CAT机制下供应链定价与减排策略研究.pdf

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1、东华大学 硕 士 学 位 论 文 CAT 机制下供应链定价与减排策略研究 专业名称： 管理科学与工程 作者姓名： 钱佳丽 指导老师： 王晓锋 学校代码： 10255 学 号： 2120837 中图分类号： F273.2 CAT机制下 供应链定价 与减排 策略研究 Study on Pricing and Carbon Reducing Strategy of Supply Chain under Cap and Trade Mechanism 学科专业： 管理科学与工程 作者姓名： 钱 佳 丽 指导教师： 王晓锋 副 教授 答辩日期： 2015 年 1 月 I 东华大学学位论文原创性声明 本人

2、郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 II 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描

3、等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 保 密 ，在 年解密后适用本版权书。 不保密 。 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 摘要 III 摘要 温室气体排放超标，全球范围环境问题频发已明显影响到人类生存环境， 低碳经济 迅速成为全球关注的新兴概念。各国政府积极探索管控碳排放的政策措施，碳排放限额和交易等低碳 机制被提出并逐步实践。 供应链企业面对低碳政策的 定价和 减排 策略、 低碳 机制下供应链决策方法 等 已成为学术界和企业界关注的重点。 在碳限额与交易 (Carbon Cap and Trade,简称 CAT)机制下， 从供应链的视角研

4、究定价 和减排 策略 ，需要关注以下问题： 第一 ， CAT 机制 下 供应链构建 问题。将 CAT 机制引入供应链之后，供应链企业碳排放受到政府监督 ，碳排放权作为虚拟产品可在碳交易市场上买卖。碳交易将是供应链企业除产品 交易外又一核心业务 。 第二 ， CAT 机制下 供应链企业 价格策略 问题。 市场需求价格敏感时，定价策略直接影响市场需求和供应链企业 产量计划。由于考虑到高产量带来二氧化碳的高排放， 因此 CAT 机制下供应链企业价格策略需要权衡 销量和碳排放总量，避免过高碳交易支出。 第三 ， CAT 机制下供应链企业 减排策略 问题。 供应链上企业受到减排压力不同，对于低碳的诉求也

5、各不相同。因此，在供应商、制造商、零售商构成的三级供应链存在三种减排模式：供应链企业不减排（ N 模式），制造商独立减排（ M 模式），制造商约束下制造商 -供应商联合减排（ MS 模式）。供应链企业减排策略 包含两方面 ，其一减排模式 的选择 ， 需要 分析分散决策下各供应链企业对于三种减排模式的偏好。 其二减排 水平的决策 ， 制定 供应链 MS 模式下最优减排水平。 其中 ,减排 策略是本文研究的重点和难点。 第四 ， 基于契约的 减排策略协调 问题。 由于 不同企业最 优 减排模式可能存在分歧，需要利用契约来协调供应链企业 减排决策，优化供应链整体减排表现。 针对以上问题，本文采用供应

6、链理论方法、 碳足迹衡量、 博弈论、函数最优值求解的研究方法，构建 CAT 机制下一个供应商、一个 制造商 、一个零售商组成的三级供应链， 建立 三种减排模式下 供应链 定价 与减排决策 博弈 模型，研究 供应链企业 分散决策定价 和减排 策略。同时，通过设计费用共担 契约，提出 MS 模式下 减排 策略 协调模型 。该研究对供应链企业 定价 与减排 策略，提高 供应链 低碳 且 经济 的运作 有一定的 指导意义。 本文 主要 的 研究内容及研究结论如下： 一、 根据 传统供应链定义 ，引入 CAT 机制 ， 构建 供应商、制造商、零售商组成的三级 供应链。 考虑供应链企业减排诉求，提出三种减

7、排模式。 二、分析 三种减排模式下供应链企业定价与减排动态博弈 过程，考虑了 消费者对低碳产品偏好 、 减排成本对减排策略 的影响，构建了分散决策 时制造商主导的定价与减排 模型。使用 最大最小化问题 求解方法，得到了相关的最优定价策略、摘要 IV 供应链企业减排策略，以及供应链企业 最大利润。 三、 通过数值模拟定量分析，观察碳交易市场和消费者偏好等波 动对供应链收益和碳排放的影响。 采用成本共担契约，协调分散决策下供应链减排策略 。 通过 调整契约参数， 优化供应链决策结果 。 关键词： CAT 机制 ； 供应链定价 ； 减排策略； 契约 协调Abstract V Abstract Gre

8、enhouse Effect is obviously affecting the environment. Low Carbon Economy quickly becomes a new concept of global concern. Carbon Emission Cap and Trade and other low mechanisms are proposed. In the face of low carbon policy, the supply chain enterprises should consider original pricing in a new way

