蔡中華 羅新宇

(北京化工大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院, 北京 100029)

引 言

自2020 年我國提出“雙碳”目標(biāo)以來,碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo)共識空前一致,為我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展提供了新的戰(zhàn)略規(guī)劃[1]。 在“雙碳”戰(zhàn)略實施路徑中,綠色技術(shù)創(chuàng)新既能提高企業(yè)生產(chǎn)率與競爭力,又具備環(huán)境保護(hù)與節(jié)能減排的社會特性,已經(jīng)成為解決經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護(hù)兩難問題的必要途徑[2-3]。

然而,企業(yè)進(jìn)行綠色技術(shù)創(chuàng)新通常會面臨研發(fā)成本較高、不確定性較大等不利因素,因此需要政府出臺補貼政策以激勵創(chuàng)新[4-5]。 Wang 等[6]和Fan等[7]的研究表明綠色創(chuàng)新具有技術(shù)溢出和環(huán)境效益溢出的雙重外部性,政府補貼不僅能幫助企業(yè)提升技術(shù)水平而且有利于解決污染外部性問題。 這種雙重外部性還要求供應(yīng)鏈上下游協(xié)同發(fā)力,才能保證全鏈條環(huán)境效益提升和“雙碳”目標(biāo)的實現(xiàn)[8]。因此,在“雙碳”戰(zhàn)略背景下,政府補貼將如何影響供應(yīng)鏈兼顧企業(yè)利潤與環(huán)境效益? 針對上述問題的回答將對“雙碳”戰(zhàn)略的實施與達(dá)成具有重要的決策參考價值。

近年來,眾多學(xué)者圍繞政府補貼與綠色供應(yīng)鏈決策開展研究,并取得了豐富的成果。 Sheu 等[9]運用三階段博弈理論模型分析了政府財政干預(yù)對綠色供應(yīng)鏈競爭的影響,結(jié)果表明政府應(yīng)采取綠色稅收和補貼方式以確保企業(yè)從事綠色產(chǎn)品生產(chǎn)。 Li等[10]使用演化博弈模型分析了碳補貼政策對制造業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排的作用,結(jié)果表明政府補貼能夠顯著提升環(huán)境效益。 Yang 等[11]基于不確定性需求背景,探討了3 種綠色供應(yīng)鏈博弈模型下政府補貼的效果,結(jié)果也表明政府補貼能夠顯著提升供應(yīng)鏈綠色水平。 Liu 等[12]則在企業(yè)積極承擔(dān)社會責(zé)任情形下,分析了政府補貼對企業(yè)社會責(zé)任努力水平和社會福利的影響,確立了企業(yè)社會責(zé)任水平與最優(yōu)補貼率的關(guān)系。 針對政府補貼下不同供應(yīng)鏈主體的策略對鏈路決策的影響,曹裕等[13]對比了無補貼、補貼制造商、補貼零售商這3 種模式,結(jié)果表明對制造商補貼優(yōu)于對零售商補貼。

隨著政府補貼模式的細(xì)化,學(xué)者們開始將政府對綠色創(chuàng)新進(jìn)行補貼的依據(jù)劃分為產(chǎn)品綠色度、生產(chǎn)成本和研發(fā)投資3 種模式,并圍繞不同補貼模式對供應(yīng)鏈綠色創(chuàng)新的影響進(jìn)行了深入研究[11,14-15]。在政府依據(jù)產(chǎn)品綠色度進(jìn)行補貼的情形下,田一輝等[16]分析了綠色供應(yīng)鏈管理擴散的過程,研究表明政府補貼可以提升供應(yīng)鏈群體收益。 江世英等[17]則探討了收益共享系數(shù)對產(chǎn)品綠色度、制造商利潤和零售商利潤的影響。 在政府依據(jù)生產(chǎn)成本進(jìn)行補貼的情形下,Yousaf 等[18]的研究表明恰當(dāng)?shù)恼a貼比例可以提升供應(yīng)鏈業(yè)績并助力可持續(xù)發(fā)展。 尚春燕等[19]則探討了消費偏好與補貼策略對產(chǎn)品綠色度及供應(yīng)鏈利潤的影響。 此外,部分學(xué)者對3 種補貼模式的效率進(jìn)行了對比,溫興琦等[20]在集中式供應(yīng)鏈條件下證明了基于研發(fā)投資的補貼方式相比于綠色度與生產(chǎn)成本補貼方式的補貼效率更優(yōu)。 尚文芳等[21]研究了3 種政府補貼模式下產(chǎn)品綠色度、銷售努力以及零售價格等的變化趨勢。 馮穎等[22]對比分析了政府基于產(chǎn)品綠色度補貼與研發(fā)投資補貼的運作效率,發(fā)現(xiàn)消費者、零售商和政府更偏向于根據(jù)研發(fā)成本補貼,而制造商更偏向于綠色度補貼。

