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“双碳”目标下平台企业与供应商联合减排演化博弈研究论文

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2024-07-28 17:25:52    来源:    作者:xieshijia

摘要:碳交易背景下,互联网平台集合了大量的用户与供应商企业,其能源消耗和碳排放占比快速增长,平台企业在实现社会低碳生产中有着举足轻重的作用。基于供应商企业面临的技术或资金现实难题,考虑供应链联合减排,文中融入了公众监督,构建了政府、平台企业以及供应商的三方演化模型,分析博弈系统稳定性。研究结果表明,平台企业与供应商的联动机制下高碳生产的处罚额达到一定条件,能够更有效地推动低碳生产;当政府或公众监管力度增强时,供应链联合减排效果增加明显;平台企业的绿色支持成本是影响供应商绿色低碳生产和平台企业进行绿色低碳生产意愿

  【摘要】碳交易背景下,互联网平台集合了大量的用户与供应商企业,其能源消耗和碳排放占比快速增长,平台企业在实现社会低碳生产中有着举足轻重的作用。基于供应商企业面临的技术或资金现实难题,考虑供应链联合减排,文中融入了公众监督,构建了政府、平台企业以及供应商的三方演化模型,分析博弈系统稳定性。研究结果表明,平台企业与供应商的联动机制下高碳生产的处罚额达到一定条件,能够更有效地推动低碳生产;当政府或公众监管力度增强时,供应链联合减排效果增加明显;平台企业的绿色支持成本是影响供应商绿色低碳生产和平台企业进行绿色低碳生产意愿的重要因素。

  【关键词】碳交易;供应链;联合减排;公众监督;演化博弈

  An Evolutionary Game of Joint Emission Reduction of Platforms and Suppliers under Carbon Peaking and Carbon Neutrality Policy

  —Considering Public Supervision

  □XU Yu-heng

  (School of Economics and Management,Nanjing Forestry University,Nanjing 210037,China)

  【Abstract】Under the background of carbon trading,platforms have gathered a large number of users and supplier

  enterprises,of which the proportion of energy consumption and carbon emissions is rapidly increasing,and platforms play a crucial

  role in achieving low-carbon production in society.Based on the technical or financial difficulties faced by supplier enterprises,

  considering supply chain joint emission reduction,incorporating public supervision,a tripartite evolutionary model of government,

  platform enterprises,and suppliers was constructed to analyze the stability of the game system.The research results indicate that

  under the linkage mechanism between platform enterprises and suppliers,the penalties for high-carbon production can reach

  strengthened,the joint emission reduction increases significantly;The green support cost of platforms is an important factor

  affecting the green and low-carbon production of suppliers and the willingness of platform enterprises to engage in green and low

  【Key words】carbon trading;supply chain;joint emission reduction;public supervision;evolutionary game

  1引言

  2020年,我国提出2030年实现“碳达峰”,2060年实现“碳中和”。2021年,全国碳排放权交易市场在上海正式启动,碳排放交易成为助力和推动实现“双碳”目标的重要政策工具。二十大报告也指出,推动绿色发展,在促进人与自然和谐共生的同时,加快发展方式绿色转型,发展绿色低碳产业。为了响应政策号召,低碳环保化生产转型成为企业发展的必经之路。除了关注火电、钢铁、建材等传统重污染企业,华北电力大学研究报告显示,互联网平台企业及平台用户的能源消耗和碳排放占比持续快速增长,因此,平台企业在社会低碳绿色化生产中的作用也不容忽视。“双碳”目标下,平台企业也开启了低碳绿色转型之路。京东在低碳供应链等领域提出“减碳2030行动目标”,并且设定到2030年推动80%以上的上游品牌企业采用环保包装;天猫联合40个品牌创建了“绿色创变者社区”,对产品包装进行绿色改造,旨在减少塑料使用、包材用料以及提高包材利用率。而目前碳排放政策的重心主体是高碳排放的制造商,忽略了对整个供应链的管控,企业供应链间缺乏共同绿色生产的共识,导致单个企业的绿色管理效果不显著[1]。而一些具有资源优势的企业能够提供减排所需的技术或资金支持,实现整个供应链体系内的协同增效[2]。互联网技术的成熟使得平台企业在拥有了推动社会经济发展的丰富技术与资源的同时,链接了大量供应商和用户。因此,本文主要探讨如何在平台企业与供应商联动下兼顾多方利益实现企业碳减排。

