政府补贴与股权合作下低碳闭环供应链决策与协调.pdf

第 38 卷第 4 期2023 年 8 月系 统 工 程 学 报JOURNAL OF SYSTEMS ENGINEERINGVol.38 No.4Aug.2023政府补贴与股权合作下低碳闭环供应链决策与协调孙嘉轶,杨露,滕春贤(哈尔滨理工大学经济与管理学院,黑龙江 哈尔滨 150080)摘要:研究考虑政府补贴与股权合作的低碳闭环供应链决策及协调问题.构建了集中式、分散式、政府补贴低碳产品以及零售商持股制造商碳减排投资情形下的四种决策模型,对比了不同情形下的最优决策及成员利润,分析了政府补贴及股权合作两种机制的协调效果.研究表明,两种协调机制均能消除零售商“搭便车”现象;当政府单位碳补贴小于一定阈值时,内部股权合作机制更优,且零售商按照合适比例持股,碳减排量、回收率和市场需求均能达到集中式水平,低碳闭环供应链实现部分协调;当政府单位碳补贴满足一定条件时,外部政府补贴机制更优,且当政府单位碳补贴达到一定阈值时,低碳闭环供应链实现完美协调.关键词:闭环供应链;碳减排;政府补贴;股权合作;协调中图分类号:F224文献标识码:A文章编号:10005781(2023)04054015doi:10.13383/ki.jse.2023.04.008Decision and coordination of low-carbon closed-loop supply chainconsidering government subsidies and equity cooperationSun Jiayi,Yang Lu,Teng Chunxian(School of Economics and Management,Harbin University of Science and Technology,Harbin 150080,China)Abstract:This paper studies the decision-making and coordination of low-carbon closed-loop supply chain(CLSC)considering government subsidies and equity cooperation.Four decision models are constructed:centralized,decentralized,government subsidizing low-carbon products,and retailer holding equity in man-ufacturers carbon-reducing investments.The optimal decision-making and member profits are compared a-mong the different models.Further,the coordination effects of government subsidy and equity cooperationmechanism are analyzed.The results indicate that both coordination mechanisms can eliminate the retailersfree-riding.When unit government carbon subsidy is less than a certain threshold,the internal equity coop-eration mechanism is better;while,when the retailers shareholding ratio meets certain conditions,the carbonemission reduction,recovery rate,and market demand can all reach the levels in the centralized model,so thatthe low-carbon CLSC realizes partial coordination.When the unit carbon subsidy meets certain conditions,the external government subsidy