碳约束下企业供应链生产-库存控制策略研究

摘要

二氧化碳浓度增加导致全球气候变暖已经成为普遍的共识，为了减少二氧化碳排放（以下简称“碳排放”），各种国际性法规与机制相继推出。其中，限额与交易(cap-and-trade)机制是使用范围最广、减排效果最好的国际性协议，它是欧盟排放交易体系(EU Emissions Trading Scheme，EU-ETS)的基础，在欧盟实践中预计每年减排2亿吨二氧化碳。同时，限额与交易机制也是《京都议定书》的本质，通过市场与监管政策结合，实现“共同但有区别”的减排责任。
　　碳税是另一种国际性减排手段，相比于限额与交易，碳税的控排方式更加简单，它是按照化石燃料的含碳量或碳排放量征收的一种税，通过价格变化以降低环境污染的负外部性。1990年，芬兰最早开征碳税，其将碳税与能源税合并计算。如今，碳税已在欧洲十几个国家推行，并被世界其他国家学习与借鉴。
　　中国为实现其减排承诺，正在积极推进碳交易市场建设，并开始探讨碳税在中国的实践。如今，低碳理念已开始运用于各个领域，供应链碳减排问题已经引起国内外一些学者和企业界的高度关注，并取得一定的研究成果。然而，既存文献中对于库存系统碳减排的研究数量相当有限，对于多级库存减排问题的研究更是微少。因此，研究碳约束机制下企业供应链生产-库存问题，成为具有挑战性和现实性的课题，并具有较强的理论指导意义与应用参考价值。
　　本文基于总量干预和价格干预两个视角，选择了具有代表性且最普遍运用的两种碳约束机制——限额与交易机制和碳税机制，对于两种约束机制下企业供应链生产-库存控制问题进行了深入研究，主要工作包括以下几个方面:
　　(1)对供应链生产-库存系统的碳排放因素进行度量与分析。为了研究供应链生产-库存系统碳排放的影响，首先描述供应链系统的碳排放过程，明确系统碳排放的核算边界与分类方法，给出各级碳排放数量的计算公式，确定两种碳减排约束机制在供应链中的具体形式，这些研究工作为后文生产-库存系统中碳排放度量提供了指导框架。
　　(2)通过单厂商的生产-库存系统，对比限额与交易、碳税两种约束机制的影响。具体而言，将限额与交易机制和碳税机制应用到单厂商单产品的生产-库存系统，通过生产数量、订货数量及厂商总成本的变化，考察两种约束机制对厂商决策的影响，并对比两种碳约束机制的政策效果。
　　(3)研究了限额与交易机制下多级供应链生产-库存控制问题。将限额与交易机制应用于多级多产品多成员的生产-库存系统中，系统采用分散与集中两种决策方式，通过生产数量与订货数量的联合优化以满足碳排放监管，利润分配与补偿机制能有效促进供应链成员的协调，得出限额与交易机制下多级生产-库存控制方法与管理见解。
　　(4)研究了碳税机制下多级供应链生产-库存控制问题。对于碳税采用两种形式:统一碳税与级差碳税，应用于多级供应链生产-库存系统中，考虑成员竞争能力与策略选择，比较两种碳税形式下生产-库存系统决策及碳排放水平变化，以及两种碳税形式的政策影响。
　　上述提出的两种碳约束机制下供应链生产-库存控制的理论与方法可应用于企业碳减排实践中，有助于提升低碳环境下企业管理决策水平，使碳排放约束下的供应链运营更高效，对于推进经济、社会、环境的可持续发展具有重要意义。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 世界气候变化的迫切要求