  2文献综述

  近年来,国内外学者广泛关注了企业的碳减排问题。本文梳理已有文献,发现有关企业碳减排的研究主要集中在政府碳交易政策影响研究、碳限额下供应链问题研究以及低碳行为主体的博弈等方面。有关碳交易政策对企业的影响研究中,Chen,Hu研究发现,较高的碳税虽然有利于倒逼企业采取碳减排行为,但是增加了企业的运营成本,降低了企业的利润水平[3]。Choi等研究发现,科学合理地设置碳税可以促进企业的碳减排[4]。孟凡生,韩冰聚焦于制造企业,研究碳税对制造企业采用低碳技术的影响,发现碳税强度及碳交易力度影响着制造企业实施低碳技术[5]。刘长玉等认为,比起单一税收政策或补贴政策,混合碳政策对制造商生产低碳产品的激励作用更加明显[6]。Hu,Wang研究发现静态的碳税与动态的补贴机制能够推动更多的厂商采用低碳生产技术[7]。此外,国内外学者对碳限额下供应链问题[8]也进行了广泛研究。Xu等研究了碳限额交易规制下由制造商和零售商组成的订单型供应链的生产与减排决策问题[9]。廖诺等分析电煤供应链中生产、运输和消费三个主要碳排放环节,构建碳交易政策下电煤供应链全过程碳排放的仿真模型[10]。黄瑞芬等在碳限额与交易机制下,构建了制造商占优的Stackelberg博弈模型,研究零售商受资金约束的供应链优化问题[11]。张娜,张克勇探讨了由制造商和零售商组成的二级供应链中碳限额和供应链成员风险规避行为对系统成员联合减排决策的影响[12]。王茜微以政府补贴供应链为研究方向,构建三阶段供应链博弈模型,研究分析政府补贴对供应链企业碳减排和收益影响的机理[13]。现有大量研究关注低碳行为主体间的博弈。而政府是推动社会低碳生产和实现碳减排目标的重要角色,于是大量博弈相关研究引入政府监管[14]。从政府与制造商/零售商博弈的角度出发,王依婷,李芳考虑上下游企业间的绿色创新合作,构建了制造商和供应商之间的演化博弈模型[15]。或是融入第三方监管,构建企业与政府间的博弈模型,以期推动企业进行低碳生产[16]。从制造商与政府博弈的角度,刘长玉等对比分析了在税收与补贴混合政策、单一税收政策和单一补贴政策三种模式下,政府与制造商间演化博弈模型达到均衡所需条件的差异[6]。李国志等考虑了政府监管与公众监督的双重约束,并设置静态奖惩和动态奖惩两种机制,构建政府与制造企业的博弈模型,比较两种机制下的企业碳生产决策行为[17]。从政府、制造商与零售商间博弈的角度出发,周艳菊等考虑了消费者绿色环保意识,构建了政府、制造商和零售商间Stackelberg博弈模型,研究发现最优的碳税税率随消费者环保意识的提升而增加[18]。徐建中,付静雯构建制造企业、政府以及第三方监管机构的博弈模型,通过数值仿真研究影响系统向理想状态演化的因素与机理[19]。