mechanism is better,and when the government unit carbon subsidy reaches acertain threshold,perfect coordination of the low-carbon CLSC can be realized.Key words:closed-loop supply chain;carbon emission reduction;government subsidy;equity cooperation;coordination收稿日期:20210413;修订日期:20220819.基金项目:国家自然科学基金青年项目(71701056);中国博士后科学基金项目(2017M611360);黑龙江省自然科学基金项目(G2018007).第 4 期孙嘉轶等:政府补贴与股权合作下低碳闭环供应链决策与协调5411引引引言言言全球气候环境问题日益严重,受到国际社会的广泛关注,多国政府相继制定碳排放相关政策,以期实现减排目标.2016年,国务院颁布“十三五”节能减排综合工作方案,提出发展循环经济体系,完善节能减排市场化机制的发展目标.2020年,在第75届联合国大会期间,中国提出了要在2030年达到碳排放量峰值,2060年前实现碳中和的目标,彰显了我国走绿色低碳发展道路的坚定决心.同时,消费者低碳环保意识逐年增强,京东大数据研究院发布的2019绿色消费趋势发展报告显示,“绿色消费”商品种类超过1亿种,其销量增速超出京东全站18%.近年来新能源汽车越来越受到消费者青睐,2020年,特斯拉电动汽车交付499 550辆,蔚来全年交付43 728台,理想汽车全年交付32 624辆,均创新高.综上,政府的碳规制以及消费者低碳环保意识直接影响企业的减排及运营决策,研究具有企业碳减排的供应链具有重要的现实意义.Benjaafar 等1首次在供应链系统中考虑了碳排放因素,分析了碳排放参数对供应链最优决策的影响.Dong等2研究发现,在碳限额交易政策下可持续投资对供应链的最优决策有显著影响,收益共享契约可以协调供应链的利润.王文利等3利用演化博弈理论探讨了二级供应链中制造商的减排及零售商的低碳营销策略.1995年,富士施乐在日本建立整合资源循环工厂,回收废旧打印设备及耗材,进行再利用或再制造,成熟后在多国建立同样的工厂.目前,中国工厂的再资源化率已达99.99%,践行了企业社会责任.再制造的原材料主要是废旧产品,与新品相比,再制造可以降低30%50%污染物排放,减少50%的成本消耗,节约60%的能源以及70%的原材料,再制造闭环供应链具有低成本、低消耗及低排放的特点.Savaskan 等4首次提出了闭环供应链中的三种回收模式.Guide 等5,Govindan等6对闭环供应链的现有研究内容进行了梳理,并提出了未来的研究方向.一些学者关注了闭环供应链的碳减排问题.Chang 等7分别在新品及再制品属于独立及替代关系下,研究了碳限额交易政策对垄断制造商两种产品生产决策的影响.Bazan 等8研究了考虑碳排放及能源效应的闭环供应链决策及协调问题.Mohammed 等9指出闭环供应链管理是减少工业环境足迹的有效方法,并分析了不同碳政策对闭环供应链运营决策的影响.但闭环供应链中制造企业实施碳减排动力始终不足,究其原因,一是低碳产品生产过程中的高投入问题始终难以破解;二是由于消费者环保意识的不断提高,低碳循环生产往往会改善供应链的整体绩效,供应链中的其他节点企业从中获利,大大降低了制造企业实施碳减排的积极性.如何从闭环供应链外部及闭环供应链内部两个层面,激励企业实施碳减排、促进低碳闭环供应链的稳定发展及运作是值得关注的问题.与本文研究内容相关的文献主要有两个方面:一方面是闭环供应链外部政府补贴政策的研究.此类研究大致可以分为两类:一类是针对政府再制造补贴下闭环供应链的决策及协调的研究,Zhu 等10研究了政府对购买再制品的消费者补贴,以及政府对捐赠废旧产品的消费者补贴两种补贴政策下闭环供应链的决策,结果表明政府补贴政策有利于提高经济及环境效益.姚锋敏等11在零售商主导的闭环供应链中,研究了政府再制造补贴及企业社会责任投入的交互影响,并探讨了CSR 成本共担契约及两部定价契约的协调效果.夏西强等12研究了政府对新产品收取碳税政策,及政府对再制造补贴政策下闭环供应链的回收决策,并比较了两种政策的优劣.