碳限额及交易背景下双渠道供应链纵向合作动态减排研究

doi:10.16381/j.cnki.issn1003-207x.2022.0571

摘要/Abstract

摘要：

考虑由一个供应商、一个制造商以及一个零售商组成的三级供应链，同时制造商开设双渠道销售低碳产品。以产品减排量作为状态变量，构建制造商为主导的纵向向上和纵向向下两种合作减排微分博弈模型。首先研究了不同合作方向下供应链成员的最优均衡策略，随后对比分析了纵向向上和向下合作减排中产品减排量最优轨迹曲线变化的区别，最后利用算例对模型进行了分析。研究发现，无论是纵向向上还是向下合作减排模式，产品减排量最优轨迹均逐渐增长至稳定状态。相较于制造商与供应商合作，制造商选择与零售商合作减排时，其减排努力和利润更高，跟随者的努力积极性更强，但制造商需要承担跟随者更多的减排成本。纵向向上合作模式中，成本补贴比例与碳交易价格呈正相关，而向下模式中成本补贴比例与碳交易价格呈U型变化关系。

关键词: 碳限额及交易, 双渠道供应链, 纵向合作, 动态减排

Abstract:

A three-level supply chain consisting of a supplier， a manufacturer and a retailer is considered， and manufacturers establish dual-channel sales of low-carbon products，and how manufacturers choose the optimal vertical cooperation direction is mainly discussed. With the help of game theory and operation optimization method， taking the product emission reduction as the state variable， two differential game models dominated by manufacturers are constructed ： the vertical upward differential game model of manufacturer selection and supplier cooperation emission reduction and the vertical downward differential game model of manufacturer selection and retailer cooperation emission reduction. Firstly， the optimal equilibrium strategies of supply chain members under different cooperation directions are studied， and then the differences in the optimal trajectory curves of product emission reduction under vertical upward and vertical downward cooperation emission reduction modes are compared and analyzed. In order to intuitively show the conclusions of the solution model， the model is analyzed by numerical analysis. It is found that the optimal trajectory of product emission reduction gradually increases to a stable state whether in vertical upward or downward cooperative emission reduction mode. Compared with manufacturers and suppliers， when manufacturers choose to cooperate with retailers to reduce emissions， manufacturers' efforts and profits are higher， and followers' efforts are more motivated， but manufacturers need to bear more emission reduction costs. In the vertical upward cooperation mode， the cost sharing rate is positively correlated with the carbon trading price， while in the downward cooperation mode， the cost sharing rate shows a U-shaped shape with the increase of the carbon trading price.

Key words: carbon cap and trade policy, dual-channel supply chain, vertical cooperation, dynamic emission reduction

中图分类号:

F274

陈静, 赵灿红, 高歌, 赵志港. 碳限额及交易背景下双渠道供应链纵向合作动态减排研究[J]. 中国管理科学, 2025, 33(2): 300-307.

Jing Chen, Canhong Zhao, Ge Gao, Zhigang Zhao. Research on Dynamic Emission Reduction of Vertical Cooperation in Dual-channel Supply Chain under Carbon Cap and Trade Policy[J]. Chinese Journal of Management Science, 2025, 33(2): 300-307.