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  回顾以往研究成果发现,文献研究对象多数停留在单一主体或是传统高碳排放的制造商和零售商二级供应链,相关的博弈研究也多集中在政府、制造商和零售商,较少研究考虑到公众监督,但公众监督对低碳转型也有着至关重要的作用[20];同时忽略了制造商或是供应商的减排行为可能受限于资金或技术的现实情况。因此,本文的研究主要有三点不同:加入公众监督,考虑发挥平台企业给予供应商帮助实现供应链协同减排增效的作用,探究互联网平台企业与供应商构成的供应链联合碳减排发展。在平台企业和供应商联动碳减排的背景下,用风险共担与利益共享机制消除搭便车行为[1],构建了政府、平台企业和供应商三方博弈模型,全面、完整地分析了各博弈主体策略稳定性,为助力社会低碳发展提供理论支持。

  3模型假设与构建

  3.1模型假设

  假设1:博弈参与方为政府、零售商和供应商三个有限理性群体。政府的行为策略为“积极监管”和“消极监管”;零售商的行为策略为“提供绿色支持”和“不提供绿色支持”;供应商的行为策略为“低碳生产”和“高碳生产”。政府选择“积极监管”策略的概率为x,选择“消极监管”的概率为1-x;零售商选择“对供应商生产提供绿色支持”策略的概率为y,选择“不对供应商生产提供绿色支持”策略的概率为1-y;供应商选择“低碳生产”策略的概率为z,选择“高碳生产”策略的概率为1-z(x,y,z∈[0,1])。

  假设2:现如今我国碳交易市场已初步建立,供应商和零售商都属于碳排放规制下的企业,且可以在碳交易市场上进行交易。假定政府给零售商与供应商分配的总碳配额为Q。零售商与供应商未采取碳减排措施的碳排放量为eR、eS,采取碳减排措施后,零售商碳排放降低比例为iR,供应商碳排放降低比例为iS。只有当双方均采取减排措施时,双方总碳排放才会小于分配的碳配额,其余策略组合下均需要购买碳配额,为后续计算方便,令T1=Q-[(1-iR)eR+(1-iS)e S]、T2=(1-iR)eR+eS-Q、T3=(1-iS)eS+eR-Q、T4=eR+eS-Q。反之,剩余的免费碳配额可以在碳交易市场中销售,假设碳交易价格为P。政府积极监管推动碳交易所获得的财政收入系数为μ。

  假设3:政府积极监管的成本为CP,消极监管的成本为CN(CP>CN)。当政府积极监管时,零售商与供应商实现碳减排,政府获得收益G,如社会声誉、上级表彰奖励等。政府消极监管难以实现企业碳减排受到的追责以及声誉损失为L。目前,我国政府低碳规制手段主要有惩罚、补贴和碳权交易,政府对高碳生产的惩罚额为F;但当政府消极监管时,地方政府的处罚力度为β。

  假设4:零售商与供应商收入为R1、R2,零售商与供应商投入减排的成本分别为C1和C2。零售商与供应商联合减排背景下,零售商给予供应商绿色支持的成本为C3,以期提高供应商减排水平。供应链联动碳减排背景下,如有一方未进行低碳生产,需要向另一方支付罚金。供应商未进行低碳生产时,所需支付的罚款为FP;平台未进行绿色支持时,所需支付罚款FR(FP>FR)。当供应商选择高碳生产,政府消极监管时,公众监督将发挥作用,政府的声誉损失为N。如果公众监督发现高碳生产,企业将面临一定的声誉损失V。假设公众监督成功概率为α,αV为公众监督下企业选择高碳生产而受到的声誉损失,同时反映公众监督力度。

  博弈收益矩阵详见表1。

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  3.2模型分析

  ①根据博弈矩阵得出政府积极监管与消极监管的期望收益以及平均期望收益(EA、EA1、EA)分别为

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  ②同理,根据博弈矩阵得出平台企业提供绿色支持与不提供绿色支持的期望收益以及平均期望收益(EB、EB1、EB)分别为

