权力结构变动下双向技术溢出和碳转移对供应链碳减排水平影响

江晓壮，孙立成

（江苏大学管理学院，江苏镇江 212013）

1 研究背景

我国政府于2020 年提出力争2030 年前实现碳达峰、2060 年前实现碳中和的“双碳”目标，并将其纳入到生态文明建设整体布局。为此，政府主导下的碳规制强度也在逐步增强，如：以总量控制与配额交易为特征的碳交易市场试点（2011 年）、启动（2017 年）及全国推行（2021 年）等。面对日益严苛的碳规制政策，供应链微观主体的碳减排压力不断增大，低碳减排已成为其运营管理中不可忽略的重要环节［1］。

实践中，不同企业在生产规模、资源获取等方面具有不同的优势地位，导致供应链内部存在不同的权力结构［2］。在供应链不同权力结构下，由于碳规制强度的增强，高碳企业为达成减排目标，往往利用其在供应链中的优势地位将自身难以完成的减排量转移给上下游［3］，如：微软、苹果等公司通过项目外包转移碳排放量，联想公司通过供应商库存管理模式转出部分碳排放量等。一定程度上，企业间的碳转移行为，有助于缓解企业减排压力，但也会造成企业减排责任难以准确界定、干扰企业正常运营，甚至不利于提升供应链整体减排水平等问题的出现。

引导企业研发减排技术，实现经济增长和环境保护双赢目标是政府碳规制政策的出发点［4］。但减排技术具有正外部性特征，容易在供应链主体间产生溢出效应，致使减排主体难以独享研发收益［5］。从垂直方向来看，上下游企业会因技术溢出而扩大有效产出；从水平方向来看，竞争对手可能因技术溢出而获益［6］。两个方向的技术外部性都可能削弱企业研发积极性，同时改变供应链原有的碳转移活动轨迹，这些变化使供应链碳减排活动变得更为复杂。可见，不同类型的供应链领导者在减排方式上侧重点不同，而领导者往往又决定着供应链整体减排效果，因此在不同权力结构下，准确把握双向技术溢出和碳转移对供应链碳减排水平的影响机制，对指导企业减排决策、提升供应链减排水平显得尤为重要。

2 文献综述

现有学者针对供应链碳转移、技术溢出及权力结构等问题展开了系统的研究工作。从供应链碳转移来看，Sun 等［3］考虑了减排技术滞后和消费者低碳偏好对企业碳转移的影响；孙立成等［7］分析供应链碳转移对企业异质性产品定价的影响机制，并提出减少利润损失的协调策略；Sun 等［8］探究了供应链碳排放非理性转移的识别及优化问题。然而，上述研究均未考虑到供应链企业间权力结构的差异，且较少分析碳转移对供应链减排的影响。

就供应链技术溢出而言。由于供应链企业间的交流互动、产品信息泄露等原因，企业研发活动往往存在技术溢出效应，并在企业运营决策中扮演重要角色［9］。如Liu 等［10］基于技术创新共享的角度研究制造商的生产决策，发现当消费者低碳偏好较强时，共享技术成果可实现双赢；Chen 等［11］、Lin等［12］通过研究企业研发合作行为，发现技术溢出效应能够提高合作对企业绩效的促进作用。以往研究着重关注技术溢出给受益方带来的直接收益，如减少生产成本，提高产品质量等。在碳规制政策改变企业成本、收益格局的背景下，学者们意识到低碳技术兼具知识溢出与环境改善的双重外部性特征，这种溢出可以引起企业碳排放量的变化，帮助企业交易碳排放权来获得额外收益［13］。如刘名武等［14］研究减排投资溢出效应的供应链决策问题，揭示了减排投资溢出机制；李金溪等［15］发现低碳技术溢出能够提高彼此减排收益。这些学者对低碳技术的减排溢出效应做了进一步研究，但较少详细区分技术溢出的方向。

针对供应链权力结构问题。学者们多是在不同权力结构下，对比分析成员决策的差异，并探究相关因素对均衡结果的影响。如张国兴等［16］研究不同权力结构对双渠道产品定价、销量的影响；Jin等［17］研究了权力结构对回收产品定价和协调的影响；Zhang 等［18］发现不平衡的权力结构能够激励企业采用低碳技术。随着研究的深入，学者开始考虑更多的供应链结构。如Luo 等［19］构建由不同品牌制造商和零售商组成的供应链，考察不同权力结构对产品定价的影响，但并没有探讨企业的减排行为。