既有文獻(xiàn)主要針對政府依據(jù)產(chǎn)品綠色度和生產(chǎn)成本兩種補貼方式對供應(yīng)鏈綠色創(chuàng)新的影響,而深入分析政府依據(jù)研發(fā)投資進(jìn)行補貼對企業(yè)綠色技術(shù)創(chuàng)新影響的研究則較為缺乏。 盡管部分學(xué)者已經(jīng)對3 種模式進(jìn)行比較,但在這類文獻(xiàn)的模型中往往將綠色產(chǎn)品的需求設(shè)為固定值,而沒有考慮消費者綠色偏好對生產(chǎn)成本與產(chǎn)品需求的變化的影響[23]。據(jù)此,考慮到消費者綠色偏好對需求的影響以及綠色創(chuàng)新后產(chǎn)品成本的變動,本文在不同供應(yīng)鏈模式中分析政府依據(jù)研發(fā)投資進(jìn)行補貼對企業(yè)綠色技術(shù)創(chuàng)新與供應(yīng)鏈利潤的影響,并針對分散式供應(yīng)鏈中環(huán)鏈利潤和綠色度較為低下的情形,證明了供應(yīng)鏈企業(yè)應(yīng)通過利潤共享合同來提高供應(yīng)鏈及其成員的利潤以及綠色度,另外還討論了消費者對綠色產(chǎn)品的偏好對供應(yīng)鏈利潤及產(chǎn)品綠色度的影響。

1 研發(fā)投資補貼模式下的模型構(gòu)建

1.1 模型假設(shè)

考慮一個由政府、制造商(煉油廠)和零售商構(gòu)成的三級單渠道化工供應(yīng)鏈(如圖1 所示),其中制造商占主導(dǎo)地位。 由于消費者有綠色偏好,制造商圍繞綠色技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)行研發(fā)投資,零售商進(jìn)行綠色產(chǎn)品銷售,而政府為實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo),會對制造商的研發(fā)投資進(jìn)行補貼。 此外,本文提出以下假設(shè)。

圖1 模型簡圖Fig.1 Schematic diagram of the model

假設(shè)1 在供應(yīng)鏈中制造商以單位成本c生產(chǎn)一種化工產(chǎn)品,然后以批發(fā)價格w銷售給零售商,零售價格為p,用下標(biāo)m 表示制造商,下標(biāo)r 表示零售商。

假設(shè)2 為占據(jù)綠色產(chǎn)品市場份額,制造商選擇投資研發(fā)綠色技術(shù)。 例如,制造商可以投資硫化催化裂化裝置(FCCU)的催化劑再生器,利用其釋放的CO2進(jìn)行更有效地預(yù)熱以降低產(chǎn)品的單位成本。 制造商的研發(fā)投資設(shè)為二次函數(shù),η為綠色投資的成本系數(shù),η＞0,θ為實現(xiàn)的綠色改進(jìn)程度,θ≥0,θ=0 表示制造商沒有進(jìn)行研發(fā)投資。 綠色技術(shù)研發(fā)通過諸如提高二氧化碳排放的熱量利用效率以及預(yù)熱過程和二氧化碳的利用效率等手段來降低生產(chǎn)成本,但成本的降低效果除了與產(chǎn)品綠色改進(jìn)程度有關(guān),還取決于綠色技術(shù)的成本改進(jìn)因子δ。 綠色技術(shù)改進(jìn)后的單位產(chǎn)品生產(chǎn)成本為cδ(1 -θ)。

