1、 本文由ggfwb213貢獻 pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。 中國流通經濟 2011 年第 1 期 供應鏈管理 碳排放成本對我國石油供應鏈超額利潤獲取影響研究 基于夏普利博弈模型的分析 李 莉， 薛 冬 輝， 劉 （南開大學， 天津市 300071 ） 建 摘 要：文章指出，集團控制與協作是我國石油供應鏈最主要的特點 ，協作使我國石油供 應鏈獲得超額收益， 將多個獨立的石油生產環節納入一個集團控制之下，使我國石油供應鏈收益大幅提升。 然而低碳經濟下，受碳排 放成本影響，我國石油供應鏈傳統獲利模式受到挑戰，超額利潤會隨碳排放成本的增加而減少。

2、 為推動我國石油 供應鏈發展 ，使石油供應鏈重獲持續競爭力，石油供應鏈企業應充分利用 現 有 資 源 優 勢 ，積 極 進 行 低 碳 技 術 和 新 能源開發與轉化，推動低碳經濟發展。 而我國政府應配合石油供應鏈轉型，制定推動低碳經濟發展的各項政策，在 通過加征環境稅等形式對高能耗行業施以懲罰的同時，為企業制定明確 的 新 能 源 開 發 計 劃 ，綜 合 利 用 財 政 、稅 收 政策協助企業轉型。 關鍵詞：低碳經濟； 碳排放成本； 石油供應鏈； 夏普利博弈模型 中圖分類號： F252.8 文獻標識碼：A 文章編號： （2011 01003605 ） 10078266 一、 引言 石油是我

3、國重要的戰略儲備資源， 石油產業發 展不僅關系到國計民生， 而且影響到我國的能源安 我國石油產業戰略調整， 將大量資源 全。1998 年， 分散的中小石油企業合并， 組建中國石油、 中國石 中國海洋石油三大集團公司， 形成了以三大集 化、 團為核心、以合作與壟斷為特征的石油供應鏈體 系。國際經驗表明， 在石油這一特殊行業， 合作與 壟斷所帶來的協作與規模效益， 遠比競爭的經濟效 率高。當前，低碳經濟已經成為全球的發展方向， 低碳經濟以減少能源消耗、降低碳排放為基本特 碳排放權交易、 政府資源稅的 征， 并且在技術進步、 多重作用下， 未來我國石油類能源的消耗將呈下降 趨勢， 這無疑將對石油行業

4、發展提出新的挑戰。當 前， 有關石油供應鏈生產經營規律、 壟斷利潤獲取 等方面的研究較多， 但采用博弈方法對低碳經濟下 碳排放成本對石油供應鏈利潤獲取模式影響的研 究文獻還很少， 本研究將為相關理論研究提供有益 補充， 對石油行業發展具有一定現實指導意義。 本文主要貢獻在于： 通過夏普利 （Shapley 博 ） 弈模型的構建和推演， 分析低碳經濟下碳排放成本 給我國石油行業傳統利潤獲取模式帶來的影響， 并 規劃我國石油行業未來可能的發展方向。 36 本文從我國石油供應鏈特點入手， 構建石油供 應鏈結構， 在此基礎上應用夏普利博弈模型， 分析 合作博弈過程中我國石油供應鏈超額利潤獲取方 式。本

5、文的重點在于， 考慮低碳經濟下碳排放成本 對我國石油供應鏈壟斷利潤獲取的影響。未來因 石油產品使用而帶來的碳排放不再是零成本， 在碳 交易、 國家資源稅、 技術進步、 石油緊缺等因素的綜 合影響下，我國企業可能會積極更新生產設備， 以 更少的石油資源投入獲取更多的收益， 從而導致石 油產品需求模型發生改變。本文將新的需求模型 代入原有夏普利博弈模型中， 分析碳排放成本所帶 來的超額利潤的減少。通過分析， 本文發現碳排放 成本的引入會大大降低石油行業的壟斷利潤， 從而 可能會導致我國當前的石油供應鏈運作方式無法 持續。 因此， 我國石油集團不能坐等這一天的到來， 而應采取更為積極的措施， 提前投

6、入資源， 推進節 能技術和新能源的開發與應用。 二、 相關理論回顧 本文主要涉及石油供應鏈理論、 低碳經濟理論 和博弈理論， 下面逐一回顧上述理論的主要成果。 自斯太爾 （Stear 以一家石油企業為例對其供 ） 應鏈進行研究以來， 國內外多位學者對石油供應鏈 的結構、 分銷、 網絡優化、 價格、 政治影響等問題進 行了研究。昆塔納 （Escudero Quintana 和薩爾莫榮 ） （Salmeron 提出了處理石油公司供應、 ） 運輸和配送 （Neiro 和品托 ） （Pinto 論述 ） 問題的線性模型。內蓉 了石油供應鏈建模的一般框架， 并為石油供應鏈建 立了一個綜合的模型。 崔樹杰