综上所述，学者们对供应链碳转移、技术溢出及权力结构等问题的系统研究，为进一步研究提供了借鉴，但存在一些不足：（1）出于研究目的的需要，以往研究多是在单一市场结构中分析供应链碳转移问题，较少考虑到企业间权力结构的差异；（2）现有研究仍较少关注到低碳技术的减排溢出效应，同时鲜有研究进一步区分技术溢出方向，及其对供应链减排水平和企业收益的影响。（3）现有对供应链权力结构的研究中，较少从核心企业间竞争的角度来划分市场权力结构。现实中，核心企业间的竞争现象普遍存在，而竞争本身会影响企业减排行为，还可能通过市场权力来影响到供应链减排水平。

基于此，本文构建由低碳制造商、传统制造商和一个供应商组成的两级供应链，从供应链权力结构视角，研究碳转移和双向技术溢出对供应链碳减排水平的影响。除讨论相关因素对供应链碳减排水平的影响之外，更深入分析当权力结构变动时，碳转移和双向技术溢出产生的变化，以及对供应链减排水平带来的影响，从而为有效指导供应链减排提供理论基础。

3 问题描述与假设

碳交易政策下，市场中存在一个供应商S 和两个竞争制造商（低碳制造商M1、传统制造商M2），制造商M1和M2分别生产某种可替代性的低碳产品和普通产品。政府为供应商和制造商制定碳配额Ei(i=1,2,S)，其中供应商碳配额充足，两个制造商碳配额不足。低碳制造商开展减排技术研发活动，并产生双向技术溢出效应，即对供应商产生垂直技术溢出效应，对传统制造商产生水平技术溢出效应，最终降低后者们产品的碳排放量；传统制造商将超出政府碳配额的部分，按单位产品碳转移量t 转移给供应商；供应商为保持与传统制造商长期合作关系而主动承接，承接后表现为自身产品碳排放量增多。

考虑到供应链中既有低碳制造商M1主导，也有传统制造商M2主导和双方均势的情况，如汽车市场中，不乏一些实力强劲的新能源汽车（比亚迪），以及实力较弱的新能源汽车（哪吒）与传统燃油汽车开展竞争。因此，本文主要分析三种权力结构：（1）M1主导，M2跟随的M1S 模式；（2）M1和M2双方均势的MVN 模式；（3）M2主导，M1跟随的M2S 模式；同时遵循以制造商为主导、供应商跟随的总体决策方式［20］。

基本假设：

（1）制造商M1、M2和供应商S 之间技术实力相近。低碳产品与普通产品在性能上具有可替代性，但在生产过程中的碳排放量上存在差异。

（2）制造商和供应商的生产成本均为0，该假设仅简化均衡解的形式，对结果分析并无实质影响。

（3）由于企业在生产效率、生产规模等方面存在差异，导致传统制造商和供应商的碳转移量与承接量有所不同。即由于供应商的规模化生产，其承接碳转移t 后自身单位产品碳排放量增加gt，其中g(0＜g＜1)表示供应商对碳转移量t 的承接处理系数。

（6）低碳制造商开展低碳技术研发活动，对供应商产生垂直技术溢出效应，对传统制造商水平技术溢出效应。产生技术溢出效应后，供应商单位产品碳排放量变为，传统制造商单位产品碳排放量变为。其中分别是供应商和传统制造商的单位产品初始碳排放量；分别代表垂直和水平技术溢出系数，由于核心企业之间存在竞争，低碳制造商将采取各种保护措施，减少对竞争者的水平技术溢出，故。

根据上述假设，得出两个制造商M1、M2和供应商S 的利润函数：

4 不同权力结构下供应链决策模型

不同权力结构需要从供应链各主导企业角度探讨供应链主体行为变化所引起的碳减排水平变化。低碳制造商决定低碳产品产量和产品碳减排水平；传统制造商决定普通产品产量；供应商决定低碳产品和普通产品的批发价。由于产品碳减排水平通常是一个需要较早决定的长期决策，故其决策顺序优先于产量和定价［22］。

