碳减排环境下生产企业决策与政府政策优化

第1章前言

1.1研究背景
二氧化碳等温室气体引起的温室效应等环境问题得到了全世界的关注,严重影响世界经济和社会发展(和,。国际社会一直试图达成对碳减排的共识,很多国家已经启动了自主减排计划,并在2009年的哥本哈根气候大会上公布了减排目标（如表1-1所示）。为了实现减排承诺,这些国家需要利用各种手段并且制定有效的碳减排政策对碳排放进行管制。例如,中国政府指出“面对全球变暖问题,我们必须发展低碳经济,发展低碳工业,倡导低碳生活”。此外,越来越多的国家意识到将发展低碳经济纳入到整个国家发展战略的重要性。

政府在碳减排中起着关键作用,而碳减排管制政策则是实现减排的重要手段。在政府承担碳减排责任的同时,企业和个人也负有不可推卸的责任和义务。如图1-1所示,在现代社会经济中,为了满足客户需求,碳排放存在于供应链中的各个环节。具体表现为,各个环节的能源消耗进行直接的碳排放,衔接各环节的运输又带来间接的碳排放。供应链中的这些环节包含了各类参与方,比如供应商、生产商、配送中心和零售商。在政府碳减排管制和顾客环保意识的驱动下,碳减排成了供应链所有的参与方不可避免行为。


1.2研究问题界定
本文关注碳减排环境下,政府的政策制定问题(即:如何制定或调整碳减排政策)以及生产商的生产决策问题(即:如何制定有效的生产策略以应对政府的碳排放管制和满足具有环保意识的顾客需求。具体来讲,本文考虑地区性的碳减排问题,包括地方政府和多个生产商，其中,所有生产商都在政府强制执行的碳减排政策下安排生产。研究的问题包括:政府如何制定碳减排政策以实现这一地区的社会福利最大化,生产商如何在政府碳减排政策下优化他们的生产策略以实现利润最大化(或成本最小化）。

政府和生产商的决策过程如图1-2所示。政府通过减排政策限制生产商的碳排放量,而生产商则优化他们的生产决策以满足顾客需求和碳排放管制。政府能够观察地区内所有企业的反应决策,并且评价与企业决策对应的经济效用以及由碳排放带来的环境影响。政府的决策目标为最大化本地区的社会福利,而生产商的决策目标为最大化利润或最小化成本。政府和生产商的最优决策将通过各利益相关者之间的动态决策实现。
在这一决策过程中,政府制定的政策将直接影响生产商的决策。反过来,社会福利又依赖于生产商的决策。因此,政府在制定碳减排政策时,考虑生产商的决策至关重要。本文关注这一现实问题,探讨政府的碳减排政策以及碳减排政策下生产商生产的决策优化问题。接下来,分别对政府和生产商的决策问题进行详细的介绍和说明。

第2章文献综述

2.1环境相关运营管理
在政府碳减排管制政策下,生产商面临着零售商选择问题,主要原因有:1）生产商应当选择能给自己带来利润的零售商进行合作;2）碳排放限制使得生产商可能不能满足所有意愿合作零售商的需求。与零售商选择相关的文献主要为供应链管理中合作伙伴选择方面的研究。
现有文献中,大量的研究对合作伙伴选择问题进行了研究,尤其是供应商选择方面的研究。对现有研究进行分类的一个明显标准就是供应商的数量,即单源和多源选择,单源指的是只选择一个最好的供应商来满足所有需求,多源指的是将需求分割并分配给多个不同的供应商(等,。另外,另一个重要的分类标准,即单产品和多产品问题,单产品指的是供应商只供应一个产品,多产品指的是一个供应商提供多个产品。据此,合作伙伴选择问题的相关研究可以用图2-2进行说明。

供应商选择是一个涉及定性与定量因素的决策过程,并以此选择最合适的供应商进行合作,以提高企业的竞争力实现企业的可持续发展。因此,合作伙伴选择需要考虑多个因素和准则,这也促使多准则决策方法在学术研究和实践中得以广泛地运用。

