〔摘 要〕 随着新能源汽车销量的爆发式增长， 动力电池的退役潮即将到来， 废旧电池的回收问题引起了各界的广泛关注。因此， 本文将碳交易政策与政府的回收补贴纳入闭环供应链模型中， 通过构建制造商回收（模型Ｍ）、零售商回收（模型Ｒ）以及第三方平台回收（模型Ｔ）， 对比了碳交易价格、碳排放因子、政府回收量补贴、退役电池回收率对不同回收模型最优决策的影响。研究发现： 尽管碳交易价格会抑制零售商低碳宣传努力水平， 但在某些条件下， 碳交易价格对制造商碳减排投资水平具有激励作用； 当政府增加退役电池回收量的补贴时， 模型Ｍ 和模型Ｒ 的最优定价降低， 并且最优定价对补贴福利的敏感性程度取决于退役电池的回收率； 新能源电池的最优定价会随着碳排放因子的提高而升高， 最优定价对碳排放因子的敏感性取决于碳交易价格。
〔关键词〕 闭环供应链 动态碳减排 碳交易 政府补贴 新能源汽车 碳排放因子 电池回收率 动力电池
ＤＯＩ：１０．３９６９ ／ ｊ．ｉｓｓｎ．１００４－９１０Ｘ．２０２５．０３．００６
〔中图分类号〕Ｆ２７４； Ｆ４２６ 〔文献标识码〕Ａ
引 言
近年来， 为了缓解空气污染问题， 各国积极推广新能源汽车。电动汽车作为新能源汽车的主要产品类别， 发展迅速， 需求逐年上升， 中国已连续６ 年位居全球电动汽车销量第一。据估计，到２０３０ 年， 中国纯电动新能源汽车的数量将达到８０００ 万辆［１］ 。电动汽车销量的爆发式增长必然会面临大量动力电池的退役潮， 预计到２０２５ 年， 将有超过１３０ 万吨的动力电池需要更换［２］ 。退役电池中含有许多具有高价值的金属， 退役电池的回收不仅可以减少新能源电池的生产成本， 还具有可观的经济收益。此外， 这些高价值金属具有高回收价值， 但若处理不当将对环境造成伤害。因此， 动力电池的回收不仅是企业关心的话题， 也引起了政府和公众的广泛关注。
目前动力电池回收积极性不高， 政府需采取措施提升回收率。２０２３ 年， 福建省工业和信息化厅发布《关于支持新能源汽车废旧动力蓄电池回收利用的若干措施（征求意见稿）》以推动动力电池回收积极性。２０２０ 年， 安徽省合肥市科技局印发《关于开展合肥市级新能源汽车部分财政补助资金清算的通知》提到建立完善废旧动力电池回收系统并回收利用， 按电池容量给予每千瓦时１０元的奖励。目前， 相关学者开始关注回收补贴政策对闭环供应链运营的影响［３－５］ 。具体来看， 从现实政策出发对比不同的回收模型， 楼高翔等［４］ 探讨了不同的补贴方式对动力电池回收率、供应链利润以及社会福利的影响。考虑政府补贴政策， 武文琪和张明［６］ 研究了不同的利润分享机制对供应链收益的影响。胡文婕等［７］ 关注政府补贴对供应链成员绩效水平的影响。利用演化博弈， 王文宾等［８］ 考虑补贴－惩罚政策或者不干预两种情形下，分析供应链成员选择是否回收以及探讨决定回收的条件。赵强等［９］ 研究了不同的补贴对象对废旧产品回收的影响。通过构建第三方回收闭环供应链模型， 邓乾旺等［１０］ 研究了不同补贴政策机制对闭环供应链的影响。Ｓｈｉ 和Ｂａｉ［１１］ 考虑了回收与再制造补贴对供应链决策的影响。Ｆａｎｇ 和Ｚｈａｏ［１２］ 分析了补贴在横向差异市场中对企业、消费者和环境的作用。