4.1 M1 主导，M2 跟随的模式（M1S）

低碳制造商M1主导，传统制造商M2跟随的M1S 模式。决策顺序如下：

定理1：M1S 模式下，当时，供应链存在最优均衡解：

4.2 M1、M2 均势的模式（MVN）

低碳制造商M1和传统制造商M2均势的MVN模式。决策顺序如下：

定理2：MVN 模式下，当时，供应链存在最优均衡解：

4.3 M2 主导，M1 跟随的模式（M2S）

传统制造商M2主导，低碳制造商M1跟随的M2S 模式。决策顺序如下：

定理3：M2S 模式下，当时，供应链存在最优均衡解：

5 结果比较与分析

命题1 表明，低碳制造商在M1S 模式中减排水平最高，但付出了较高的减排成本。企业的减排投入取决于减排的预期收益，预期收益越高，企业越愿意增加减排投入。M1S 模式中，由于占据主导地位，低碳制造商预期收益较高。同时，产品减排量决定了产品对低碳偏好消费者的吸引力，为吸引消费者，低碳制造商也将增加减排投入。但在M1S 模式中，低碳制造商除了吸引消费者，更需要关注来自普通产品的低价竞争，因此减排难度和减排成本均有所提高。

命题2不同模式下，垂直和水平技术溢出效应对减排水平的影响关系为：

命题2表明：垂直技术溢出效应积极促进低碳制造商减排，水平技术溢出效应则始终产生消极影响。减排技术具有公共利益特征，与供应商之间垂直溢出效应的增强，能够减轻双重边际效应，刺激低碳制造商增加减排投资。水平技术溢出效应降低了传统制造商碳排放量，传统制造商“搭便车”行为将削弱低碳制造商减排积极性。

命题3 不同模式下，比较垂直和水平技术溢出效应对减排水平的影响程度，可得：

命题3表明：相较于水平技术溢出效应，垂直技术溢出效应对减排水平的提升效果更明显；传统制造商势力的增强，会降低垂直技术溢出效应的减排激励效果。具体而言，在M1S 和MVN 模式中，给定任意水平的技术溢出率，1 单位垂直技术溢出率对减排水平的效果是水平技术溢出率的2 倍，M2S情形降低了这种比率关系。因为占据优势地位的传统制造商，将采取更多举措来增强水平技术溢出效应；更主要原因是，此时低碳制造商竞争力较弱，通过减少研发投入来维持收益，间接弱化了垂直技术溢出效应的效果。

命题4说明碳转移均对减排水平产生消极影响，且影响程度随着低碳制造商势力的增强而增强。碳转移活动缓解了传统制造商减排压力，突显其产品低价优势，迫使低碳制造商削减研发投入以维持收益。值得注意的是，M1S 情形中，低碳制造商的减排投入最多，故对碳转移的消极反应更加敏感。

命题5通过产权保护，低碳制造商可减少水平技术溢出。从上文可知，碳转移和垂直技术溢出效应对减排水平的作用相反，因此有必要比较两者发挥作用的强弱。可得：

命题5 表明，当碳转移量较少时，垂直技术溢出效应对提升减排水平更有效。当碳转移量增多时，碳转移对减排水平的消极影响则更明显，且传统制造商势力的增强会促使这种消极影响提前到来。供应商可消化部分碳转移量，因此当碳转移量较少时，垂直技术溢出效应将发挥主导作用。M2S 模式中，传统制造商更有利于通过碳转移活动来缓解减排压力，低碳制造商则产生提高产品售价、降低减排投入的逆向选择行为。同时在垂直技术溢出效应的间接作用下，供应商有更多碳配额来承接碳转移量，可见，传统制造商势力的增强将突显碳转移活动对减排水平的消极影响。

命题6不同模式中，考虑到碳转移消极影响减排水平，碳交易价格的作用表现为：

命题6 表明，碳交易价格上涨会加剧碳转移活动对减排水平的消极影响，并且该效果不会因供应链权力结构变动而改变。由命题4 可知，传统制造商碳转移活动迫使低碳制造商削减研发投入。随着碳交易价格上涨，相较于购买碳配额，传统制造商更倾向于转移碳排放量来满足碳规制要求，故其碳转移行为对低碳制造商减排的消极影响愈发突出。