图/表 8

表1

参考文献 23

1	赵连霞，程明宝.基于制造商销售渠道选择的供应链定价策略研究［J］.系统工程理论与实践，2016，36（9）：2310-2319.
	Zhao L X， Cheng M B. Research on supply chain pricing strategy based on manufacturer ' s sales channel selection［J］. Systems Engineering-Theory &Practice， 2016，36（9）： 2310-2319.
2	Matsui K. Should a retailer bargain over a wholesale price with a manufacturer using a dual-channel supply chain？［J］.European Journal of Operational Research，2022，300（3）：1050-1066.
3	Meng Q F， Li M W， Liu W Y， et al. Pricing policies of dual-channel green supply chain： Considering government subsidies and consumers' dual preferences［J］. Sustainable Production and Consumption，2021，26：1021-1030.
4	Cattani K， Gilland W， Hesse H S， et al.Boiling frogs：Pricing strategies for a manufacturer adding a direct channel that competes with the traditional channel［J］. Production and Operations Management， 2006，15（1）：40-56.
5	叶欣，周艳菊.考虑商誉的双渠道供应链动态定价与联合减排策略［J］.中国管理科学，2021，29（2）：117-128.
	Ye X， Zhou Y J. Dynamic pricing and joint emission reduction strategy of dual-channel supply chain considering goodwill［J］. Chinese Journal of Management Science， 2021，29（2）： 117-128.
6	石敏俊，袁永娜，周晟吕，等.碳减排政策：碳税、碳交易还是两者兼之？［J］.管理科学学报，2013，16（9）：9-19.
	Shi M J， Yuan Y N， Zhou S L， et al. Carbon reduction policy ： Carbon tax， carbon trading or both？［J］.Journal of Management Sciences in China， 2013，16（9）： 9-19.
7	杨磊，张琴，张智勇.碳交易机制下供应链渠道选择与减排策略［J］.管理科学学报，2017，20（11）：75-87.
	Yang L， Zhang Q， Zhang Z Y. Supply chain channel selection and emission reduction strategy under carbon trading mechanism［J］. Journal of Management Sciences in China， 2017，20（11）： 75-87.
8	徐春秋，荆雨.碳交易规制下不同双渠道的对比分析与契约协调［J］.经济与管理，2021，35（4）：39-46.
	Xu C Q， J Y. Comparative analysis and contract coordination of different dual channels under carbon trading regulation［J］.Economy and Management， 2021，35 （4）： 39-46.
9	Ouardighi F E， Sim J， Kim B. Pollution accumulation and abatement policies in two supply chains under vertical and horizontal competition and strategy types［J］.Omega，2021，98：102108.
10	Yang L， Zhang Q， Ji J N. Pricing and carbon emission reduction decisions in supply chains with vertical and horizontal cooperation［J］. International Journal of Production Economics，2017，191：286-297.
11	赵道致，原白云，徐春秋.低碳环境下供应链纵向减排合作的动态协调策略［J］.管理工程学报，2016，30（1）：147-154.
	Zhao D Z， Yuan B Y， Xu C Q. Dynamic coordination strategy of supply chain vertical emission reduction cooperation under low carbon environment［J］. Journal of Industrial Engineering and Engineering Management， 2016，30（1）： 147-154.
12	赵道致，原白云，徐春明.低碳供应链纵向合作减排的动态优化［J］.控制与决策，2014，29（7）：1340-1344.
	Zhao D Z， Yuan B Y， Xu C M. Dynamic optimization of vertical cooperation emission reduction in low-carbon supply chain［J］. Control and Decision， 2014， 29（7）： 1340-1344.
13	郭炜恒，梁樑.供应链碳减排成本分摊的合作博弈研究［J］.预测，2021，40（2）：83-89.
	Guo W H， Liang L. Study on cooperative game of carbon emission reduction cost allocation in supply chain ［J］. Forecasting， 2021，40（2）： 83-89.
14	王道平，王婷婷.政府补贴下供应链合作减排与促销的动态优化［J］.系统管理学报，2021，30（1）：14-27.
	Wang D P， Wang T T. Dynamic optimization of supply chain cooperative emission reduction and promotion under government subsidies［J］. Journal of Systems & Management， 2021，30（1）： 14-27.
15	王道平，王婷婷.政府奖惩下供应链合作减排与低碳宣传的动态优化［J］.运筹与管理，2020，29（4）：113-120.
	Wang D P， Wang T T. Dynamic optimization of supply chain cooperation emission reduction and low carbon propaganda under government rewards and penalties［J］.Operations Research and Management Science， 2020，29 （4）： 113-120.
16	王婷婷，王道平.政府补贴下供应链合作减排与低碳宣传的动态协调策略［J］.运筹与管理，2020，29（8）：52-61.
	Wang T T， Wang D P. Dynamic coordination strategy of supply chain cooperation emission reduction and low carbon propaganda under government subsidies［J］. Operations Research and Management Science， 2020，29 （8）： 52-61.
17	Song H F， Chu H R， Yue H D， et al. Green supply chain coordination with substitutable products under cost sharing contract［J］.Procedia Computer Science，2022，199：1112-1119.
18	姜跃，韩水华，赵洋.低碳经济下三级供应链动态减排的微分博弈分析［J］.运筹与管理，2020，29（12）：89-97.
	Jiang Y， Han S H， Zhao Y. Differential game analysis of three-level supply chain dynamic emission reduction under low carbon economy ［J］.Operations Research and Management Science， 2020，29（12）： 89-97.
19	Li M M， Mizuno S.Dynamic pricing and inventory management of a dual-channel supply chain under different power structures［J］.European Journal of Operational Research，2022，303（1）：273-285.
20	Zhou Y J， Ye X.Differential game model of joint emission reduction strategies and contract design in a dual-channel supply chain［J］.Journal of Cleaner Production，2018，190：592-607.
21	Giovanni P D. Quality improvement vs. advertising support： Which strategy works better for a manufacturer？［J］. European Journal of Operational Research，2011，208（2）：119-130.
22	徐春秋，赵道致，原白云.上下游联合减排与低碳宣传的微分博弈模型［J］.管理科学学报，2016，19（2）：53-65.
	Xu C Q， Zhao D Z， Yuan B Y. Differential game model of upstream and downstream joint emission reduction and low carbon propaganda［J］. Journal of Management Sciences in China， 2016，19（2）： 53-65.
23	路正南，成思瑜，朱新朗.碳配额交易政策对供应链决策的影响研究［J］.工业技术经济，2018，37（8）：109-116.
	Lu Z N， Cheng S Y， Zhu X L. Impact of carbon quota trading policy on supply chain decision-making［J］. Journal of Industrial Technological Economics，2018，37（8）： 109-116.