考虑补贴和社会责任的交互作用， 姚锋敏等［１３］ 研究了闭环供应链运作协调问题。Ｈｕａｎｇ和Ｌｉａｎｇ［１４］ 研究了补贴对渠道决策和回收模式的影响。Ｌｉｕ 等［１５］ 探讨了补贴对正规和非正规回收渠道的影响， 并讨论了回收行业的最佳补贴水平。通过梳理上述文献发现， 学者们多从补贴政策角度研究动力电池闭环供应链， 但忽视了碳交易市场的影响。为实现“双碳” 目标， 我国在２０２１ 年启动了碳交易市场。新能源汽车产业作为战略性新兴产业， 对实现“双碳” 目标具有重要意义。虽然新能源汽车使用过程中并未直接排放二氧化碳，但其生产过程却产生大量碳排放。根据相关数据可知①， 燃油车碳排放为９ ２ 吨二氧化碳当量， 而三元锂电池新能源汽车生产过程排放高达１４ ６ 吨二氧化碳当量。随着碳交易市场的成熟， 汽车制造业也将逐渐被纳入碳交易市场以规制碳排放［２］ 。因此， 本文将碳交易市场考虑进闭环供应链模型中， 探讨不同汽车制造商动力电池的回收问题。目前， 有一些学者开始关注碳交易市场对低碳供应链的影响［１６－１８］ 。其中， Ｙａｎｇ 等［１９］ 研究了闭环供应链的成员遵从或者不遵从碳交易规则对供应链网络的影响。考虑碳交易背景， Ｙａｎｇ 等［２０］发现了再制造可以提高制造商和零售商的碳减排和利润。Ｈｕ 等［２１］ 分析了再制造商在碳税与碳交易交互作用影响下的最优决策问题。考虑碳交易背景， 丁翔等［２２］ 研究了零售商的信息分享行为对碳减排的影响。Ｊｉ 等［２３］ 研究了碳交易以及消费者的低碳偏好对最优定价以及碳减排率的影响。Ｚｈａｎｇ等［２４］ 研究了区块链对竞争型再制造供应链模式选择的影响。考虑碳减排和信息不对称的背景， Ｚｈａｏ和Ｈｏｕ［２５］ 研究了制造商的侵占行为对供应链成员以及碳减排的影响。梳理以上文献发现， 相关学者多从静态角度研究碳交易对闭环供应链的影响，忽略了由于设备老化导致碳减排技术随时间而递减的问题， 因此， 将碳减排的动态过程考虑进供应链模型可能更贴合实际。
于是一些学者开始关注低碳供应链中碳减排的动态过程［２６，２７］ 。其中， Ｙａｎｇ 和Ｘｕ［２８］ 分析了碳排放许可下以非合作方式竞争时闭环供应链的最优决策问题。考虑零售商促销和公平偏好， 姜跃等［２９］ 分析了不同决策模型对动态闭环供应链的影响。Ｗａｎｇ 等［３０］ 研究了竞争型供应链最优定价问题。考虑碳交易政策， Ｗａｎｇ 和Ｗｕ［３１］ 探讨了回收策略对碳减排的影响。通过构建一个动态闭环供应链， Ｄｅ 等［３２］ 探讨了回收方案的最优激励策略。刘浪等［３３］ 考虑双重参考效应对闭环供应链的影响。考虑碳交易政策， 许民利等［３４］ 探讨了供应链最优决策和协调机制。通过梳理上述文献发现， 不少学者采用微分博弈研究单一碳政策下的回收问题， 而考虑碳交易以及补贴政策相互作用的影响下， 研究动力电池闭环供应链回收问题的文献较少。于是， 本文考虑了碳交易政策和政府补贴对闭环供应链的交互影响， 研究了废旧动力电池的回收问题。