命题7在碳转移消极影响减排水平的情况下，碳交易价格和消费者对普通产品估值的作用表现为：

命题7 表明，在碳转移消极影响碳减排的情景下，针对消费者对普通产品不同的估值情况，碳交易价格发挥的作用亦有所不同。M1S 和MVN 模式中,当消费者对普通产品估值较低时，提高碳交易价格会放大碳转移活动的消极影响；反之，增强消费者低碳意识更能激励低碳制造商开展减排工作。M2S模式中，传统制造商通过碳转移活动获得了成本优势，相比于增强消费者低碳意识，此时降低碳交易价格更能缓解碳转移活动的消极影响。

6 数值分析

本部分通过数值模拟对上述命题作验证分析，讨论权力结构变动下，碳转移、双向技术溢出等因素对供应链碳减排水平的影响，同时比较企业利润。基础参数取值：

6.1 碳转移对减排水平的影响

图1 反映碳转移对减排水平的影响。一般而言，企业减排投入与预期收益挂钩，占主导地位的制造商预期收益较高，于是低碳制造商在M1S 情形下减排水平最高，在M2S 情形中减排水平最低。碳转移活动始终消极影响着减排水平，其影响程度与低碳制造商势力正相关。这是由于传统制造商利用碳转移活动降低碳规制成本，具有价格优势的普通产品挤兑低碳产品市场份额，迫使低碳制造商削减研发投入来维持收益。同时低碳制造商在M1S 情形中减排投入最多，减排难度最大，所以会对碳转移活动的消极作用更敏感。

图1 碳转移对减排水平的影响

6.2 双向技术溢出效应对减排水平的影响

图2 反映了垂直、水平技术溢出效应对减排水平的影响。可以发现，（1）减排水平与垂直技术溢出率正相关，与水平技术溢出率负相关，并且这种关系不受供应链权力结构变动影响。另外，与水平技术溢出率相比，垂直技术溢出率对减排水平的提升效果更强。技术溢出效应体现了减排技术的正外部性特征：垂直技术溢出效应促成上下游的双赢局面，这是对研发正外部性的有效补偿，鼓励低碳制造商开展减排研发活动；水平技术溢出效应则增强了竞争对手的优势，因此会削弱低碳制造商的研发积极性。（2）受权力结构变动影响，随着低碳制造商势力的增强，技术溢出效应对减排水平的影响程度随之增强，即垂直技术溢出效应的积极作用、水平技术溢出效应的消极作用都更明显。垂直技术溢出效应可以缓解双重边际效应，此时加强与供应商交流合作，不仅能吸引低碳消费者，还能通过售碳来获得碳配额盈余价值，故低碳制造商减排积极性提高。同时，低碳制造商也会对传统制造商的搭便车行为，即对水平技术溢出效应引发的消极影响更加敏感。

图2 技术溢出效应对减排水平的影响

6.3 比较垂直技术溢出效应和碳转移对减排水平的影响程度

不同模式下，比较垂直技术溢出效应和碳转移对减排水平的影响程度，如图3 所示，（1）当碳转移量时，垂直技术溢出效应的积极作用更显著；当碳转移量时，碳转移的消极影响则更明显。意味着垂直技术溢出效应发挥的积极效果有限，尤其碳转移量逐渐增多时。这主要是因为碳转移活动帮助传统制造商凸显其产品价格优势；其次当碳转移量逐渐增多时，供应商会将部分规制成本转嫁给低碳制造商，同时在垂直技术溢出效应的作用下，供应商可承接更多碳转移量。这些变化均降低了低碳制造商的预期收益，因此碳转移的消极影响便越发明显。（2），受供应链权力结构变动影响，传统制造商势力的增强会促使碳转移的消极作用提前到来。传统制造商势力的增强，意味着其更容易利用优势地位来进行碳转移活动，从而削弱了低碳制造商的减排积极性。