类型	符号	含义
变量	$I (t)$	$t$ 时刻制造商的产品减排努力水平
	$S (t)$	$t$ 时刻供应商的产品减排努力水平
	$A (t)$	$t$ 时刻零售商的产品促销努力水平
	$θ (t)$	$t$ 时刻制造商愿为合作伙伴提供的成本补贴比例
	$r u (t), r d (t)$	$t$ 时刻纵向向上和向下合作减排的单位产品的碳减排量
重要参数	$p (t)$	$t$ 时刻单位产品的零售价格
	$ω (t)$	$t$ 时刻单位产品的批发价格
	$p s (t)$	$t$ 时刻单位产品原材料价格
	$p e (t)$	$t$ 时刻单位产品碳交易价格
	$E 0$	初始时刻单位产品的碳排放量
	$V$	低碳产品市场容量
	$ε$	传统市场占有率 $0 ≤ ε ≤ 1$
	$β$	零售商促销努力对低碳产品需求的影响程度
	$α$	消费者的低碳偏好对低碳产品需求的影响程度
	$e$	单一渠道中价格需求弹性
	$k$	传统渠道价格需求弹性占单一渠道价格需求弹性的相对程度

[1]	边展, 张红艳. 考虑资金约束的制造商双渠道供应链融资策略[J]. 中国管理科学, 2025, 33(2): 292-299.
[2]	胡华清,王璐,葛泽慧,陈丽华. 制造商差异化供应下的零售商信息策略[J]. 中国管理科学, 2024, 32(6): 255-266.
[3]	张子元,裔士明,于丽英. 基于顾客价值的双渠道供应链合作增值服务决策研究[J]. 中国管理科学, 2024, 32(10): 203-213.
[4]	白世贞,贾雪莲. 资金约束型生鲜农产品双渠道供应链运营策略研究[J]. 中国管理科学, 2024, 32(10): 275-285.
[5]	郭强,陈小兰,赵新元. 酒店官网和OTA渠道博弈研究[J]. 中国管理科学, 2024, 32(1): 242-250.
[6]	邱若臻, 初晓晶, 孙月. 价格和交货期敏感需求下基于鲁棒优化的双渠道供应链决策模型[J]. 中国管理科学, 2023, 31(9): 114-126.
[7]	刘昊, 田军, 寇晓菲, 刘海斌, 樊毓卿. 考虑合同类型和服务的双渠道供应链运营模式研究[J]. 中国管理科学, 2023, 31(5): 209-217.
[8]	吴璐,郭强,聂佳佳,李富昌. 预测信息分享对药品双渠道供应链集团采购策略的影响[J]. 中国管理科学, 2023, 31(10): 276-286.
[9]	杨浩雄, 顾子跃, 王浩, 赵川. 考虑跨渠道退货的双渠道供应链最优策略[J]. 中国管理科学, 2022, 30(6): 116-126.
[10]	吉清凯, 方刚, 赵达. 有限产能直销优先策略下双渠道供应链的定价博弈模型[J]. 中国管理科学, 2022, 30(4): 184-193.
[11]	刘新民, 蔺康康, 王垒. 收益流风险视角下双渠道供应链的囚徒困境问题分析[J]. 中国管理科学, 2022, 30(11): 84-94.
[12]	陈俊霖, 王山. 双渠道供应链中紧俏产品升级成本分担演化博弈分析[J]. 中国管理科学, 2022, 30(10): 224-235.
[13]	曹裕, 易超群, 万光羽. 碳税政策下随机双渠道库存与协调研究[J]. 中国管理科学, 2022, 30(1): 111-123.
[14]	王倩, 朱媛媛, 钟永光. 展厅现象下的双渠道供应链定价策略[J]. 中国管理科学, 2021, 29(8): 174-182.
[15]	曹晓宁, 王永明, 薛方红, 刘晓冰. 供应商保鲜努力的生鲜农产品双渠道供应链协调决策研究[J]. 中国管理科学, 2021, 29(3): 109-118.