1．1．2 限额与交易的运用及碳税的推广

1．1．3 低碳供应链管理理念的实践

1．1．4 研究碳约束下供应链生产-库存问题的必要性

1．2 科学问题的提出

1．3 研究目标与研究意义

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究意义

1．4 研究内容、研究思路与研究方法

1．4．1 研究内容

1．4．2 研究思路

1．4．3 研究方法

1．5 本文章节安排

1．6 本文创新性工作说明

1．7 数学符号及用语说明

第2章 相关研究文献综述

2．1 文献检索情况概述

2．1．1 文献检索范围分析

2．1．2 相关文献情况分析

2．1．3 学术趋势分析

2．2 关于低碳供应链的运作问题

2．2．1 绿色视角的低碳供应链运作

2．2．2 约束视角的低碳供应链运作

2．3 关于限额与交易机制的供应链运作问题

2．3．1 基于碳交易的供应链运作

2．3．2 基于限额与交易的供应链运作

2．3．3 其他涉及交易的供应链运作

2．4 关于碳税机制问题

2．4．1 基于宏观层面的碳税问题研究

2．4．2 基于微观层面的碳税问题研究

2．5 关于多级生产-库存优化运作问题

2．5．1 多级生产-库存问题的理论发展

2．5．2 多级生产-库存问题研究方法改进

2．5．3 多级生产-库存联合优化

2．5．4 复杂结构的生产-库存问题

2．6 已有研究的贡献与不足

2．6．1 已有成果的主要贡献

2．6．2 已有成果的不足

2．7 已有成果对本文研究的启示

2．8 本章小结

第3章 碳约束机制与供应链生产-库存相关理论

3．1 低碳供应链管理

3．1．1 低碳供应链内涵

3．1．2 低碳供应链运作

3．2 碳约束机制作用机理

3．2．1 限额与交易机制减排机理

3．2．2 碳税机制减排机理

3．3 生产-库存控制理论

3．3．1 确定环境下的生产-库存控制理论

3．3．2 不确定环境下的生产-库存控制理论

3．3．3 多层级多产品的生产-库存控制理论

3．4 本章小结

第4章 供应链生产-库存系统碳排放因素度量与数学分析方法

4．1 碳排放限额初始分配的度量

4．1．1 碳排放限额分配原则

4．1．2 碳排放限额度量方法

4．2 供应链生产-库存系统碳排放边界与分类刻画

4．2．1 单厂商生产-库存系统碳排放边界确定

4．2．2 多级供应链生产-库存系统碳排放边界确定

4．2．3 供应链生产-库存系统碳排放分类刻画

4．3 供应链生产-库存系统碳排放的度量

4．3．1 单厂商生产-库存系统碳排放度量

4．3．2 多级供应链生产-库存系统碳排放度量

4．4 限额与交易机制的数学分析方法

4．4．1 限额与交易机制的基本原理

4．4．2 限额与交易机制的运用

4．5 碳税机制的数学分析方法

4．5．1 计税基础与碳税税率

4．5．2 统一碳税

4．5．3 级差碳税

4．6 本章小结

第5章 限额与交易及碳税机制下单厂商生产-库存控制策略

5．1 问题描述与假设条件

5．1．1 问题描述

5．1．2 假设条件

5．1．3 变量与符号定义

5．2 碳约束机制下厂商生产-库存模型

5．2．1 生产-库存系统碳排放模型

5．2．2 限额与交易机制下厂商生产-库存成本模型

5．2．3 碳税机制下厂商生产-库存成本模型

5．3 模型分析

5．3．1 限额与交易机制下生产-库存成本模型最优性分析

5．3．2 碳税机制下生产-库存成本模型最优性分析

5．3．3 碳限额、交易价格及碳税变化对厂商决策的影响

5．4 计算实验与敏感性分析

5．4．1 计算实验

5．4．2 碳限额、交易价格及碳税敏感性分析

5．5 本章小结

第6章 限额与交易机制下多级供应链生产-库存控制策略

6．1 问题描述与假设条件

6．1．1 问题描述

6．1．2 假设条件

6．1．3 参数说明

6．2 多级生产-库存系统碳排放数学模型

6．3 多级生产-库存系统分散决策模型

6．3．1 零售商平均成本函数

6．3．2 制造商平均成本函数

6．3．3 供应商平均成本函数

6．4 多级生产-库存系统集中决策模型

6．5 制造商利润补偿契约模型

6．6 模型求解

6．6．1 多级系统分散决策模型求解

6．6．2 基于启发式集中决策模型求解

6．7 计算实验与敏感性分析

6．7．1 计算实验

6．7．2 限额与交易敏感性分析

6．8 本章小结

第7章 碳税机制下多级供应链生产-库存控制策略

7．1 问题描述与研究假设

7．1．1 问题描述

7．1．2 研究假设

7．2 符号说明

7．2．1 决策变量

7．2．2 参数说明

7．3 碳税机制下多级供应链生产-库存策略模型与求解

7．3．1 策略Ⅰ-独立决策模型

7．3．2 策略Ⅱ-制造商主导下的非合作博弈模型

7．3．3 策略Ⅲ-零售商主导下的非合作博弈模型

7．3．4 策略Ⅳ-供应链成员间合作博弈模型

7．4 计算实验与分析

7．4．1 级差碳税税率选择与函数凸性分析

7．4．2 级差碳税与统一碳税下运营策略成本分析

7．4．3 级差碳税与统一碳税下运营策略碳减排分析

7．5 本章小结

第8章 结论与展望

8．1 本文的主要工作及结论

8．2 本文的主要贡献

8．3 本文研究的局限

8．4 进一步研究的展望

参考文献

致谢

作者简介

攻读博士学位期间发表论文情况

攻读博士学位期间参与科研项目情况