  ③根据博弈矩阵得出供应商低碳生产和高碳生产的期望收益以及平均期望收益(Ec、Ec1、Ec)分别为

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  3.3三方演化博弈系统均衡点的稳定性分析

  利用Lyapunov判别法可知,雅可比矩阵所有的特征值都非正,则均衡点是稳定的,若是有一个特征值为正实部,则均衡点不稳定。在非对称演化博弈中可知,考虑纯策略均衡的稳定性,只需讨论8个均衡点的稳定性,构建雅可比矩阵并求得稳定点和特征值。

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  情境1:当系统满足条件FP-FR>F/2,即供应链联动双方中有一方存在高碳活动时,双方联动碳减排的合作机制中确保平台收到的供应商罚款FP高于平台缴纳的惩罚额FR以及政府惩罚款F/2,此时系统出现最优均衡点(1,1,1)。

  情境2:当系统满足条件FP-FR<F/2,C2<FR+P(T4-T3)/2,即供应商缴纳的惩罚数额低于供应商收到平台缴纳的罚款以及政府罚款时,确保供应商低碳获得的碳交易收益和生产成本低于供应商因高碳生产向平台缴纳的罚款金额,系统出现最优均衡点(1,1,1)。

  情境3:当系统满足FP-FR<F/2,C2>FR+P(T4-T3)/2,即供应商高碳生产缴纳的惩罚数额低于供应商收到的惩罚额以及政府惩罚款时,供应商高碳生产所节约的成本高于向平台缴纳的罚款金额和供应商低碳获得的碳交易收益,系统出现(1,1,1)、(1,0,0)两个稳定点。

  由此,在平台企业与供应商联动碳减排的背景下,当供应商进行高碳生产时,所节约的生产成本高于供应商低碳生产获得的碳交易收益,同时供应商缴纳的惩罚数额低于供应商对平台高碳行为的罚款以及政府惩罚款,系统出现(1,1,1)、(1,0,0)两个稳定点。为规避均衡点(政府积极规制,平台不提供绿色支持,供应商高碳生产)的出现,需要确保供应商缴纳的惩罚数额高于供应商收到的惩罚额以及所需负担的政府惩罚款,满足条件FP-FR>F/2,以高昂的处罚成本来规制供件C2>FR+P(T4-T3)/2,确保供应商低碳获得的碳交易收益和供应商缴纳的罚款高于低碳生产成本。

  4仿真分析

  为验证演化博弈结论的有效性和判断各因素变动对系统演化的影响,本文对参数进行赋值,运用MATLAB进行数值模拟仿真,各参数初始值的设置参考文献[21]。

  设置参数Q=250,T1=33,CP=55,CN=50,G=20,L=15,F=40,R1=240,R2=200,C1=40,C2=45,C3=20,V=30,β=0.5,P=2,α=0.5,N=30,FP=50,FR=30,μ=0.2,满足条件FP-FR>F/2,从不同初始策略组合出发随时间演化50条件FP-FR<F/2,C2<FR+P(T4-T3)/2,从不同初始策略组合出发随时间演化50次,情境2模拟仿真结果如图2所示。设置参数F=100,C1=50,C2=100,C3=60,满足条件FP-FR<F/2,C2>FR+P(T4-T3)/2,从不同初始策略组合出发随时间演化50次,情境3模拟仿真结果如图3所示。图1至图3直观地展示了政府、平台企业和供应商在不同条件下决策行为的演化。在平台企业联动供应商进行碳减排的背景下,供应商不进行低碳生产所节约的生产成本高于供应商低碳生产获得的碳交易收益,供应商为使得收益最大化,选择进行高碳生产。倘若此时供应商受到的惩罚数额低于供应商对平台高碳行为的罚款以及政府惩罚款,进一步地提高了供应商高碳生产的行为概率,即使政府积极监管,但平台考虑成本收益原则,也随之不再进行绿色生产及提供绿色支持。因此,系统出现(1,1,1)、(1,0,0)两个稳定点。为规避均衡点(政府积极规制,平台不提供绿色支持,供应商高碳生产)的出现,需要确保供应商缴纳的惩罚数额高于供应商收到的惩罚额以及所需负担的政府惩罚款,满足条件FP-FR>F/2,即通过高昂的处罚成本来规制供应商高碳生产行为。也可以通过平台的绿色支持来降低供应商进行低碳生产的成本,满足条件C2>FR+P(T4-T3)/2。