另一类是关于政府碳减排补贴对闭环供应链成员决策影响的研究,程发新等13在市场需求不确定下,分析了碳限额、碳补贴政策对闭环供应链网络均衡决策的影响.Hu 等14比较了碳限额交易及碳税两大碳规制的优劣,并发现政府“直接补贴”及“政策倾向”两种补贴政策都有利于闭环供应链碳减排.综上,以上文献关注了政府补贴在促进企业碳减排或再制造方面的正向激励作用,并没有考虑碳减排及再制造的协同效应,忽视了低碳闭环供应链中的“搭便车”问题.因此,本文针对低碳闭环供应链系统,重点探讨政府补贴对企业回收、减排及定价决策的影响,并说明其协调效果.另一方面是供应链内部协调的研究,此类研究成果较丰硕,如闭环供应链中的专利技术授权机制、基于Shapley值的协调机制、合同协调等.在技术授权研究方面,Hong 等15研究了再制造商在单位专利许可费和固定专利费两种情形下的回收及定价决策,以及制造商的专利授权策略.He 等16构建了制造商和零售商542系 统 工 程 学 报第 38 卷回收竞争的闭环供应链博弈模型,提出了专利授权及合同两种协调机制.在基于Shapley值的协调方面,张伸等17研究了电商平台扣点率对双渠道供应链最优定价的影响,并设计了基于Shapley值的协调定价方案.Zheng 等18在零售商和再制造商均可销售及再制造的闭环供应链中,提出了可变加权的Shapley值法实现了该闭环供应链的协调.在供应链合同研究方面,主要包括数量折扣合同19、收益共享合同20,21、批发价格合同22等,及复合合同23,24的研究.股权合作战略可视为一种特殊的复合合同,有利于供应链中节点企业作为利益共同体,形成股权战略联盟,为消除低碳闭环供应链中的“搭便车”现象提供了一种新的解决思路.刘名武等25在低碳供应链中,考虑了零售商持股制造商碳减排投资战略的协调效果,并揭示出在一定条件下持股战略可以实现供应链的协调.进一步,刘名武等26在碳交易政策下,表明合适的零售商持股比例可降低碳排放,实现企业利润的帕累托改进,并引入Shapley值法实现供应链协调.夏良杰等27在碳交易机制下,将交叉持股战略引入到低碳供应链中,并验证了其协调效果.这些研究以实现供应链利润的优化为目标,对供应链内部的协调机制进行了丰富且深入的探索.综上,部分学者关注了制造商碳减排所面临的困境,文献 2527以供应链为研究对象,验证了股权合作消除“搭便车”及实现供应链协调的效果,但并未考虑制造商低碳生产与回收再制造之间的交互影响,以及其与零售商构成的闭环供应链内部激励机制.文献 13,14研究表明政府碳减排补贴政策可以提高企业碳减排的积极性,但忽略了低碳闭环供应链内部的“搭便车”问题,以及外部政策的“依赖性”,与低碳闭环供应链内部的协调机制相比,孰优孰劣值得关注.现有研究尚缺乏低碳闭环供应链外部政府补贴及内部股权合作对其碳减排效果影响的系统研究;同时,目前鲜有研究关注具有再制造的低碳闭环供应链决策及协调问题.因此,不同策略下,闭环供应链应如何制定回收、碳减排及定价决策?消费者的碳感知程度、政府的碳补贴政策及股权合作战略如何影响闭环供应链成员决策?低碳闭环供应链面临的困境是什么?两种协调机制是否可以促进企业低碳循环生产,并提升企业绩效?供应链外部政府补贴及内部股权合作能否实现低碳闭环供应链协调?本文聚焦闭环供应链低碳生产的高成本及“搭便车”问题,从提升制造商减排积极性、消除“搭便车”以及供应链协调三个维度出发,比较外部政府补贴及内部股权合作下低碳闭环供应链成员的决策及绩效表现,研究表明:政府补贴制造商低碳生产及零售商持股制造商碳减排投资两种激励机制,不但可以提升制造商碳减排积极性,同时促进了闭环供应链的回收再制造,两种机制激励效果的优劣,需视政府的单位补贴大小而定;从制造商利润大小比较、其利润对于消费者低碳感知的敏感程度、与零售商相比其利润的增幅三个方面,说明了两种激励机制均可消除零售商“搭便车”;在一定条件下,外部政府补贴可以实现闭环供应链的完美协调,而内部股权合作下闭环供应链仅能实现部分协调.研究结果为政府补贴政策的制定及企业间的股权合作提供决策支持.2制制制造造造商商商碳碳碳减减减排排排下下下闭闭闭环环环供供供应应应链链链决决决策策策模模模型型型2.1模模模型型型说说说明明明与与与假假假设设设考虑由一个制造商和一个零售商组成的闭环供应链,制造商投资碳减排且进行新产品生产,同时负责废旧产品回收及再制造,零售商负责新品及再制品的销售.假设在生产与销售过程中新品及再制品无差异15,制造商和零售商之间进行完全信息下的Stackelberg博弈.