本文借鉴上海市的电池回收政策， 通过调研现存回收模式， 构建了３ 种回收模型： 模型Ｍ（制造商回收）、模型Ｒ（零售商回收）以及模型Ｔ（第三方回收）， 并且考虑到碳减排设备随时间老化的问题， 于是， 利用微分博弈研究了动力电池的回收问题， 为动力电池的回收策略选择问题提供了参考和理论依据。
１ 问题描述和模型假设
１. １ 问题描述
本文构建了一个由制造商、零售商以及第三方回收平台组成的供应链模型， 将上海市对动力电池回收量补贴政策以及碳交易市场考虑进模型， 探讨不同回收模型对闭环供应链碳减排决策以及利润的影响。经查阅相关文献资料， 发现目前动力电池回收模式主要有３ 种： （１） 模型Ｍ。即制造商直接回收模式。如广汽埃安新能源汽车股份有限公司， 广汽埃安打造了矿－原材料－电池生产－电池回收的一体式能源生态布局； （２） 模型Ｒ。即零售商直接回收模式。如比亚迪股份有限公司，比亚迪对电池的回收主要通过授权的零售商或经销商； （３） 模型Ｔ。即第三方回收平台专业回收。如广西华奥汽车制造有限公司， 主营电池回收的第三方平台光华科技与广西华奥汽车制造有限公司签署了合作协议。为简化模型， 本文假设存在单一的回收对象。制造商负责生产动力电池， 并投资绿色技术以实现减排； 零售商则负责销售电池， 并通过低碳宣传来提升消费者的环保意识。
１. ２ 模型假设
通过借鉴相关文献， 本研究做出以下假设：
假设１： 根据Ｚｈａｎｇ 等［１］ 、张令荣等［１６］ 、孙朝苑和田思源［１７］ 、Ｙａｎｇ 等［２０］ 、Ｈｕ 等［２１］ 、Ｙａｎｇ 和Ｘｕ［２８］ 、Ｓａｖａｓｋａｎ 等［３５］ 的研究可知， 制造商利用原材料生产电池的单位成本为Ｃｍ ， 而利用退役电池进行再制造的单位成本为Ｃｒ ， 再制造可以节约的成本为Ｃｍ －Ｃｒ ， 用Δ 表示。此外， 制造商支付的单位转移价格为ｒ（Δ＞ｒ）， 并且Δ＞ｒ 的含义是通过再制造技术生产新能源电池节约的单位成本高于制造商需要支付的单位转移价格［３５］ 。
假设２： 参考以往大多数文献的成本函数形式［３－６，１２，１３］ ， 本文采用凸函数表示回收成本、碳减排投资成本以及低碳宣传成本， 具体分别为：
其中， Ａｉ（ｔ）代表企业在ｔ 时刻的回收努力水平， ｍ 代表制造商， ｎ 代表零售商， ｐ 代表第三方回收平台， ηｉ 表示为不同回收方的回收成本系数， γｍ 代表制造商碳减排投资成本系数， Ｅｎ 表示零售商的低碳宣传成本系数， Ｅｍ 表示制造商碳减排投资努力水平。
假设３： 参考Ｚｈａｎｇ 和Ｙｕ［２７］ 、Ｙａｎｇ 和Ｘｕ［２８］ 、姜跃等［２９］ 、刘浪等［３３］ 的研究， 动力电池生产减排量随供应链成员减排努力变化， 并随设备老化递减。因此， 在ｔ 时刻， 产品碳减排量动态过程为：
̇Ｌ（ｔ）＝ θｍ Ｅｍ ＋σｉ Ａｉ ＋θｎ Ｅｎ －δＬ（ｔ）， ｉ ＝ｍ，ｎ，ｐ（１）
其中， θｍ 表示制造商的减排努力水平对减排量的影响系数， σｉ 表示退役电池回收方的努力水平对减排量的影响系数（ｉ ＝ｍ，ｎ，ｐ）， θｎ 表示电池经销商的低碳宣传努力水平对减排量的影响系数。同时， 假设新能源电池初始时刻的减排量Ｌ（０）＝Ｌ０≥０。
