br1+emem ()(1)式中:A(A0)为市场的潜在需求量;b(b1)为产品销售价格的弹性系数,是指市场需求对产品价格敏感的情形;产品新鲜度()反映产品的综合质量特性,如腐烂程度、表面含水量与光泽等,新鲜度良好的产品能提高消费者的购买欲望,故将其作为影响市场需求的重要因素之一;em为生产商经过努力后达到的单位产品碳减排量(0emem)。假设生产商生产的生鲜产品具有知名度和品牌效应,故碳排放标识可在产品包装、标签和官网上体现,具有低碳偏好意识的消费者通过上述方式快速获取生产商的碳减排信息。实际上,已有许多企业采用了 碳 标 签 或 碳 标 记 制 度,如 英 国 的C a r b o n T r u s t公司、T e s c o、可口可乐、联合利华等。可见,假定消费者感知生产商的碳减排量是可行且合理的。由于消费者具有低碳偏好意识,故产品碳减排会提升消费者的购买意愿,进而增加市场需求,因此,产品市场需求与碳减排量正相关。特别地,当em=0时,市场需求简化为A P-br(),表征了不减 排 情 形 下 的 基 础 市 场 需 求,其 形 式 同 文献2 6-2 7。值得注意的是,尽管本文同时考虑了生鲜供应链产运环节的碳排放,但由于生产商的初始碳排放量em和T P L的碳排放量el均为外生参数,故将它们融入需求函数并不会改变需求函数的形式,也不会对后文结果及分析产生实质性影响。因此,为简化运算并不失一般性,本文假设市场需求与生产商碳减排量线性正相关。在低碳供应链运营管理领域,文献2 8-2 9 中均采用了类似的设定。考虑碳税和碳交易两类政策对供应链运作的影响。前者是指政府部门针对二氧化碳排放征收的税款的相应税费;后者是指政府给予相关企业固定的碳配额。当企业实际碳排放量高于或低于该配额时,即发生短缺或剩余,企业可通过碳交易市场进行买卖交易以满足自身需求。假设单位碳排放量的碳税价格和碳交易价格分别为Pe和Pc,为保证生产商在碳税和碳排放政策下均有利可图,系统参数还需分别满足:Pm-CmemPe,Pm-CmemPc。其中,碳交易政策下,政府给予生产商和T P L的碳配额分别为Em(Em0)和El(El0)。基于上述描述,考虑生鲜农产品供应链碳排放环节变化,依次针对生产环节(生产商)碳排放、产运环节(生产商和T P L)碳排放的情形,探讨碳排放环节及碳排放政策对供应链运作的影响。系统结构如图1所示。图1 生鲜低碳供应链系统结构F i g.1 F r e s h l o w-c a r b o n s u p p l y c h a i n s y s t e m s t r u c t u r e符号说明:决策变量Pr,Pir 零售商决策的单位产品销售价格,i T P L决策的物流服务水平em,eim 生产商生产单位产品的碳减排量系统期望利润函数m,im 生产商的利润l,il T P L的利润r,ir 零售商的利润,i 供应链成员的总利润第1期冯 颖,等:考虑产运环节碳排放的生鲜低碳供应链运营决策5 参数Pm 生产商向零售商收取的批发价格Pl T P L向零售商收取的物流价格Cm 生产商的单位运营成本Cr 零售商的单位运营成本C()T P L的单位物流成本函数K(em)生产商的碳减排成本函数A 产品的潜在市场规模b 产品的市场需求价格弹性()产品的新鲜度函数Q 产品的市场需求函数Pe 单位碳排放量的碳税价格Pc 单位碳排放量的碳交易价格em 生产商生产单位产品产生的碳排放量el T P L对单位产品进行物流活动产生的碳排放量Em 政府给予生产商的碳配额El 政府给予T P L的碳配额 T P L碳排放量对物流服务水平的敏感系数其中,i=C QN,C Q L,C T N,C T L,分别表示碳税政策下不考虑/考虑T P L碳排放以及碳交易政策下不考虑/考虑T P L碳排放的均衡结果。2 数学模型及均衡分析 本节将探究不同碳排放主体及不同碳排放政策对生鲜农产品供应链运营决策的影响。首先单独考虑生产环节碳排放,分别构建了碳税(C T N)和碳交易(C QN)政策下的博弈模型并进行了均衡分析,对系统关键参数进行了灵敏度分析。在此基础上,同时考虑产运环节碳排放,分别构建了碳税(C T L)和碳交易(C Q L)政策下的博弈模型并进行了上述分析。最后,对4种情形下的均衡结果进行了横向对比。供应链成员的决策次序主要取决于各成员在供应链中的权力地位,本文考虑生产商主导、T P L和零售商跟随的情形,即假定生产商为实力雄厚的大型农业龙头企业,其在供应链中处于强势地位并具有后发优势,故生产商给出最优的碳减排量后,T P L和零售商据此决策最优的物流服务水平和零售价格,这是 符 合 现 实 情 况 的。从 理 论 研 究 上 看,在T P L参与的生鲜供应链运营管理领域,文献2 4,2 6,2 9 中探究了类似的权力结构。