7、、 張文杰、 李莉結合我 國石油供應鏈特點， 引入關系維度， 構建了三維的 1 石油供應鏈成本分析模型。 其后， 崔樹杰、 張文 杰、 薛冬輝又使用斯提爾博格 （Stackelberg 博弈模 ） 型分析了我國石油供應鏈的成本分擔問題。2 低碳經濟的術語在 20 世紀 90 年代后期就已 經出現，但其首次出現于官方文件是在 2003 年英 國首相布萊爾發表的能源白皮書 我們未來的能 源 創建低碳經濟 在這個白皮書中， 中。 低碳經 濟被定義為在能夠創造更高生活標準和更好生活 質量的前提下， 通過更少的自然資源消耗和更少的 環境污染， 使經濟運行能夠得到更多的產出。近年 來，各國政府積極推動低碳

8、經濟發展， 2007 年的 “巴厘島路線圖”2009 年的哥本哈根聯合國氣候 、 變化大會， 都對在世界范圍內貫徹低碳經濟理念起 我國政府也十分重視發展低 到了重要的推動作用。 碳經濟， 先后出臺政府文件， 不僅要將低碳產業規 劃為我國未來發展的戰略產業， 而且要全面改革資 源稅， 開征環境保護稅。國外學者的研究主要集中 在低碳經濟實施的可行性分析與探討方面， 如約翰 3 4 遜 （Johnson 、 迪璨菲斯 ） （Treffers 、 梅斯納爾 ） （Messner 等的研究； ） 國內學者則從不同的角度對 低碳經濟概念進行了界定， 如鮑健強等、5 何建坤 等。 從最早的古諾 （Courn

9、ot 模型到納什均衡， ） 再 到動態博弈、 非對稱信息博弈， 博弈理論得到了長 足發展， 已經成為經濟、 管理理論分析的重要方法 和工具。競合博弈作為博弈理論的一個重要分支， 有 著 自 身 的 發 展 規 律 。 1996 年 ， 布 蘭 德 伯 格 ） （Nalebuff 首次提出了 ） （Brandenburger 和奈勒布夫 競爭合作 （Co-operition 的概念， ） 并運用博弈論描 述了包含競爭與合作的現象。 夏普利較早提出了聯 盟合作博弈解概念模型， 夏普利向量值并非一個確 定的值， 而是局中人對隨機出現的聯盟貢獻的數學 期望。格門德恩 （Gemunden 提出了合作供應

10、商的 ） 概念， 由此夏普利模型在研究供應鏈競合關系中得 到了廣泛應用。 我國學者李錦也通過構建夏普利模 型對供應鏈上相鄰供應商與生產商的博弈進行了 分析， 認為合作收益差越大， 供應商與生產商充分 合作的傾向越大， 供應鏈效率越高。 三、 我國石油供應鏈特點與結構分析 1. 我國石油供應鏈特點分析 本文認為， 集團控制與協作是我國石油供應鏈 最主要的特點， 我國石油供應鏈內企業的協作體現 在兩個層面： 第一個層面是三大集團內各分 ） （子 公 司間的協作。 1998 年我國石油行業重組以來， 自 原 來小而分散的石油企業分布格局得以改變， 中央政 府根據地域上的南北分布和陸地海洋油氣資源開

11、采特點的差異，將我國石油企業重組為中國石油、 中國石化、 中國海洋石油三大集團公司， 在每個集 團內部， 生產和建設任務由總部下達， 具體的油田、 煉廠、 銷售網絡都成為職能部門， 總部控制著每年 的投資建設量、 產量、 售價等重要決策， 從而形成了 集團內部各分 （子） 公司間生產經營運作的高度統 一。 第二個層面的協作是政府對整個石油行業的行 政調控。 在我國， 油田、 煉廠的建設以及管道的鋪設 需要經過政府的審批， 主要石油產品的售價也是全 國統一， 甚至國際原油的購買和銷售也要受到政府 的嚴密監控。因此， 政府是石油供應鏈協作的重要 組成部分， 在政府的協調下， 我國三大石油集團間 并

12、不是完全意義上的競爭關系， 而是合作多于競爭 的聯盟體。 我國政府推動石油供應鏈形成集團控制與協 作格局是有意而為，石油行業不同于其他行業， 規 模效益遠遠大于競爭所帶來的效率提升， 盡管由協 作帶來的壟斷可能會造成市場不公平， 卻可以大大 提升石油供應鏈的運作效率， 降低成本， 減少不必 要的浪費， 提高我國石油行業的綜合競爭力。 2. 我國石油供應鏈結構分析 石油工業是一個典型的過程工業， 復雜的鉆探 施工過程、 廣闊的工作區域、 多變的野外施工作業 環境、復雜的地質構造以及企業辦社會的性質， 決 定了石油供應鏈具有點多、 線長、 面廣等特點。 石油 化學變化， 原油、 天然 的生產過程涉