假设４： 根据Ｗａｎｇ 等［３０］ 、Ｇｕａｎ 等［３７］ 的研究， 假设需求函数由价格因素和非价格因素的可分离乘法函数决定。于是， 本文假设电池的市场需求受到价格和减排量的共同影响， Ｄ （ ｔ） ＝ｆ［Ｌ（ｔ）］ｈ［ｐ（ｔ）］， 其中， ｆ［Ｌ（ｔ）］和ｈ［ｐ（ｔ）］分别表示生产动力电池的减排量与销售价格对需求的影响。本文假设ｆ［Ｌ（ｔ）］ ＝ｋＬ（ｔ）， ｈ［ｐ（ｔ）］ ＝Ｄ０ －βｐ（ｔ）， 其中Ｄ０ 表示新能源电池的潜在市场需求，β 表示需求价格弹性， ｋ 表示减排量水平对需求的影响系数。因此， 需求函数表示为Ｄ（ｔ）＝ ［Ｄ０ －βｐ（ｔ）］ｋＬ（ｔ）。
假设５： 参考上海市的回收量补贴政策②， 本文假设ｓ 为政府给予退役电池的回收补贴。此外，参考Ｚｈａｎｇ 等［２４］ 、Ｇｕａｎ 等［３７］ 的研究， 本文假设回收量与需求函数呈线性相关， 用τ 表示回收率，０≤τ≤１。
假设６： 根据张令荣等［１６］ 、孙朝苑和田思源［１７］ 、巫瑞等［３８］ 的研究， 本文假设碳交易政策仅作用于制造商， 碳配额的买入价格和卖出价格均为外生变量ζ（ζ＞０）， 并且碳交易价格有一定上限， 满足ζ＜-ζ（- ζ ＝Ｄ０ －４ｂｒτ－３ｂｓτ＋ｂΔτ、ｂｚ）。根据碳交易政策， 假设政府发放的免费碳配额为Ｕ， 碳交易机制为历史排放法［３８］ 。然后， 制造商在碳交易市场ｔ 时刻获得的收益为ζ｛Ｕ－［ｚＤ（ｔ）－Ｌ（ｔ）］｝，其中， ｚＤ（ｔ）表示生产电池的碳排放量， ｚ 表示碳排放因子， Ｌ（ｔ）表示电池减排量［３４］ 。
２ 模型构建与求解
本文利用微分博弈模型分析了新能源电池闭环供应链模型的回收策略。假设企业可以持续经营， 本文考虑了３ 种回收模型： 制造商回收、零售商回收以及第三方专业回收平台。
２. １ 制造商回收（模型Ｍ）
模型Ｍ 中制造商承担回收业务， 政府根据电池的回收量给予制造商相应的回收补贴。决策顺序为： 制造商首先确定批发价格ｗｍ ， 回收努力水平Ａｍ ， 以及碳减排投资水平Ｅｍ 。然后零售商决定动力电池的零售价ｐｎ ， 以及低碳宣传水平Ｅｎ 。制造商以及零售商的利润函数如下， ρ 代表贴现因子。
接下来， 本文分析了低碳偏好、碳交易价格、退役电池回收率、转移价格、碳排放因子、补贴额对供应链利润的影响。根据图２ 可知， 随着低碳偏好的提升， 需求量和供应链总利润均呈现上升趋势。此外， 模型Ｒ 的供应链利润最大， 并且低碳偏好增加会扩大３ 种模式的利润差。这说明，高低碳偏好下， 模型Ｒ 有利于新能源电池供应链的发展。根据图３ 可知， 转移价格不影响模型Ｒ 的利润， 但是会降低模型Ｍ 的利润， 提高模型Ｔ 的利润。这可能是因为第三方回收平台专注于回收，高转移价格增加回收收益， 激发回收商积极性。
根据图４ 可知， 碳交易价格较低时模型Ｒ 的供应链利润最高， 而模型Ｍ 的供应链利润最低。碳价上升对３ 种回收模式的供应链利润均有负面影响， 并减少回收模式之间的利润差异， 尤其是模型Ｔ 和模型Ｒ 之间的利润将趋于一致。这表明了碳市场成熟化将缩小不同回收模式之间的利润差。图５ 表明， 低回收率时， 模型Ｒ 的供应链利润最高， 而模型Ｔ 的供应链利润最小。随着回收率的提高， 模型Ｔ 的供应链利润提升而逐渐接近模型Ｒ。这显示出， 在回收市场不成熟、回收意识较弱时， 制造商或零售商回收更有利。但回收意识提高后， 第三方或零售商回收更适合供应链发展。