2.2政府碳减排政策
本节将探讨和综述政府碳减排政策相关的研究。虽然从19世纪70年代以来,学者们在经济学的研究范畴内对环境问题进行了大量的研究,但是到目前为止很少研究用OR/MS方法对环境问题及其相关的政府政策进行研究。

本研究试图填补这一研究的不足,通过Stackelberg博弈来分析政府和生产商的决策过程,并使得政府的政策可以根据生产商的运营决策不断改进,从而获得符合地区实际情况的碳减排政策。

第3章碳减排政策下生产商的产品定价、零售商选择与碳足迹决策........37
3.1问题描述与数学符号.......37
3.1.1问题描述.........37
第4章碳减排政策下企业的生产计划与技术选择决策......55
4.1问题描述与数学符号........55
第5章政府碳减排政策优化决策........85
5.1问题描述与数学符号...85

第5章政府碳减排政策优化决策

本章研究地方政府碳减排政策的优化问题。分别对碳排放限额管制政策和碳排放配额交易政策进行优化,其目标为实现地方政府所辖区域社会福利的最大化。其中,社会福利包括经济效用和环境效用。
前面几章的研究表明,政府的碳减排政策对生产商的长期战略决策和中期生产运营决策都有较大影响。生产商的利润(成本)和碳排放量与政府的减排政策息息相关,严厉的减排政策可以将生产商的碳排放量限制在较低的水平增加环境效用),同时也会降低生产商的利润增加成本(减少经济效用);相反,宽松的减排政策可以增加经济效用,但是会损失一定的环境效用。
从社会福利的角度,分析碳减排政策对社会福利的影响。本研究的社会福利范畴包括社会经济效用和环境效用,其中,经济效用来源于企业的经济利润,环境效用取决于企业的碳排放量。企业的利润越多,带来的经济效用就越多;企业碳排放量越大,给环境带来的损害就越大,环境效用就越低。
本章关注这一现实问题,研宄地方政府的碳减排政策的制定和优化问题,目标为实现地区性的社会福利最大化。我们关注这样的一个地区,在该地区有多个同质的生产商,即同一行业的生产企业。这些生产商生产同质的产品,并销往各自不同的零售市场。所有生产商在政府统一给定的碳减排政策下,安排自身的中期生产运营计划。

第6章研究结论与研究展望

6.1研究结论
通过政府的减排政策控制和减少碳排放,已成为国际社会的普遍共识。本文关注和研究地区性的碳减排问题,地方政府通过碳减排政策对所辖区域内同一行业内多个生产商的二氧化碳排放进行管制,生产商在政府的碳减排政策下安排生产。研宄了政府碳减排政策的优化决策问题,生产商在碳减排政策下生产运营的优化决策问题。分别从碳排放限额管制政策和碳排放配额交易政策这两种不同的碳减排政策,对生产商和政府的决策进行了探讨。运用基于模型的运筹学和管理科学方法,对问题进行刻画和分析,优化生产商和政府的决策。
为了说明和验证本章的模型和算法,设计了数值实验对本文的模型和算法进行了演示和说明。根据算例的计算结果以及主要参数的敏感度分析,获得了一些有价值的管理涵义。以下列举一些主要的结论:
最优的零售商选择策略不仅可以帮助生产商选择合适的零售商进行合作,实现自身利润的最大化,而且可以帮助生产商有效地应对政府的碳排放管制;
通过零售商市场,生产商可以利用合理的区分定价策略提高自身的盈利能力和市场竞争力;
碳排放限额以及顾客的绿色偏好对生产商产品的碳足迹的决策起着重要的影响。因此,政府应当在实施碳排放限额管制政策时,合理地制定碳排放限额。另外,生产商应当合理地确定其产品碳足迹,以在顾客需求、生产成本和政府碳排放管制中寻求最佳平衡。
参考文献（略）