假設(shè)3 考慮到公眾行為對供應(yīng)鏈環(huán)境效益的影響[24],企業(yè)進(jìn)行綠色技術(shù)研發(fā)會使產(chǎn)品對環(huán)境更加友好,因此在“雙碳”背景下消費者的綠色偏好會產(chǎn)生額外的需求。 設(shè)β為額外需求系數(shù),β＞0,市場的需求函數(shù)為Q=a-bp+βθ,其中b為需求價格彈性,a為潛在市場需求,βθ為由于產(chǎn)品更加綠色而額外增加的需求。

假設(shè)4 在綠色供應(yīng)鏈中,制造商往往面臨著技術(shù)研發(fā)資金短缺的困境,削弱了其進(jìn)行綠色研發(fā)生產(chǎn)的積極性。 為達(dá)到“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo),政府依據(jù)企業(yè)研發(fā)投資進(jìn)行補貼,以鼓勵企業(yè)從事綠色技術(shù)創(chuàng)新。 設(shè)k為政府補貼系數(shù)。 綜上,建立的模型關(guān)系如圖1 所示。

制造商的利潤函數(shù)為

零售商的利潤函數(shù)為

1.2 集中式供應(yīng)鏈

集中式供應(yīng)鏈作為一種理想化供應(yīng)鏈模式,旨在建立長期供應(yīng)鏈合作關(guān)系,從整體出發(fā)作出決策。因此,集中式供應(yīng)鏈(用下標(biāo)c 表示)以追求整個供應(yīng)鏈的利潤最大化為決策目標(biāo),其利潤函數(shù)表示如下。

設(shè)θ*、p*分別為最優(yōu)綠色改進(jìn)度和最優(yōu)零售價格,則可以得到性質(zhì)1(以下各性質(zhì)的證明見附錄)。

性質(zhì)1 假設(shè)2cδβ＜(1 -k)η,則存在最優(yōu)綠色改進(jìn)度和最優(yōu)零售價格分別為

其中,前提假設(shè)2cδβ＜(1 -k)η的現(xiàn)實意義是,綠色創(chuàng)新所產(chǎn)生的額外產(chǎn)品需求的生產(chǎn)成本低于綠色投資成本。

進(jìn)一步可以得到供應(yīng)鏈的最優(yōu)整體利潤為

式(4) ～(6)中,供應(yīng)鏈的最優(yōu)綠色改進(jìn)度、價格和利潤都是政府補貼系數(shù)的函數(shù),因此可以得到性質(zhì)2 如下。

性質(zhì)2

性質(zhì)2.1 證明了政府根據(jù)研發(fā)投資進(jìn)行補貼能夠提升供應(yīng)鏈利潤。 在其他條件不變的情況下,補貼系數(shù)越大,供應(yīng)鏈最優(yōu)利潤越大,即政府補貼作為一種資源配置方式,可以幫助企業(yè)提升盈利能力,對企業(yè)的發(fā)展能夠產(chǎn)生積極影響。

性質(zhì)2.2 證明了政府補貼系數(shù)越大,則成本改進(jìn)因子δ越小,即政府依據(jù)研發(fā)投資進(jìn)行補貼對綠色技術(shù)的成本降低起到促進(jìn)作用。 這說明了政府補貼具有雙重效應(yīng),不僅可以幫助提高產(chǎn)品的綠色度,同時還可以達(dá)到降低生產(chǎn)過程成本的效果。

