系 统 工 程 学 报 JOURNAL OF SYSTEMS ENGINEERING 第 38 卷第 4 期 2023 年 8 月 Vol.38 No.4 Aug. 2023 碳交易制度下绿色供应链不同成本分担合同选择 潘 晨1,4 , 杨 柏2∗ , 冯鹤林3,4 , 郝怡非2 (1. 中南财经政法大学统计与数学学院, 湖北 武汉 430073; 2. 重庆工商大学工商管理学院, 重庆 400067; 3. 武汉科技大学理学院, 湖北 武汉 430081; 4. 黄冈师范学院数学与统计学院, 湖北 黄冈 438000) 摘要: 研究由一个制造商和一个零售商组成的绿色供应链中, 不同成本分担合同选择问题. 在碳交易制度下构建零 售商不分担制造商成本(记为NC) 和分担制造商绿色技术研发成本(记为RC) 、生产成本(记为MC)、碳交易成本(记 为TC) 四种博弈模型. 结果表明, 相对于NC情形, RC总能提高制造商碳减排水平和零售商订购数量, 而另外两种博 弈模型不改变这两个决策. RC 总能提高制造商利润, 但是只有当零售商成本分担固定比例较低时, RC才能提高零 售商利润. MC 不改变参与各方利润. TC 会降低制造商利润, 但会提高零售商利润. 当零售商成本分担固定比例较 低时, RC 能同时实现最高制造商碳减排水平和最高参与各方利润. 关键词: 博弈论; 绿色供应链; 碳减排; 成本分担合同 中图分类号: TP273 文献标识码: A 文章编号: 1000−5781(2023)04−0555−22 doi: 10.13383/j.cnki.jse.2023.04.009 Different cost-sharing contracts choices in a green supply chain under carbon trading system Pan Chen1,4 , Yang Bai2∗ , Feng Helin3,4 , Hao Yifei2 (1. School of Statistics and Mathematics, Zhongnan University of Economics and Law, Wuhan 430073, China; 2. School of Business Administration, Chongqing Technology and Business University, Chongqing 400067, China; 3. College of Science, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430081, China; 4. College of Mathematics and Statistics, Huanggang Normal University, Huanggang 438000, China) Abstract: This paper investigates the selection of different cost-sharing contracts in a green supply chain consisting of a manufacturer and a retailer. Four game models are constructed under carbon trading system: One where the retailer does not share the manufacturer’s cost (NC) and one where the retailer shares the manufacturer’s green technology R&D cost (RC), one where the retailer shares the manufacturer’s production cost (MC), and one where the retailer shares the manufacturer’s carbon trading cost (TC). Results show that, compared with NC, RC can always improve the manufacturer’s carbon emission reduction and the retailer’s order quantity, while the other two have no impacts on these two decision variables. RC always increases the manufacturer’s proflt, but improves the retailer’s proflt only when her flxed cost-sharing proportion is low. MC does not change proflts of players. Though TC reduces the manufacturer’s proflt, it increases the retailer’s. When the retailer’s flxed cost-sharing proportion is low, RC realizes both the highest manufacturer’s carbon emission reduction and the highest proflts for all players. Key words: game theory; green supply chain; carbon emission reduction; cost-sharing contract 收稿日期: 2021−05−06; 修订日期: 2021−09−09. 