基于上述探讨,三方之间的S t a c k e l b e r g博弈过程为:生产商决策单位产品的碳减排额em;T P L依据生产商的碳减排额em,决策物流服务水平;零售商根据生产商的碳减排额em和T P L的物流服务水平,决策产品零售价格Pr。2.1 单独考虑生产环节碳排放的博弈模型2.1.1 碳税政策的情形(C T N情形)碳税政策下,政府规定企业在生产经营过程中产生的碳排放以每单位碳排放量Pe的价格收缴碳税,故生产商需向 政 府 支 付 的 碳 税 总 额 为(em-em)PeQ。C T N情形下,各成员的利润函数为:m(em)=Pm-Cm-(em-em)PeQ(Pr,em,)-K(em)(2)l(em)=Pl-C()Q(Pr,em,)(3)r(Pr,em)=(Pr-Pm-Pl-Cr)Q(Pr,em,)(4)采用逆向归纳法求解式(2)(4)构成的博弈模型,可得到命题1。命题1 C T N情形下,系统存在唯一的均衡解,满足PC TNr=bb-1(5)eC TNm为方程 K(em)=A(C T N)1+2 emem Pe+e(6)的解。C T N的取值情况为:若1U,则C TN=U。其中,1为方程Pl-C()C()=EC()E()(7)的解。联立三方决策,可得C T N情形下内点均衡下的产品市场需求为QC T N=A(C TN)1+eC TNmem (8)式中:=Pm+Pl+Cre=Pm-Cm-emPe,A=Abb-1 -b命题1及后文中所有定理及推论的证明过程见附录A。命题1给出了C T N情形下的博弈均衡结果。容易看出,由于物流服务水平受限,其均衡结果存在边界均衡和内点均衡两种情况。鉴于边界均衡是更为简单的特殊情形且缺少研究价值,故后文所有结论如不加说明,均是围绕内点均衡展开探讨。观察内点均衡结果,由式(7)可知,当T P L的边际成本利6 系 统 管 理 学 报第3 3卷润率等于物流服务成本弹性函数与产品新鲜度弹性函数的比值时,T P L的物流服务水平达到均衡。这说明,T P L进行服务水平决策时,需权衡两个弹性函数的大小,即权衡物流服务水平上升带来的服务成本增加和产 品新鲜度 上升两 个 相 悖 的 因 素 对T P L利润的影响。改写式(5),易得PC TNr-PC TNr=1b,这反映了零售商的边际利润率仅与产品价格弹性相关,弹性越大,其边际利润率越低。对上述 参 数 进 行 灵 敏 度 分 析,容 易 得 到 命题2。命题2 C T N情形下,系统取得内点均衡时:PC T Nrb0,C TNb=0。若-1(0)1,则:eC T Nmb0,QC T Nb1,则当1 b0,QC TNb0;当b-1(0)时,eC T Nmb0,QC TNb0。PC TNrPe=C TNPe=0。若eC T Nmem,则:eC TNmPe 0,QC TNPeem,则:eC T NmPe0,QC T NPe0。其中,-1(0)为方程(x)=l nxx-1-1x-1=0的解,em=(e2m-em)/2。命题2表明,在C T N情形下,产品销售价格与产品价格弹性系数负相关、与碳税价格无关。这是由于产品价格弹性系数越高,意味着市场需求对价格变化越敏感,供应链中各方企业会降低转移价格,进而降低产品在终端市场上的产品销售价格,采取“薄利多销”的方式吸引更多的消费者购买。由于批发价格和物流服务价格均外生,故碳税价格不会影响产品销售价格的决策。产品价格弹性和碳税价格对T P L的物流服务水平没有直接影响,该服务水平仅与物流价格、物流成本和新鲜度函数相关。碳减排量及需求量随价格弹性系数的变化而不明确,存在一个临界条件,当-1(0)1时,若产品具有较高的价格弹性,则弹性价格上升会阻碍该供应链碳减排且降低需求量。这类似于M a等2 3的研究结果,即政府应对高价格弹性的产品实施更为宽松的碳排放政策,以激励企业碳减排。同时,存在一个碳减排量的阈值,当生产商的碳减排量低于(高于)该阈值时,生产商单位产品碳减排量会随碳税价格的上升而降低(增高),进而导致市场需求下降(上升)。“双碳”目标的实现是一个循序渐进的过程,当生产商的碳减排量低 于与初始碳 排放量相关 的 某 阈 值时,设置过高的碳税会适得其反,不利于供应链低碳化发展。综上所述,在政府的经济手段下,单位产品碳排放量较高的生产商利润受到压缩后需进行低碳转型,碳税是利用政府干预手段引导参与者走向低碳化的有效政策工具。将式(5)(8)分别代入式(2)(4),可得C T N情形下供应链各成员及系统总利润分别为:C T Nm=(e+eC T NmPe)A(C TN)1+eC TNmem -K(eC TNm)(9)C T Nl=C TNA(C TN)1+eC TNmem (1 0)C T Nr=b-1A(C TN)1+eC TNmem (1 1)C TN=bb-1-C T N-eC T NmPe A(C TN)1+eC TNmem -K(eC TNm)(1 2)式中:C T N=Cr+Cm+emPe+C T NC T N=E(C T N)PlEC(C TN)+E(C T N)结合式(9)(1 2),分别对关键参数进行灵敏度分析,可得命题3。