参考文献 4,25,26的研究,制造商为领导者,零售商为跟随者,实践中,在制造业闭环供应链中,制造企业往往承担领导者的角色,如汽车供应链、家电供应链等.文中的符号说明如表1所示.产品的市场需求受价格和碳减排率影响,参考文献 27,假设需求函数为D=a bp+e,(1)其中a表示市场容量,a 0;b表示消费者对价格的敏感系数,b 0;随着越来越多的企业公布产品的碳足第 4 期孙嘉轶等:政府补贴与股权合作下低碳闭环供应链决策与协调543表 1符号说明Table 1Symbol descriptions符号定义及假设cn新品的单位生产成本,cn 0cr再制品的单位生产成本,cn cr 0w产品的单位批发价格,w cnp产品的单位零售价格,p w再制品的单位节约成本,=cn cr 0A废旧产品的单位回收价格,A 0废旧产品的回收率,0 1零售商持股制造商碳减排投资的比例,同时,制造商按的比例将收益分给零售商,0 0e产品的单位碳减排量C()制造商的回收努力成本,参考文献 4,C()=2,其中表示规模参数,0I(e)制造商的碳减排投资成本,参考文献 2527,I(e)=ke2/2,其中k表示碳减排投资系数,k 0YX表示闭环供应链成员X在Y模型下的利润,其中,X=M,R,SC,分别表示制造商、零售商和闭环供应链,Y=C,N,G,H分别表示集中式、分散式、政府补贴低碳产品、零售商持股制造商碳减排投资决策情形迹,越来越多的产品标记碳标签,绿色低碳的生活理念在消费者心中日益加深,产品的碳减排程度影响了消费者的购买决策,表示消费者对碳减排的敏感系数,0.2.2集集集中中中式式式决决决策策策模模模型型型在集中式决策下,低碳闭环供应链中的企业作为一个整体,制造商和零售商均以供应链利润最大化为决策目标,利润函数如下(上标“C”表示集中式决策情形)CSC(,e,p)=(p cn+)D AD 2ke22,(2)其中闭环供应链的利润由销售新品与再制品所获得的收益(p cn+)D,减去回收废旧产品的可变成本AD、固定成本2及碳减排投资成本ke22组成.定定定理理理 1在集中式决策模型中,当 2(A)22k时,闭环供应链的均衡策略及利润分别为C=bk(a bcn)(A )kb(b(A )2 4)+22,eC=2(bcn a)kb(b(A )2 4)+22,pC=k(b(a(A )2 2cn)2a)+2cn2bk(b(A )2 4)+22,DC=2bk(bcn a)bk(b(A )2 4)+22,CSC=k(a bcn)2kb(4 b(A )2)22.定理 1 表明,制造商回收且投资碳减排集中决策下,为了保证闭环供应链利润函数的凹性以及相关表达式具有一定的经济可行性,要求制造商回收的规模参数应满足 2(A)22k,此时低碳闭环供应链的最优策略组合为(C,eC),产品最优市场价格和市场需求为pC和DC,闭环供应链的最大利润为CSC.推推推论论论 1C 0,eC 0,pC 0,DC 0,CSC 0.推论 1 表明,在集中式决策下,随着消费者碳减排敏感系数的增大,废旧产品的回收率、产品的碳减排量、零售价格、市场需求以及闭环供应链的利润都将增大.当消费者低碳环保意识提高时,制造商更有动力提高产品的碳减排量.同时,由于再制品的单位利润更高,制造商将加大废旧产品的回收力度,提高回收率,由此产生的减排投资成本及回收努力成本将部分转移到消费者身上,导致产品的零售价格提高,但此时消费者碳减排敏感系数更高,故产品的需求量加大,进而增加了闭环供应链的整体利润.然而,低碳产品价格的提高,对消费者来说是不利的,企业应考虑通过提高产品质量,延长售后质保时间等方式,提升顾客消费体验.544系 统 工 程 学 报第 38 卷2.3分分分散散散式式式决决决策策策模模模型型型在分散式决策下,制造商和零售商均以各自利润最大化为目标,利润函数分别为(上标“N”表示分散式决策情形)NM(,e,w)=(w cn+)D AD 2ke22,(3)NR(p)=(p w)D,(4)其中制造商的利润由销售产品所获得的收益(w cn+)D减去废旧产品回收及碳减排投资成本组成;零售商的利润(p w)D是通过销售产品所得.