9、 and take carbon reducing into consider In the carbon cap and trade (CAT for short) mechanism, from the view of supply chain, researching on pricing and carbon reduction strategy needs to pay attention to the following questions: first, the problem of constructing supply chain under CAT mechanism. R

10、ights of carbon emissions will be seen as a product which can be traded in the carbon trading market. Second, the problem of pricing strategy under CAT mechanism. Due to the high emission of high yield to bring carbon dioxide, the CAT mechanism of supply chain enterprise pricing strategy needs to we

11、igh the total sales and carbon emissions, avoid high carbon trading expenses. Third, carbon reduction strategy in supply chain enterprises under CAT mechanism. The supply chain enterprises are different for carbon emission pressure. Therefore, there are three kinds of carbon reduction model in three

12、 echelon supply chain: no reduction throughout supply chain (N mode), the manufacturer independent reduction (M mode) and the manufacturer and supplier joint reduction (MS mode). We need to analyze the decentralized decision of the supply chain enterprises for the three emission reduction mode prefe

13、rence. Formulate the optimal reduction level in supply chain under the mode of MS will be the second level of emission reduction decisions. Fourth, the coordination problem of carbon reduction strategy based on contract. To solve the above problems, this paper uses the theory of supply chain method,

14、 measures of the carbon footprint, game theory. The main contents and conclusions are as follows: (I) the CAT mechanism is introduced and the three level supply chain include supplier, manufacturer, retailer is constructed. Considering the supply chain enterprises carbon emission reduction demands,

15、three kinds of emission reduction mode is put forward. (II) After analyzing pricing and reduction process, a pricing and carbon reducing strategy model considering the consumer impact on preferences is built. Using the method of Stackelberg Model, the optimal pricing and carbon reducing strategies a

16、re obtained by comparing the supply chain enterprises maximum profits. Abstract VI (III) Through the sensitivity analysis of numerical simulation, the effect of carbon trading market and consumer preferences is observed. The cost sharing contract for coordination in decentralized supply chain is put

17、 forward. Keywords: CAT mechanism, Supply Chain Pricing Strategy, Carbon Reducing Strategy, Contract Coordination 目 录 i 目 录 摘要 . III Abstract . V 第 1章 绪论 . 1 1.1 研究背景 . 1 1.1.1低碳经济促使我国建立全国碳交易试点研究背景 . 1 1.1.2碳交易试点给传统供应链带来的新问题 . 1 1.1.3CAT机制下供应链低碳化运作问题的提出 . 2 1.2 论文研究目标和研究意义 . 2 1.2.1 论文研究目标 . 2 1.2.2

18、 论文研究意义 . 3 1.3 研究内容与研究方法 . 3 1.3.1 论文研究的主要问题 . 3 1.3.2 论文研究方法 . 4 1.3.3 论文框架结构 . 4 1.4 本章小结 . 5 第 2章 理论分析及文献综述 . 6 2.1低碳经济 . 6 2.1.1低碳经济理论 . 6 2.1.2低碳经济政策与市场协调机制 . 6 2.2我国碳排放交易机制发展及现状 . 9 2.3 CAT机制下低碳供应链理论研究综述 . 9 2.3.1供应链协调研究综述 . 10 2.3.2低碳产品消费行为影响研究 . 11 2.3.3低碳供应链碳减排决策及协调研究综述 . 11 第 3章 CAT机制下供应链

19、与减排模式构建 . 13 3.1 传统供应链结构分析 . 13 3.2 CAT机制下供应链分析 . 14 3.2.1供应链碳足迹与初始碳限额分析 . 15 3.2.2CAT机制下三级供应链结构分析 . 16 3.3 CAT机制下供应链减排模式分析 . 16 3.4 本章小结 . 19 第 4章 CAT机制下供应链定价与碳减排决策 . 20 4.1碳减排决策情景分析 . 20 4.2传统三级供应链价格决策分析 . 20 4.2.1 参数说明及模型假设 . 20 4.2.2 传统三级供应链价格决策模型 . 21 4.3 CAT下 N模式价格决策分析 . 22 4.3.1 参数说明和相关假设 . 2

20、2 4.3.2 N模式供应链价格决策模型 . 23 4.3.3 CAT机制对传统供应链影响 . 24 目 录 ii 4.4 MS减排模式下供应链定价与减排决策分析 . 26 4.4.1 参数说明和相关假设 . 26 4.4.2 MS模式供应链价格与减排决策模型 . 27 4.4.3 供应链减排策略分析 . 29 4.4 本章小结 . 31 第 5章 数值模拟及供应链减排协调策略 . 32 5.1 数值模拟 . 32 5.2 灵敏度分析 . 33 5.2.1 供应商减排约束系数 灵敏度分析 . 34 5.2.2碳交易价格 pe对供应链减排策略灵敏度分析 . 34 5.3 供应链减排协调策略 .