命题3 C T N情形下,系统取得内点均衡时:若eC TNmem,则:C T NlPe 0,C TNrPeem,则:C T NlPe0,C TNrPe0。命题3表明,在C T N情形下,碳税价格上涨并非一定有损于供应链成员利益,当生产商的碳减排量高于与初始碳排量相关的某阈值时,较高的碳税价格会激励生产商进行碳减排并增加市场需求,进而提升T P L和零售商的利润。从另一视角来看,企业间的运营和环境绩效是关联的,供应链成员间的互动在确定供应链总体碳排放水平和设立相应成本方面 十 分 重 要。这 一 观 点 与B e n j a a f a r等1 1和M a r t 等3 0相似。相较于其他成员,生产商利润关于碳税价格的变化更为复杂。2.1.2 碳交易政策的情形(C QN情形)C QN情形下,政府给予生产商一定的碳排放配额Em,生产商在经营期末时会在碳交易市场就剩余或所需购买的碳排放权额度(Em-emQ)按照当期每单位碳排第1期冯 颖,等:考虑产运环节碳排放的生鲜低碳供应链运营决策7 放量的价格Pc进行交易,以增加自身利润或填补实际碳排放额与碳配额之间的缺口。C QN情形下的生产商利润函数为 m(em)=Pm-Cm-(em-em)PcQ(Pr,em,)-K(em)+EmPc(1 3)T P L和 零 售 商 的 利 润 函 数 分 别 同 式(3)和式(4)。采用逆向归纳法求解此博弈问题,可得命题4。命题4 C QN情形下,系统存在唯一的均衡解,满足PC QNr=b/(b-1)(1 4)eC QNm为方程K(em)=A(C QN)1+2 emem Pc+c(1 5)的解。而C QN=C TN(1 6)联立三方决策,可得C QN情形下内点均衡下的产品市场需求为QC QN=A(C QN)1+eC QNmem (1 7)式中,c=Pm-Cm-emPc。命题4给出了C QN情形下生鲜低碳供应链系统的内点博弈均衡结果。容易看出,C QN情形下求得的产品销售价格和物流水平最优均衡解与C T N情形相同,即在单独考虑生产环节碳排放时,碳排放政策的变化对零售商和T P L的决策没有影响,不会影响生鲜产品的零售价格和新鲜度。对上述参数进行灵敏度分析,容易得到命题5。命题5 C QN情形下,系统取得内点均衡时:PC QNrb0,C QNb=0。若-1(0)1,则:eC QNmb0,QC QNb1,则当1 b0,QC QNb0;当b-1(0)时,eC QNmb0,QC QNb0。PC QNrPc=C QNPc=0。若eC QNmem,则:eC QNmPc 0,QC QNPcem,则:eC QNmPc0,QC QNPc0。命题5表明,C QN情形下的系统均衡结果随关键参数的变化同C T N情形,即不考虑T P L碳排放时,碳排放政策变化不会改变产品价格弹性对系统均衡结果的影响。将式(1 4)(1 7)分别代入式(3)、(4)和式(1 3),可得C QN情形下供应链各成员及系统总利润分别为:C QNm=(c+eC QNmPc)A(C QN)1+eC QNmem -K(eC QNm)+EmPc(1 8)C QNl=C QNA(C QN)1+eC QNmem (1 9)C QNr=b-1A(C QN)1+eC QNmem (2 0)C QN=bb-1-C QN-eC QNmPc A(C QN)1+eC QNmem -K(eC QNm)+EmPc(2 1)式中:C QN=Cr+Cm+emPc+C QNC QN=E(C QN)PlEC(C QN)+E(C QN)结合式(1 8)(2 1),分别对关键参数进行灵敏度分析,可得命题6。命题6 C QN情形下,系统取得内点均衡时:若eC QNmem,则:C QNlPc0,C QNrPcem,则:C QNlPc0,C QNrPc0。命题6表明,C QN情形下的生鲜低碳供应链成员及系统的利润 关于碳交易 价 格 的 增 减 趋 势 与C QN情形结果类似,碳交易价格对供应链系统成员利润的影响因产品的碳减排量而产生变动。2.2 同时考虑产运环节碳排放的博弈模型 生鲜低碳供应链中,除生产商在生产时会产生大量碳排放,物流环节也会因存储、运输、冷藏等产生可观的碳排放。因此,在实行低碳政策的大环境下,碳排放政策也会对T P L的物流活动造成直接影响。本节 同 时 考 虑 产 运 环 节 存 在 碳 排放,探讨碳税(C T L)及碳交易(C Q L)政策对供应链运作的影响。两类政策下生产商、T P L和零售商的利润函数如表1所示。结合表1,利用逆向归纳法求解两种情形下的均衡结果,可得命题7。命