定定定理理理 2在分散式决策模型中,当 2(A)22k时,闭环供应链的均衡策略及利润分别为N=bk(a bcn)(A )kb(b(A )2 8)+22,eN=2(bcn a)kb(b(A )2 8)+22,wN=k(b(a(A )2 4cn)4a)+2cn2bk(b(A )2 8)+22,pN=k(b(a(A )2 2cn)6a)+2cn2bk(b(A )2 8)+22,DN=2bk(bcn a)bk(b(A )2 8)+22,NM=k(a bcn)2bk(8 b(A )2)22,NR=4b2k2(a bcn)2(bk(b(A )2 8)+22)2.定理 2 表明,制造商回收且投资碳减排分散决策下,同集中决策类似,要求制造商回收的规模参数应满足 2(A)22k,此时制造商的最优策略组合为(N,eN,wN),产品最优市场价格和市场需求为pN和DN,制造商和零售商的最大利润为NM和NR.推推推论论论 2N 0,eN 0,pN 0,DN 0,NM 0,NR 0,NSC 0.推论 2 表明,在分散式决策下,与集中式决策类似,均衡决策及最优利润与消费者碳减排敏感系数的变动规律相似,此处不再赘述.可以看出,无论是闭环供应链整体还是其成员企业都有动力通过环保公益广告、标记产品“碳足迹”等方式,加强消费者对低碳环保绿色生产的关注,进而实现资源、环境及经济效益的共赢.实践中,沃尔玛、IBM、宜家等均在其低碳产品上粘贴“碳足迹”标签,美的、格力等大型电器制造商均研发并推广节能环保系列产品,通过短视频或广告等方式进行宣传,引导消费者购买低碳产品.2.4政政政府府府补补补贴贴贴低低低碳碳碳产产产品品品决决决策策策模模模型型型在政府补贴低碳产品分散式决策下,制造商和零售商均以各自利润最大化为目标,利润函数分别为(上标“G”表示政府补贴低碳产品情形)GM(,e,w)=(w cn+s)D AD 2ke22,(5)GR(p)=(p w)D,(6)其中制造商的收益除了销售产品所得,还包括政府的低碳产品补贴sD.定定定理理理 3在政府补贴低碳产品的决策模型中,当 2(A)22k,0 s s1时,闭环供应链的均衡策略及利润分别为G=bk(abcn+bs)(A)kb(b(A)28)+22,eG=2(abcn+bs)kb(8b(A)2)+22,wG=ak(b(A)24)+2(cns)(22bk)bk(b(A)28)+22,pG=ak(b(A)26)+2(cns)(2bk)bk(b(A)28)+22,DG=2bk(abcn+bs)bk(8b(A)2)+22,GM=k(abcn+bs)2bk(8b(A)2)+22,GR=4b2k2(abcn+bs)2(bk(b(A)28)+22)2.定理 3 表明,政府补贴低碳产品分散决策下,为了保证闭环供应链利润函数的凹性以及相关表达式具有一定的经济可行性,除了制造商回收的规模参数应足够大,同时,政府的单位碳补贴不能太大,应满足0 s 0,eG 0,pG 0,DG 0,GM 0,GR 0,GSC 0;2)Gs 0,eGs 0,当 bk时,pGs 0;当0 0,GMs 0,GRs 0,GSCs 0.推论 3 表明,政府补贴低碳产品情形下,均衡决策及最优利润均为消费者碳减排敏感系数的增函数;类似地,随着政府单位碳补贴额度的增大,废旧产品的回收率、产品的碳减排、市场需求以及企业最优利润都将随之增加,而产品零售价格的变动规律与消费者碳减排敏感系数、消费者价格敏感系数以及碳减排投资规模参数的相对大小有关.2.5零零零售售售商商商持持持股股股制制制造造造商商商碳碳碳减减减排排排投投投资资资决决决策策策模模模型型型在零售商持股制造商碳减排投资分散式决策下,制造商和零售商均以各自利润最大化为目标,利润函数分别为(上标“H”表示零售商持股制造商碳减排投资情形)HM(,e,w)=(1 )(w cn+)D AD 2(1 )ke22,(7)HR(p)=(p w)D+(w cn+)D ke22,(8)其中零售商按照持股比例分担制造商的碳减排投资成本ke22,同时,分享制造商的销售收益(w cn+)D.定定定理理理 4在零售商持股制造商碳减排投资的决策模型中,当 1,0 1时,闭环供应链的均衡策略及利润分别为H=bk(1)(abcn)(A)kb(1)(b(A)28)22,eH=2(abcn)kb(1)(b(A)28)22,wH=k(Acnb2(A)+b(A)(a(1)+Aa)+4cn(12)+4a)2cn2bk(1)(b(A)28)22,pH=k(1)(b(a(A)22cn)6a)2cn2bk(1)(b(A)28)22,DH=2bk(1)(abcn)bk(1)(b(A)28)22,HM=k(1)(abcn)2bk(1)(b(A)28)22,HR=2k(1)(abcn)2(4kb(1)22)(bk(1)(b(A)28)22)2.