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  为了了解政府监管与公众监督对博弈各方行为策略的影响,分析了βF、αV等参数组合在不同取值下系统的演化路径,演化结果如图4所示。本文混合设置了不同的政府监管力度和公众监管力度,如政府积极或消极监管时公众消极监管、政府积极或消极监管时公众积极监管等,仿真了不同监管情境下平台企业与供应商的策略变化。

  设置α=(0.2,0.8),β=(0.2,0.8),表示不同程度的政府监管与公众监管。针对三种情境,同等地设置不同的政府监管和公众监管力度,进行演化仿真分析,由图4可直观地看出,三种情境下,当政府监管力度增加或是公众监管增强,平台企业和供应商的策略选择速度均有所增加。尤其在情境3下,当政府监管与公众监管力度均上升时,平台企业选择对供应商进行绿色技术支持的演化速度增长明显,平台对绿色技术支持行为策略选择的概率增加。值得注意的是,无论是政府强监管或是公众强监管,平台企业选择进行绿色低碳生产时,由于平台企业的绿色技术支持成本,平台演化速度整体低于供应商策略选择的演化速度。由此可见,当政府消极监管时,发挥公众监管一定程度上有助于实现平台企业与供应商企业的绿色低碳生产。同时,也需要关注平台企业的绿色技术成本,政府在进行绿色监管的同时,也可对企业实施补助支持,以降低企业绿色低碳生产压力,提升绿色低碳生产行为概率。

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  5结论

  本文通过演化博弈和数值仿真,对碳规制背景下平台企业与供应商联动进行低碳生产行为策略展开研究,并且考虑引入公众监督探究系统演化路径。主要研究结论如下:

  ①碳交易背景下平台企业联动供应商实现碳减排,需要双方对高碳生产行为实现相互规制,即当任意一方发生高碳生产时,确保供应商缴纳的惩罚数额高于平台企业缴纳的惩罚数额,联动机制下双方可以通过设置高昂的处罚成本来规制供应商高碳生产行为。此外,也可以通过平台的绿色支持来降低供应商进行低碳生产的成本,从而降低绿色生产的技术或资金难度,提高供应商低碳生产意愿,实现供应链联动碳减排。

  ②政府监管力度与公众监管力度一定程度上影响着平台企业和供应商选择绿色低碳生产行为策略。当政府监管力度增加或是公众监管增强时,三种情境下平台企业和供应商低碳生产行为的策略选择速度均有所增加。值得关注的是,无论是政府监管或是公众监管,由于平台企业的绿色技术支持成本,平台策略演化速度整体低于供应商策略选择的演化速度。因此,推动平台企业和供应商联动低碳生产行为,不仅可以发挥政府监管作用,也可以发挥公众监管作用。此外,政府在进行绿色监管的同时,也需要关注平台企业绿色技术成本。

  ③平台企业对供应商的绿色支持成本是影响供应商绿色低碳生产和平台企业进行绿色低碳生产意愿的重要因素。确保平台对供应商的绿色支持成本能够满足成本效益原则,一定程度上能够提升平台企业参与和推动供应链联合低碳生产的意愿。因此,政府除了可以发挥监管作用外,对企业相关绿色低碳生产的补贴也是至关重要的。政府补助一定程度上可降低企业绿色低碳生产压力,提升绿色低碳生产行为出现的概率。

  本文尚存在一些不足之处,如在现实的市场环境中,供应链中的节点企业不仅仅只有两方,未来相关研究可以进一步全面地探讨多方的博弈。随着我国碳交易市场的进一步发展,可以获得更多更全面的真实数据,仿真数值的设置可以更贴近现实,仿真效果也更具有现实意义。此外,我国可能实施配额总量递减政策,可以深入研究该政策对博弈双方的影响。

[参考文献]

  [1]徐新扬,杨扬.碳交易政策下的物流与制造业联动减排随机演化博弈[J].中国环境科学,2022,42(10):4860-70.