根据图６ 可知， 模型Ｒ 的供应链利润最高，模型Ｔ 次之， 模型Ｍ 最低。此外， 根据图形的斜率可知， 相较于模型Ｍ 和模型Ｒ， 模型Ｔ 对补贴的变化更敏感。由图７ 可知， 低排放因子时， 模型Ｒ 的利润最高， 其次是模型Ｔ， 模型Ｍ 最低。随着碳排放因子的升高， ３ 种回收模式之间的利润差减小， 模型Ｔ 和Ｒ 的供应链利润趋于一致。这说明了碳排放因子较高时， 不同回收模式下的供应链利润差异较小。也就是说， 如果制造商的减排能力提升后， 采用模型Ｒ 可以改善供应链收益。
５ 总 结
考虑碳交易和政府回收补贴的背景下， 本文研究了３ 种闭环供应链回收模式： 制造商直接回收（模型Ｍ）、零售商回收（模型Ｒ）以及第三方回收平台回收（模型Ｔ）， 并在数值分析部分探索了相关关键参数对供应链整体利润的影响。本文有如下发现： （１） 模型Ｒ 的新能源电池零售价最低， 表明零售商通过降价扩大回收市场； （２） 模型Ｒ 下的碳减排投资水平最高， 说明了零售商回收模式可以促进减排投资； （３） 回收努力水平受回收效率系数的影响； （４） 模型Ｔ 的零售商低碳宣传努力水平受碳价影响最大， 模型Ｒ 受其影响最小， 并且碳价普遍抑制低碳宣传水平； （５） 政府补贴增加时， 模型Ｍ 和模型Ｒ 的最优定价会降低， 并且定价对补贴的敏感度与回收率相关； （６）新能源电池定价随碳排放因子升高， 最优定价对碳排放因子的敏感性取决于碳价。
根据上述分析， 可以得到以下管理启示： （１）零售商回收模式更促进碳减排投资， 适合注重低碳形象的企业； （２） 碳价的波动影响低碳宣传策略， 企业应当关注市场信号， 灵活调整宣传策略；（３） 政府补贴可降低新能源电池定价， 企业应加强回收和减排以提高对回收补贴政策的响应能力；（４） 提高回收效率可以优化回收水平， 从而提升回收效果以及降低回收成本； （５） 新能源电池定价需要考虑环境成本， 企业应根据碳价合理调整；（６） 随着补贴增加， 企业应增加低碳宣传和减排投资， 提升环保形象的同时也可获得更多的回收补贴。虽然本文的研究可以为多政策背景下的回收决策提供参考， 但限于单渠道。未来的研究将扩展至多样化回收模式， 进一步解决双渠道回收决策问题。
注释：
①动力电池企业主动降碳成趋势． ｈｔｔｐ： ／ ／ ｐａｐｅｒ．ｐｅｏｐｌｅ．ｃｏｍ．ｃｎ／ ｚｇ⁃ｎｙｂ／ ｈｔｍｌ／２０２２－０２／１４／ ｃｏｎｔｅｎｔ＿２５９０３２２７．ｈｔｍ＃．
②加快新能源车电池回收， 沪已建成３６４ 个暂存性回收服务网点．ｈｔｔｐｓ： ／ ／ ｗｗｗ．ｔｈｅｐａｐｅｒ．ｃｎ／ ｎｅｗｓＤｅｔａｉｌ＿ｆｏｒｗａｒｄ＿１１１３９５０７．
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（责任编辑： 杨 婧）
基金项目： 教育部人文社会科学研究基金资助项目“多重环境规制交互作用下可持续供应链动态决策研究———探索回收新模式” （项目编号：２３ＸＪＣ６３０００７）； 四川省科技计划资助项目“供应链运作绩效评价理论、方法与应用研究” （项目编号： ２０２４ＮＳＦＳＣ１０６８）。