定理 4 表明,零售商持股制造商碳减排投资分散决策下,同前文相似,除了制造商回收的规模参数应足够大,同时,零售商的持股比例不能太大,应满足0 0,eH 0,pH 0,DH 0,HM 0,HR 0,HSC 0;2)H 0,eH 0,pH 0,DH 0,HM 0,当0 0;当2 1时,HR 0,当0 0;当3 1时,则HSCNM,GRGM,HRHM.2)GMNM,GRNR,HMNM.定理 5 表明,由于零售商对于消费者低碳偏好的感知更为敏感,故在分散式及两种协调机制下的决策模型中,较之制造商,零售商利润关于消费者碳减排敏感系数的增幅总是更大,也就是说制造商投资碳减排对制造商和零售商来说总是有利的,即零售商存在“搭便车”行为;进一步,当政府补贴低碳产品时,相较于分散式情形,制造商及零售商利润关于消费者碳减排敏感系数的增幅总是更大的,说明政府的补贴政策可以激励制造商碳减排,零售商也从中获益;类似地,当零售商持股制造商碳减排投资时,相较于分散式情形,制造商利润关于消费者碳减排敏感系数的增幅更大,表明股权合作也可以消除“搭便车”现象的影响,提高制造商碳减排的积极性.定定定理理理 61)G N,eG eN,当0 bk时,pGbk时,pGpN,DG DN.2)GM NM,GR NR.3)GM GR,GMsGRs,其中GM=GM NM,GR=GR NR.定理 6 表明,与无协调情形相比,政府补贴低碳产品政策下,废旧产品的回收率、产品碳减排量及市场需求均更高,而产品零售价格的高低,需视消费者碳减排敏感系数与消费者价格敏感系数以及碳减排投资规模参数的相对大小而定,当消费者碳减排敏感程度较低时,政府补贴政策下产品零售价格更低,反之,无补贴情形下零售价格更低,这与推论 3 的结果相呼应;政府补贴低碳产品政策总会增加企业利润,且制造商的利润增幅较之零售商更大,同时,随着单位碳补贴的增加,制造商的利润增幅更快,说明政府补贴低碳产品可以有效地消除“搭便车”现象,促进制造商碳减排.定定定理理理 71)H N,eH eN,pH pN,DH DN.2)HM NM,当 4时,HRNR.3)MR,其中HM=HM NM,HR=HR NR.定理 7 表明,与无协调情形相比,零售商持股制造商碳减排投资下,废旧产品的回收率、产品的碳减排量、零售价格及市场需求均更高,说明股权战略联盟有利于资源的循环利用、环境保护,提升企业的绿色形象,进而扩大市场份额;同时,股权合作战略总能提高制造商的利润,而对零售商而言,只有在合适的持股范围内,零售商的利润才会增加,即合适的零售商持股制造商减排投资比例,可以实现双方利润改善;且制造商利润关于零售商持股比例的增幅总是更大的,表明股权合作战略可以消除零售商“搭便车”现象,提高制造商的碳减排积极性.定定定理理理 8当0 s6s2时,G6H,eG eH,DG6DH;当s2 s H,eG DH;当ss3时,G H,eGeH,DG DH.定理 8 表明,政府补贴与股权合作两种协调机制的效果如何,需视政府单位碳补贴的大小而定,同时,废旧产品回收率及产品的市场需求对单位碳补贴的敏感度更高,碳减排的敏感度较低.当政府补贴力度较小时,股权合作情形下废旧产品的回收率、碳减排量和产品的市场需求更高,此时低碳闭环供应链内部的股权合作战略的协调效果更好;随着政府单位碳补贴力度的增加,从废旧产品回收及产品市场需求的角度来看,政府补贴政策更优;从制造商减排效果来看,仍然是股权合作战略更优;当单位碳补贴足够大时,低碳闭环供应链外部政府补贴政策的协调效果更好.综上所述,制造商和零售商都有动力通过标记“碳足迹”,公益广告等方式,增强消费者的低碳环保意识、增加市场需求,以期获得更大收益.无论是低碳闭环供应链外部政府的补贴政策,还是内部的股权合作战略,都可以促进制造商碳减排及再制造,获得更大的资源及环境效益.对制造商而言,两种协调机制都可第 4 期孙嘉轶等:政府补贴与股权合作下低碳闭环供应链决策与协调547以解决其在减排过程中面临的问题,并增大其利润;对零售商而言,将总是更愿意选择政府的补贴政策,适当范围的持股比例,零售商的利润也会增加;对消费者而言,由于其低碳环保意识的提高,消费者愿意花更高的价格购买低碳产品,企业应从提高产品服务等方面对消费者进行补偿.4政政政府府府补补补贴贴贴与与与股股股权权权合合合作作作协协协调调调效效效果果果本节讨论政府补贴与股权合作两种协调机制对闭环供应链的废旧产品回收、产品碳减排、定价、市场规模及企业利润方面的协调效果.