  [2]林强,赵震铮,霍宝锋,林晓刚,等.考虑碳交易政策的零售商合作减排策略:融资减排或技术减排[J].系统工程

  [3]Chen W,Hu Z-H.Using evolutionary game theory to study governments and manufacturers'behavioral strategies under various carbon taxes and subsidies[J].Journal of Cleaner Production,2018,201:123-141.

  [4]Choi J-K,Bakshi B R,Hubacek K,Nader J.A sequential input-output framework to analyze the economic and environmental implications of energy policies:Gas taxes and fuel subsidies[J].Applied Energy,2016,184:830-839.

  [5]孟凡生,韩冰.基于演化博弈理论的装备制造企业低碳技术创新动力机制研究[J].预测,2018,37(03):69-74.

  [6]刘长玉,夏同水,于涛.基于低碳视角的政府监管与制造商生产的演化博弈研究[J].中国管理科学,2019,27

  [7]Hu Z-H,Wang S-W.An evolutionary game model between governments and manufacturers considering carbon taxes,subsidies,and consumers'low-carbon preference[J].

  [8]张令荣,王健,彭博.内外部碳配额交易路径下供应链减排决策研究[J].中国管理科学,2020,28(11):145-154.

  [9]Xu X,He P,Xu H,Zhang Q.Supply chain coordination with green technology under cap-and-trade regulation[J].International Journal of Production Economics,2017,183:433-442.

  [10]廖诺,赵亚莉,贺勇,周雅.碳交易政策对电煤供应链利润及碳排放量影响的仿真分析[J].中国管理科学,2018,26(08):154-163.

  [11]黄瑞芬,孙俊凤,王君.碳限额与交易机制下受资金约束的供应链优化[J].运筹与管理,2020,29(06):82-89.

  [12]张娜,张克勇.碳限额下考虑风险规避的低碳供应链联合减排决策研究[J].工程数学学报,2023,40(04):576-590.

  [13]王茜薇.政府补贴对供应链企业低碳减排和绩效提升的有效性研究[J].商业经济研究,2023(18):153-157.

  [14]孙正林,卞晨,初钊鹏,王晗.政府监管视域下碳排放规制与企业低碳技术创新演化仿真研究[J].工业技术经济,2021,40(12):103-112.

  [15]王依婷,李芳.碳交易规制下供应链上下游企业绿色创新博弈研究[J].重庆理工大学学报(自然科学),2022,36(07):238-244.

  [16]罗福周,唐佳.第三方监督下政企低碳减排策略演化博弈研究[J].生态经济,2020,36(04):30-34.

  [17]李国志,袁娜,颜诗旋,娄梦薇.政府监管与公众监督双重约束下制造企业低碳生产演化博弈研究[J].北京交通大学学报(社会科学版),2023,22(4):63-75.

  [18]周艳菊,胡凤英,周正龙,周雄伟.最优碳税税率对供应链结构和社会福利的影响[J].系统工程理论与实践,2017,37(04):886-900.

  [19]徐建中,付静雯.低碳背景下装备制造企业碳减排研究:一个演化博弈视角[J].运筹与管理,2018,27(5):40-48.

  [20]李佳佳.“双碳”目标下网络舆论对碳排放的影响—基于链式多重中介模型的影响路径分析[J].城市问题,2023(03):38-47.

  [21]方国昌,何宇,田立新.碳交易驱动下的政企碳减排演化博弈分析[J].中国管理科学:1-12.