進(jìn)一步,對供應(yīng)鏈最優(yōu)綠色度的參數(shù)求導(dǎo),可以得到性質(zhì)3。

性質(zhì)3

性質(zhì)3.2 表明政府補貼系數(shù)k越大,越能促進(jìn)產(chǎn)品綠色水平的提高,進(jìn)一步驗證了政府補貼對于促進(jìn)企業(yè)綠色轉(zhuǎn)型以及環(huán)保方面起到的重要作用。

性質(zhì)3.3 表明額外需求系數(shù)β能夠促進(jìn)供應(yīng)鏈綠色水平的提高。 消費者的綠色偏好會使得綠色度高的產(chǎn)品在市場上受歡迎程度更大,則制造商將會努力提高產(chǎn)品的綠色度來提升市場份額。

1.3 分散式供應(yīng)鏈

在分散式供應(yīng)鏈(用下標(biāo)d 表示)中,每一個供應(yīng)鏈成員都以自身利潤最大化為決策目標(biāo)。 由于產(chǎn)品綠色度由制造商所決定,因此制造商與零售商兩者之間存在著以一方為主導(dǎo)的斯塔克伯格博弈,過程為制造商利用零售商的響應(yīng)函數(shù)先確定批發(fā)價格w和綠色改進(jìn)度θ,然后零售商確定零售價格p,即

將式(7)帶入式(1)中,就可以得到制造商的利潤函數(shù)如式(8)所示。

通過對式(8)求極值,得到分散式供應(yīng)鏈中的最優(yōu)綠色度和最優(yōu)批發(fā)價格分別為

進(jìn)一步零售商可以制定出最優(yōu)的零售價格

將式(9)、(10)代入到式(8)中可以得到制造商的最優(yōu)利潤,即

同理,可以確定零售商的最大利潤,即

1.4 協(xié)調(diào)式供應(yīng)鏈-利潤共享合同

在分散式供應(yīng)鏈中,制造商承擔(dān)綠色技術(shù)研發(fā)的全部成本,由于其風(fēng)險相對較高,因而會降低制造商從事綠色技術(shù)研發(fā)的意愿。 為鼓勵制造商進(jìn)行綠色研發(fā)投資,零售商和制造商之間可以建立各種合同以達(dá)到協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈的目的。

首先,討論以零售商為主導(dǎo)的利潤共享合同(revenue-sharing-contract),即零售商在確保自身利潤最大化的同時確定利潤分享的比例,其過程如下:產(chǎn)品的批發(fā)價格w和產(chǎn)品的綠色度θ這兩個變量先由制造商決定,在此基礎(chǔ)上零售商在確保自身利潤最大化的條件下來確定零售價格p和利潤共享比例λ(0 ＜λ＜1),零售商得到最終利潤的λ,并將(1 -λ)的利潤分享給制造商。 因此在以零售商為主導(dǎo)的利潤共享合同中零售商與制造商的利潤分別如式(14)、(15)所示。

即零售商的利潤函數(shù)為

將利潤函數(shù)對零售價格p求一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù),令其一階導(dǎo)數(shù)為零,就可以求得價格p的反應(yīng)函數(shù)以及制造商的利潤函數(shù)分別為

由利潤最大化條件,可以得到最優(yōu)的λ如式(19)所示。

還可以得到在此合同下最優(yōu)的θ、πr、πm,以及供應(yīng)鏈總利潤πSC如下所示。

以上結(jié)果表明,在制造商與零售商簽訂利潤共享合同情形下,政府補貼可以影響到產(chǎn)品綠色度、供應(yīng)鏈利潤等,同時,只有滿足和＞,制造商與零售商才會簽訂利潤共享合同。