基金项目: 国家自然科学基金资助项目(72071092); 教育部人文社会科学研究青年基金资助项目(19YJC630051); 湖北省教育 厅科学研究计划资助项目(Q20222906); 湖北省教育厅哲学社会科学基金资助项目(21D117; 22D119); 黄冈师范学 院2022年度“重大项目培育计划”创新团队项目(202209904). ∗ 通信作者 556 系 统 工 程 学 报 第 38 卷 1 引 言 随着工业现代化和经济全球化的快速发展, 全球二氧化碳的排放量急剧增多. 据报道, 截至2019年5 月, 大气中二氧化碳的浓度已经从工业革命时期的280 ppm上升到415 ppm [1] . 碳排放的明显增加是导致气候变 化和全球变暖的主要原因 [2] , 而全球变暖会对人类生产和生活环境造成及其恶劣的影响 [3] , 因此碳排放问 题引起了全世界的广泛关注. 在面对全球变暖的情况下, 世界各国政府制定相关的低碳政策, 以减少碳排放: 1992 年, 在里约热内卢地球峰会上签署的联合国气候变化框架公约是第一个限制温室气体排放的国际公 约; 1997年, 《京都协议书》进一步强调实施碳减排, 对各国设定一定的碳排放限额信用额度, 并促进碳排 放交易; 2005年, 德国正式实施碳排放权制度; 《京都议定书》到期后的后续合作方案在哥本哈根会议上被 提出、商讨; 许多国家采用欧洲排放交易系统, 对碳排放的总量进行管制, 为碳交易提供市场 [4] ; 部分国家的 政府采用“ 总量管制与交易”制度, 对每个企业分配一定的碳额度, 多余或不足的碳额可在碳交易市场进行 交易, 该制度被公认为是降低企业碳排放的最有效的市场制度之一 [5] ; 还有一部分国家实行碳税政策, 对二 氧化碳排放征收排放税, 通过削减二氧化碳排放来减缓全球变暖; 2013年, 我国在深圳正式启动全国首个碳 排放交易平台. 受到世界各国对碳减排政策的立法和实施的影响, 消费者的低碳环保意识水平也在逐渐增 强, 许多消费者对产品的购买选择由原来的普通产品逐渐转变为低碳环保产品, 并且大多数消费者愿意为 低碳产品支付一定的溢价 [6] . 例如, 2013年, 中国气候传播项目中心对中国城市公众低碳意识进行调研, 得 出中国近30%的城市人口对低碳概念和政策认知度较高, 低碳支付意愿较强, 在践行低碳生活方式上表现突 出的结论1 . 因此, 碳排放问题是社会关注的热点. 面对不断恶化的生态环境、日趋严厉的碳减排法律法规、逐步提升的消费者低碳环保意识水平, 越来越 多的企业开始进行绿色技术研发来减少生产过程中所产生的碳排放, 以此来提高产品绿色度, 扩大市场份 额, 增强低碳产品市场竞争力 [7] . 比如, 格力在生产过程中对调换热器工序流程进行革新, 改变了行业内此 前普遍存在的空调换热器制造工序中“高资源消耗、高环境损耗、高碳排放”工艺现状, 每年可实现降低碳排 放9 064.4 t, 节能效益1 611.4 万元2 ; 丰田致力于油电混合动力车技术研究, 自从1997年推出Prius以来, 电动 化车型的全球累计销量已超过1 500 万辆, 二氧化碳减排效果超过1亿2 100万 t3 ; 中国平安作为全球首家保 险公司, 签署“一带一路”绿色投资原则, 扩大市场影响力4 . 很多企业具有高耗能、高排放的特点, 进行绿色 技术研发需要花费企业的巨大成本: 为了使生产出来的产品更加环保和节能, 制造商在生产产品之前需要 投入大量的人力、物力、财力进行绿色技术研发. 比如, 作为钢铁行业中高碳排放企业的宝钢集团于2018年 在宝山基地炼铁区域的环保改造投资累计超过100亿元, 逐步降低能源的消耗, 减少碳排放量5 ; 中国石化在 节能减排项目上的投资每年高达数十亿元, 通过技术研发和技术改造, 提高能源使用效率, 减少碳排放对 环境造成的污染6 ; 金风达坂城试验风电场项目共投资4.2亿元, 年减排10万 t二氧化碳, 年经济效益6 300万 元, 投资回收期约为7年7 . 面对巨额的绿色技术研发成本, 制造商是否进行绿色技术研发将取决于碳减排 后的利润是否大于碳减排前的利润, 即碳减排后所增加的利润是否能够弥补绿色技术研发的投资成本. 除 了绿色技术研发成本以外, 企业还需承担生产成本, 不同行业的生产成本也不同. 如眼镜行业的一幅眼镜 的生产成本只要十几元8 , 而国内原油生产成本较高9 . 在“总量管制与交易”制度下, 如果企业的碳排放总量 超过碳排放限额, 那么企业还需在碳排放市场购买碳排放额度, 即产生碳交易成本, 这也是企业的一部分 1 http://www.tanpaifang.com/tanguwe