图3 比较垂直技术溢出效应和碳转移对减排水平的影响

6.4 碳交易价格的作用

已知碳转移消极影响减排水平，进一步分析碳交易价格在其间的作用，以M1S 模式为例，如图4。令表示消费者对普通产品估值较低，表示消费者对普通产品估值较高。可以发现，（1）碳交易价格上涨均放大碳转移的消极影响，消费者低碳偏好的增强使这种现象更加明显（表现为值从0.9 降到0.3，曲线右移）。（2）参数和在不同组合下的表现不同，如当时，消费者倾向于购买低碳产品。当碳交易价格时，传统制造商对碳交易价格敏感，提高碳交易价格会放大碳转移活动的消极影响。当时，增强消费者低碳意识更有助于低碳制造商减排。因为当碳交易价格、消费者低碳偏好均较高时，低碳制造商不仅能从产品市场获利，还能通过售碳来弥补减排成本。

图4 M1S 模式

6.5 不同权力结构下供应链各主体利润的比较

由于不同模式下对制造商利润的比较十分复杂，因此本文借助数据实验来分析［20］。设技术溢出率，比较不同情形下，制造商利润随碳转移量的变化情况，如图5 。从供应链权力结构变动角度来看，制造商是否在供应链中占据主导地位与其可获得的最高收益之间并无必然联系。具体而言，低碳制造商占据主导地位时收益最高，势力最弱时收益最小，即。传统制造商则与之相反，在其竞争对手占主导地位时反而获得了较高利润，即。主要原因是M1S 模式中，低碳制造商预期收益和研发投入都较高，由于技术溢出效应，传统制造商获得的额外收益（从低碳制造商研发中通过搭便车获得的收益）也越多。但在M2S 模式中，低碳制造商研发投入最少，低碳产品价格随之降低；另外，传统制造商通过碳转移节省的碳规制成本，最终仍会被供应商以提高批发价的形式转嫁回来，故此时普通产品的价格优势不再，传统制造商利润空间将被压缩。

图5 碳转移对低碳/传统制造商利润的影响

7 结论与展望

本文构建由一个低碳制造商、一个传统制造商和一个供应商组成的二级供应链，从供应链权力结构变动的视角，研究不同情形下，碳转移和双向技术溢出效应对供应链碳减排水平和企业利润的影响。主要结论有：

（1）低碳制造商的减排水平和减排难度在M1S情形中最高，在MVN 情形中次之，在M2S 情形中最低。传统制造商势力的增强（即低碳制造商势力的减弱），会降低低碳制造商的减排水平，却也使其付出较少的减排成本。

（2）不同权力结构情形下，垂直技术溢出效应始终积极影响着减排水平，但其作用效果取决于碳转移量的多少；水平技术溢出效应则始终产生负面影响。相较于水平技术溢出效应，垂直技术溢出效应对制造商碳减排水平的提升效果更为明显，但传统制造商势力的增强会降低垂直技术溢出效应的减排激励作用。

（3）碳转移消极影响减排水平，这与供应链权力结构无关。受权力结构变动的影响，低碳制造商势力的增强会增加对碳减排水平的研发投入，因此会对碳转移引发的消极影响更加敏感，传统制造商势力的增强则会促使这种消极影响提前到来。

（4）在不同权力结构模式下，碳交易价格的上涨均会加剧碳转移对碳减排水平的消极影响。在M2S 模式中，降低碳交易价格更有助于缓解碳转移的消极影响；在M1S 和MVN 模式中，减排水平会在消费者低碳偏好程度和碳交易价格的不同组合下发生变化。

（5）从供应链权力结构变动视角来看，制造商是否在供应链中占据主导地位与其可获得的最高收益之间并无必然联系。低碳制造商占主导地位时收益最高，势力最弱时收益最小；传统制造商则与之相反，在低碳制造商占主导地位的情况下反而获得了较高收益。

本文仍有很多不足之处，这给未来的研究提供了方向。首先，本文仅考虑核心企业间竞争的情况。其次，本文把碳转移视作影响减排水平的外在因素，后续研究可将其作为决策变量，探讨它在技术溢出效应中的变化。另外，本文考虑技术溢出产生效果是即时的，但现实中往往存在滞后性，后续研究可利用微分博弈来开展。