1.5 協(xié)調(diào)式供應(yīng)鏈-成本共擔(dān)合同

為增加市場需求,在促進(jìn)創(chuàng)新研發(fā)的同時降低批發(fā)價格,零售商也可以選擇承擔(dān)部分制造商的研發(fā)投資成本,以促進(jìn)供應(yīng)鏈簽訂成本共擔(dān)合同(costsharing-contract),具體過程如下:在成本共擔(dān)比例φ和零售商反應(yīng)函數(shù)的基礎(chǔ)上,制造商決定產(chǎn)品的批發(fā)價格w和產(chǎn)品的綠色度θ,在成本分擔(dān)比例φ、綠色度和批發(fā)價格確定的基礎(chǔ)上確定零售價格p。 因此在成本共擔(dān)合同中制造商與零售商的利潤分別如式(24)、(25)所示。

由零售商利潤函數(shù)得到價格p的反應(yīng)函數(shù)如式(17)所示。 就可以得到在此合同下最優(yōu)的θφ、πmφ、πrφ,為保證各決策變量為正,設(shè)1,則有

0,在此模型中φ無最優(yōu)解,因此成本共擔(dān)合同不存在最優(yōu)的成本共擔(dān)比例使得制造商與零售商實現(xiàn)帕累托改進(jìn)。

將3 種模式供應(yīng)鏈中的變量公式整理如表1 所示。

表1 各模式中的參數(shù)公式總結(jié)表Table 1 Summary table of parameter formulas in each mode

2 數(shù)值模擬

為了進(jìn)一步研究政府補貼系數(shù)k、消費者綠色偏好β對供應(yīng)鏈最優(yōu)決策值(產(chǎn)品的綠色度、供應(yīng)鏈總利潤、制造商利潤和零售商利潤)的影響作用方向及大小,本文參照Ghosh 等[25]和Yousaf 等[18]的研究,設(shè)置參數(shù)如下:a=5,b=0.3,η=20,δ=0.4,c=5,并對系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值仿真模擬。

圖2、3 展示了β=0.2 下政府補貼系數(shù)k與產(chǎn)品最優(yōu)綠色度和供應(yīng)鏈利潤間的關(guān)系。 圖4、5 展示了綠色偏好系數(shù)與最優(yōu)綠色度及供應(yīng)鏈利潤之間的關(guān)系。

圖2 最優(yōu)綠色度與政府補貼系數(shù)關(guān)系曲線Fig.2 The relationship between optimal greenness and government subsidy coefficient

圖2 顯示,隨著補貼系數(shù)增加,企業(yè)研發(fā)動力變強,產(chǎn)品綠色度隨之上升。 同時,還可以看出當(dāng)補貼系數(shù)增大時,集中式供應(yīng)鏈效果最優(yōu),而協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈的綠色度優(yōu)于分散式供應(yīng)鏈。 圖3 中的供應(yīng)鏈利潤與政府補貼系數(shù)的關(guān)系也呈現(xiàn)相似的特征,即隨著補貼系數(shù)增加,供應(yīng)鏈利潤上升,其中集中式供應(yīng)鏈的利潤明顯高于分散式和協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈,協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈的利潤優(yōu)于分散式供應(yīng)鏈。

圖3 最優(yōu)供應(yīng)鏈利潤與政府補貼系數(shù)關(guān)系曲線Fig.3 The relationship between optimal supply chain profit and government subsidy coefficient

Gardas 等[26]指出來自政府的干預(yù)是供應(yīng)鏈綠色創(chuàng)新的重要驅(qū)動力,本文的數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)一步展示了政府補貼對供應(yīng)鏈綠色創(chuàng)新的積極作用,即政府采用研發(fā)投資補貼的方式可以有效地提升供應(yīng)鏈的綠色水平及利潤。 同時,通過比較可以發(fā)現(xiàn)利潤共享合同在供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)中發(fā)揮著重要作用,協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈可以有效促進(jìn)產(chǎn)品綠色度和供應(yīng)鏈的利潤,解決供應(yīng)鏈中成員之間的利益沖突。