21、35 5.3.1 减排协调策略分析 . 35 5.3.2 MS模式下减排协调模型 . 36 5.3.3 协调参数灵敏度 . 37 5.4 本章小结 . 39 第 6章 结论与展望 . 40 6.1 全文总结 . 40 6.2 主要创新点 . 40 6.3 研究展望 . 40 参考文献 . 42 附 录 . 46 攻读学位期间发表的学术论文 . 50 致谢 . 51 第 1 章 绪论 1 第 1章 绪论 本章 主要 介绍论文研究问题的提出背景， 论文研究的 目标 、意义及 论文的研究内容和方法 。 1.1 研究背景 1.1.1低碳经济促使我国建立全国碳交易试点研究背景 受到高速发展的人类经济活动

22、 和生产活动影响，大气中温室气体浓度迅速升高。美国能源情报署研究报告显示，如果没有重大的约束，至 2035 年，全球二氧化碳排放量将从 2007年的 300亿吨增长 43%。全球气候变暖问题将日趋严重，环境可持续发展和生态圈平衡受到极大威胁。面对日益严峻的形势，各国政府为了控制环境的进一步恶化，出台了一系列奖惩并行的政策制度以引导企业实现低碳减排的生产模式。 1997 年京都议定书中对发达国家温室气体减排率制定了指标。由于相同减排量在不同国家之间成本不同，存在价格差，全球范围的碳交易开始活跃。 联合履约 (JI)、 排放贸易 (ET)及 清洁发展机制 (CDM)是京都议定书 中确定 的 3 种

23、碳交易机制。 2003 年 低碳经济 在英国能源白皮书中被提出，随后，发展低碳经济受到各国政府的广泛关注， 世界经济发展 向低碳经济 逐步转型 。 在 十二 .五规划 中 ， 我国 提出 2020 年单位 GDP 中 二氧化碳排放 计划 比 2005年 比率 下降 40%-45%。我国积极探索建立全国性碳交易市场。 据 关于开展碳排放权交易试点工作 的通知， 北京、上海、广东 、重庆、湖北、天津 和深圳等七省市开展碳交易试点工作。 2013 年 6 月深圳碳交易市场率先启动交易。截止至 2014 年其他碳 交易市场试点城市已陆续启动。 1.1.2碳交易试点给传统供应链带来的新问题 我国碳交易市

24、场经过两个历程， CDM 机制和 CAT 机制， CDM 机制 12 年后逐渐开始停止审批，而近年来七个试点城市多采用 CAT 机制进行碳交易。 CAT机制的实施给传统供应链带来了很多新问题。首先，各国政府对于温室气体排放的控制，将提高供应链的生产成本，特别是供应链中二氧化碳排放集中的制造型企业，面临低碳政策下碳排放成本支出过大的压力。其次，低碳环保观念日益深入人心，消费者对于低碳产品的需求正在不断扩大。低碳认证、碳标签作为低碳产品的标识，这 些绿色环保的产品日益受到人们的青睐。因此在低碳政策的约束第 1 章 绪论 2 下，如何保证供应链的低碳化运作就成为低碳经济中一个非常重要的问题。 1.1

25、.3CAT机制下供应链低碳化运作问题的提出 在 CAT机制下，企业为了加强竞争力和快速响应市场需求，树立绿色生产的良好形象，很多制造企业开始采取低碳减排措施。然而由于产品碳足迹是供应链碳足迹的综合，为了更好地控制碳排放，供应链核心企业往往要求上游供应商协同减排。如惠普、戴尔、宜家等国际大厂联合组成 供应链领导联盟 ，监控上游供应商环保足迹指标。宝洁公司通过 可持续积分卡 等供应链绩 效监督手段，要求上游供应商协同减排。因此，研究在 CAT机制下供应链企业的碳减排决策已经迫在眉睫，受到了学术界和企业界的广泛关注。 目前学术界关于 供应链减排策略已有许多 研究。 在宏观上，碳足迹测量和初始碳权分配

26、原则是研究重点，在微观上，针对企业个体碳成本，碳减排研究的较多。也有学者 基于供应链研究减排决策的，本文在以上研究基础上，通过构建CAT机制下三级供应链结构，研究供应链企业定价与减排策略。 鉴于上述背景， 总结为 以下因素 将 促使 供应链 企业考虑碳排放因素影响 ， 制定合理的减排策略 ： （ 1） 国际环境和国内政策 要求 供应 链走低碳发展之路 ； （ 2） 低碳产品 受消费者青睐 ： 随着消费者环保意识增强，产品是否环保已经是 消费者选择购买与否的衡量标准之一。 （ 3） 合理 减排 战略可以促进企业的高效运营。 据此，本文着眼于供应链发展现实，结合多学科研究成果，在制造商主导的三级供