有下列结论.定定定理理理 9当s=4k(bcna)kb(A)24b)+22时,G=C,eG=eC,pG=pC,DG=DC,当s=s4时,GSC=CSC.定理 9 表明,在政府补贴低碳产品情形下,当政府单位碳补贴满足一定条件时,废旧产品的回收率、产品的碳减排量、零售价格、市场需求以及闭环供应链利润均可达到集中决策下的水平.此时,政府补贴政策下的闭环供应链可以实现完美协调.定定定理理理 10当=2bk2bk+2时,H=C,DH=DC,当=48b(A)2时,eH=eC.定理 10 表明,在零售商持股制造商碳减排投资情形下,当零售商的持股比例满足一定条件时,废旧产品的回收率、产品的碳减排量、市场需求分别可以达到集中决策下的水平.当=8bk42(b(A)212)28bk222(bk(A)24)+22)(b(A)212)28bk时,HSC=CSC,但/(0,1)范围内,即闭环供应链利润不能达到集中式决策下的利润.因此,股权合作战略下的闭环供应链仅能实现部分协调.5灵灵灵敏敏敏度度度分分分析析析本节将通过数值仿真来验证本文主要结论的正确性和有效性,参数设定借鉴文献 25,26,结合理论模型中的假设条件,具体取值为:cn=1,=0.1,A=0.05,k=0.8,=1,a=1,b=0.5.5.1主主主要要要参参参数数数对对对最最最优优优决决决策策策的的的影影影响响响假设=0.6,=0.2,在此参数设定下,s (0,4.6).图1至图4分别比较了政府单位碳补贴对企业最优决策的影响.00.511.522.533.544.500.0050.010.0150.02C*N*H*G*s=1.8192s=0.0783G*C*H*N*C*G*H*N*C*H*G*N*图 1单位碳补贴对回收率的影响Fig.1The effect of unit carbon subsidy on recovery rate00.511.522.533.544.500.20.40.60.811.21.41.6eC*eN*eH*eG*s=1.8192s=0.3478eG*eC*eH*eN*eC*eH*eG*eN*eC*eG*eH*eN*图 2单位碳补贴对碳减排量的影响Fig.2The effect of unit carbon subsidy on carbon emission reduction图 1 至图 4 表明,在政府补贴低碳产品政策下,1)随着政府单位碳补贴的增加,废旧产品的回收率、产品的碳减排量及市场需求均增加,而零售价格则随之下降,验证了推论 3 的结论;2)集中式决策下废旧产548系 统 工 程 学 报第 38 卷品的回收率、产品的碳减排量及市场需求高于分散式决策,而零售价格则相反;3)当s=1.819时,政府补贴政策下,废旧产品的回收率、碳减排量、产品零售价格以及市场需求均达到集中式决策下的相应值,验证了定理 9 等的相关结论;4)当s 0.078时,相比于政府补贴政策,股权合作情形下废旧产品回收率、碳减排量及市场需求更高,此时,股权合作战略更优;当0.078 s 0.348时,政府补贴政策下废旧产品回收率、碳减排量及市场需求更高,此时,政府补贴低碳产品政策更优,验证了定理8的结论.00.511.522.533.544.51.851.91.9522.052.1pC*pN*pH*pG*s=1.8192pH*pN*pG*pC*pH*pN*pC*pG*图 3单位碳补贴对零售价格的影响Fig.3The effect of unit carbon subsidy on retail price00.511.522.533.544.500.10.20.30.40.50.60.70.80.91DC*DN*DH*DG*s=0.0783s=1.8192DG*DC*DH*DN*DC*DH*DG*DN*DC*DG*DH*DN*图 4单位碳补贴对市场需求的影响Fig.4The effect of unit carbon subsidy on market demand与上文假设一致,假设=0.6,取s=0.2,在此参数设定下,(0,0.77).