圖4 顯示,消費者的綠色偏好程度越大,產(chǎn)品所能達(dá)到的最優(yōu)綠色度越大。 圖5 則顯示消費者的綠色偏好程度越大,供應(yīng)鏈所能達(dá)到的利潤越大。 政府補貼及消費者的綠色偏好具有正外部性,不僅可以增加供應(yīng)鏈整體利潤,同時還能提高產(chǎn)品綠色度,進(jìn)一步驗證了公眾參與對綠色供應(yīng)鏈建立及“雙碳”戰(zhàn)略實施的重要性。

圖4 最優(yōu)綠色度與綠色偏好系數(shù)關(guān)系曲線Fig.4 The relationship between optimal greennessand green preference coefficient

圖5 最優(yōu)供應(yīng)鏈利潤與綠色偏好系數(shù)關(guān)系曲線Fig.5 The relationship between optimal supply chain profit and green preference coefficient

從消費者的角度,其綠色偏好可以促使企業(yè)提高產(chǎn)品綠色度,是企業(yè)進(jìn)行綠色技術(shù)創(chuàng)新的源動力;從零售商的角度,增加產(chǎn)品的綠色度可以增加銷售收入,因此其會選擇恰當(dāng)?shù)睦麧櫣蚕肀壤齺韰f(xié)調(diào)綠色供應(yīng)鏈。 進(jìn)而,由于制造商在協(xié)調(diào)式供應(yīng)鏈中的利潤大于分散式供應(yīng)鏈,因此制造商愿意接受利潤共享合同并實施綠色供應(yīng)鏈管理。

3 結(jié)論

(1)政府依據(jù)研發(fā)投資進(jìn)行補貼的方式對提高供應(yīng)鏈利潤和促進(jìn)綠色創(chuàng)新有積極作用。 在不同模式供應(yīng)鏈中,供應(yīng)鏈中各參與者的利潤以及產(chǎn)品的綠色度都隨著政府補貼系數(shù)的提高而增大。 在相同政府補貼條件下,集中式供應(yīng)鏈比分散式供應(yīng)鏈更能實現(xiàn)較大的利潤與綠色度。

(2)協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈強化了政府補貼對綠色創(chuàng)新的促進(jìn)作用,能夠提升分散式供應(yīng)鏈的利潤與產(chǎn)品綠色度。 在合同選擇中,本文證明了在政府依據(jù)研發(fā)投資進(jìn)行補貼的模式下,利潤共享合同比成本共擔(dān)合同更能使供應(yīng)鏈實現(xiàn)協(xié)調(diào)。

(3)產(chǎn)品綠色度帶來的額外需求能夠促進(jìn)供應(yīng)鏈綠色水平的提高。 消費者對綠色產(chǎn)品的偏好會促使制造商開展更多的綠色技術(shù)創(chuàng)新,以提升產(chǎn)品綠色度,滿足消費者的綠色需求。

由上述結(jié)論可以得到如下政策啟示:首先,考慮到政府補貼對供應(yīng)鏈綠色技術(shù)創(chuàng)新的促進(jìn)作用,應(yīng)激發(fā)各級政府在“雙碳”戰(zhàn)略下對企業(yè)綠色技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)行補貼的主體責(zé)任,進(jìn)而激勵企業(yè)從事綠色技術(shù)創(chuàng)新;其次,鑒于協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈能夠強化政府補貼的促進(jìn)作用,應(yīng)鼓勵企業(yè)通過行業(yè)組織,聯(lián)合上下游企業(yè)建立協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈,并通過強化全局意識、加強合作使得綠色供應(yīng)鏈整體效益最大化;最后,由于消費者的綠色偏好能夠顯著促進(jìn)供應(yīng)鏈綠色創(chuàng)新,應(yīng)進(jìn)一步加強環(huán)保宣傳,發(fā)揮公眾對環(huán)境友好型產(chǎn)品的選擇作用,倒逼企業(yè)從事綠色技術(shù)創(chuàng)新,盡早實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。 將來我們計劃對存在多個供應(yīng)商與零售商之間博弈的情況作進(jìn)一步的研究。