27、应链背景下， 结合博弈论，契约协调等，针对 CAT机制下的供应链企业定价和减排策略进行研究。 1.2 论文研究目标和研究意义 1.2.1 论文研究目标 通过 阅读 及 总结国内外相关研究 ，本文认为 CAT机制 下供应链定价与减排策略 研究是一个热点研究问题，本论文研究 将实现以下目标： （ 1）定性分析 供应链 流程 ，构建 CAT机制 下 三级 供应链 结构，提出三种减排模式。 （ 2）定量分析 三种减排 模式 下 各供应链企业 定价与减排策略的差别 。 （ 3）提出 供应链 企业减排 协调策略。 第 1 章 绪论 3 1.2.2 论文研究 意义 （ 1）理论价值 发展低碳供应链是备受关注

28、的热点话题，对于低碳经济的研究大多关注与政府低碳政策的可行性分析、具体实施建议等方面的研究，而缺乏低碳对于供应链低碳运作和决策方面的研究。本文引入碳排放权交易机制，分析供应链上企业在碳减排和定价上面临的新问题，是充实供应链契约协调理论的重要 内容 。 （ 2）实践意义 本文 以实行 CAT机制为背景，对制造商主导的三级供应链碳减排策略选择进行分析。对企业生产决策和实现低碳转型具有实际指导意义，同时对模型结果灵敏度进行分析，比较不同的碳限额政策对供应链碳减排策略的影响，对政府制定合适的碳税机制有借鉴作用。 1.3 研究内容 与研究方法 1.3.1 论文研究 的主要问题 对 CAT机制下 供应链

29、定价与减排策略 的研究，需要关注以下几个方面的问题： (1)CAT机制对传统供应链决策影响 全球碳排放的限制以及碳交易机制的建立，使得碳排放权逐渐成为一种新的商品。若企业实际碳排放量小于政府限额时，剩余 的碳排放权可以在碳交易市场出售，为企业增加额外的收益；若企业碳排放量超过政府规定的限额时，则需要从交易市场中购买碳权。显然实施低碳减排措施能够为企业节省一定的碳排放量，特别是对于能耗集中的制造型企业。然而，减排措施的实施将产生必要的资金投入。 权衡碳减排收益和成本，制定合理的碳减排决策是供应链运营决策中必须解决的第一个问题。 (2)CAT机制下的供应链减排模式选择 本文关注制造环节减排决策。在

30、由供应商、制造商、零售商构成的三级供应链中，制造商作为供应链的核心企业，是减排压力的主要承受方。制造商实施减排是制造 商未来发展的必然要求。零售商的碳足迹主要发生在流通环节，不易自主控制，对于零售商减排决策暂不考虑。而供应商由于远离市场，社会舆论对供应商的监督作用没有制造商强。考虑到减排需要对传统供应链流程进行整合等各种投资，供应商主动实施减排措施的动力很小。但制造商对于供应链中其他企第 1 章 绪论 4 业的减排具有一定的引导能力，能够引导供应链的减排措施。由以上情景设定，本文提出可能的减排模式有：供应链上企业都不实施减排、制造商独立减排、制造商 -供应商联合减排三种模式。 选择合适的碳减排

31、模式是供应链碳减排决策中的第二个核心问题。 (3)CAT机制下的三级供应链协调策略 无论采用制造商独立减排还是联合减排均有可能为供应链带来额外利润。这一点与 Lariviere(2001)提出的供应链企业运作有外部溢出效益的观点一致。考虑到减排投入主要发生在减排措施实施方，需要对供应链上实施碳减排后的额外利润收益和碳减排投入在供应链中进行协调，以调动减排企业的积极性和保证实施减排的可行性。 如何通过契约激励减排企业加大减排投资，进一步提高减排水平是供应链碳减排需要解决的第三个问题。 1.3.2 论文研究方法 针对以上问题，本文采取供应链理论方法、博弈论、最优解求 解方法、数值模拟 分析的研究方

32、法展开研究。 （ 1）采用供应链理论方法 ，构建 CAT机制下三级 供应链。 基于碳足迹测量方法 和减排成本理论 ，衡量供应链碳足迹 和减排成本 。并结合供应链实际，提出供应链三种减排模式。 （ 2）应用博弈论方法、最优解求解方法， 研究 三种减排 模式下的供应链的定价 与减排 策略问题 。 （ 3）采取数值 模拟和 对比分析 方法，比较三种减排模式下供应链收益、减排表现 。 建立成本分担的契约协调模型，提出闭环供应链的 减排 协调策略。 1.3.3 论文框架结构 论文的总体结构如图 1-2 所示，各章节的研究内容如下： 第 一章，绪论。 明确本文的 研究背景 和研究意义 ； 根据本文研究目标，阐述本文的 研究内容、研究方法和 论文的框架结构 。 第二章，相关理论及文献综述。整理、分析 低碳 供应链理