图 5 至图 8 分别比较了零售商持股比例对企业最优决策的影响.00.10.20.30.40.50.60.700.0050.010.0150.020.0250.030.0350.04C*N*H*G*=0.6896=0.3646C*G*H*N*C*H*G*N*H*C*G*H*图 5持股比例对回收率的影响Fig.5The effect of shareholding ratio on recovery rate00.10.20.30.40.50.60.700.511.522.533.54eC*eN*eH*eG*=0.5001=0.1292eC*eH*eG*eN*eH*eC*eG*eN*eC*eG*eH*eN*图 6持股比例对碳减排量的影响Fig.6The effect of shareholding ratio on carbon emission reduction图 5 至图 8 表明,在零售商持股制造商碳减排投资情形下,1)随着零售商持股比例的增加,废旧产品的回收率、产品的碳减排量、零售价格及市场需求均增加,验证了推论 4 的结论;2)集中式决策下废旧产品的回收率、产品的碳减排量及市场需求高于分散式决策,而产品的零售价格则相反;3)当=0.690时,股权合作战略下废旧产品的回收率及产品市场需求达到集中决策情形;当=0.5时,股权合作战略下碳减排量达到集中决策情形,验证了定理 6至定理 10 的相关结论,但当 0.5时,零售商持股制造商碳减排投资的比例过大,造成产品的零售价格大幅增长,这在实践中是很难实现的.第 4 期孙嘉轶等:政府补贴与股权合作下低碳闭环供应链决策与协调54900.10.20.30.40.50.60.722.533.54pC*pN*pH*pG*pH*pN*pG*pC*图 7持股比例对零售价格的影响Fig.7The effect of shareholding ratio on retail price00.10.20.30.40.50.60.700.20.40.60.811.21.41.61.82DC*DN*DH*DG*=0.6896=0.3646DC*DG*DH*DN*DH*DC*DG*DN*DC*DH*DG*DN*图 8持股比例对市场需求的影响Fig.8The effect of shareholding ratio on market demand与上文假设一致,假设=0.2,s=0.2,在此参数设定下,(0,0.89).图 9 至图 12 分别比较了消费者碳减排敏感系数对企业最优决策的影响.00.10.20.30.40.50.60.70.800.0050.010.0150.020.0250.030.0350.040.0450.050.60.654610-3C*N*H*G*=0.7999C*G*H*N*C*H*G*N*图 9碳减排敏感系数对回收率的影响Fig.9The effect of carbon emission reductionsensitivity coefficient on recovery rate00.10.20.30.40.50.60.70.800.511.522.533.544.550.580.60.620.20.30.4eC*eN*eH*eG*eC*eH*eG*eN*图 10碳减排敏感系数对碳减排量的影响Fig.10The effect of carbon emission reduction sensitivitycoefficient on carbon emission reduction00.10.20.30.40.50.60.70.801234560.520.530.541.92pC*pN*pH*pG*=0.6761=0.6325pH*pN*pG*pC*pH*pC*pG*pN*pC*pH*pG*pN*图 11碳减排敏感系数对零售价格的影响Fig.11The effect of carbon emission reductionsensitivity coefficient on retail price00.10.20.30.40.50.60.70.800.511.522.53DC*DN*DH*DG*0.540.550.560.140.160.180.20.22=0.7999DC*DH*DG*DN*DC*DG*DH*DN*图 12碳减排敏感系数对市场需求的影响Fig.12The effect of carbon emission reductionsensitivity coefficient on market demand550系 统 工 程 学 报第 38 卷图 9 至图 12 表明,四种情形下,1)废旧产品回收率、产品碳减排量、零售价格及市场需求都与消费者碳减排敏感系数