13、及復雜的物理、 氣以及各種石油產品的存儲運輸方式較為特殊。 國 內學者通常主張根據石油的增值過程來構建石油 供應鏈結構模型。李成標、 吳先金根據石油產品的 增值過程，提出了石油行業供應鏈的體系結構， 主 要包括原材料供應、 石油勘探開發、 運輸、 煉化、 分 37 銷等環節。 鄭國生認為， 從石油行業的行業特征看， 石油天然氣從勘探開發到儲運、 煉制、 化工、 銷售自 成一個供應鏈系統， 繼而提出了一個普遍適用的石 油企業供應鏈管理模型。 本文認為， 我國不宜以三大集團作為石油供應 鏈的節點， 而應進入集團內部， 以具體職能部門 （分 （子 公司 作為供應鏈的節點。一般來說， ） ） 典型的

14、石油產品價值增值過程包括石油勘探、 油田開發、 石油開采、 煉油、 化工、 運輸、 銷售等多個環節。此 外， 石油產業還應包括為油田、 煉廠建設和管道鋪 設配套的各類機械設備生產企業。如果再考慮進 口原油的情況， 石油供應鏈將是一個極為復雜的供 應網絡。如此復雜的結構會給理論分析帶來困難， 因此本文在總結前人研究成果的基礎上， 咨詢石油 業相關專家， 根據石油產品生產的現實方式， 對具 體生產流程進行合并， 最終確定了包括石油勘探開 發開采、 煉油化工、 產品運輸分銷三個節點的石油 供應鏈結構， 物流、 資金流、 信息流在三個節點間相 互流動， 共同形成石油供應鏈的生產鏈條。 開采的總成本平均

15、到每噸石油產品上為 cext；煉油 化工企業將精煉后的石油產品輸送給銷售企業， 原 油煉化總成本平均到每噸石油產品上為cfin； 石油產 品銷售企業負責將產品出售給最終客戶， 石油產品 銷售總成本平均到每噸石油產品上為 csa l。 假設 3： 雖然石油產品的最終價格會受到政府 與國際油價的影響， 但總體來講仍然受市場規律的 約束， 具有價高量減的特征。因此， 我們假設石油 產品售價與銷售量之間存在 qs a l =a-bps a l 的規律， 其中，sal 代表石油產品的最終銷售量，sal 代表石 q p 油產品的最終銷售價格， 為常數項， 為銷售量受 a b 銷售價格影響的斜率。 3. 博

16、弈模型的建立與推演 （1） 所有生產環節均不參與合作時的利潤獲 取情況。當所有生產環節均不參與合作時， 整個石 油供應鏈企業間形成了一個三階段非合作博弈關 系， 每個環節上的企業各自為政， 以自身收益最大 化為目標確定策略， 整個博弈是一個完全信息動態 博弈。第一階段， 油田勘探開發開采企業與石油煉 化企業展開博弈， 原油開采出來后以適當的價格出 售給煉油化工企業， 此時油田勘探開發開采企業均 衡； 第二階段， 煉油化工企業通過對原油進行再加 工形成最終石油產品， 并以適當的價格出售給石油 產品運輸和銷售企業，此時煉油化工企業均衡； 最 終在第三階段， 石油產品運輸與銷售企業將產品銷 售給顧客

17、， 此時石油產品運輸與銷售企業均衡。本 文采用逆向歸納法對這一博弈過程進行求解。 首先， 石油銷售企業預測石油煉化企業的石油 產品出廠價格為 pfin， 其收益函數為： （p ）（a-bpsal ） fsal= sal-pfin-csal × 根據最優化的一階微分條件， dfsal =0， 令 可得 dpsal 石油銷售企業的最優銷售策略為： （c ） p*sal= a+b sal+pfin 2b 石油銷售企業的銷售量為： （c ） q*sal=a-bp*sal= a-b sal+pfin 2 而石油銷售企業的銷售量也就是它從煉油化 工企業那里的需求量， 由此可以進一步求出煉油化 工

18、企業的最優定價策略： （c ） p*fin= a+b fin-csal+pext 2b 四、 我國石油供應鏈壟斷利潤獲取博弈 模型分析 1. 博弈模型的選擇 集團化與協作是我國石油供應鏈最為重要的 特點之一， 在集團總部和政府的雙重作用下， 我國 石油供應鏈各節點企業 （實際上是石油集團的分 （子 公司 間形成了一種競爭合作關系， ） ） 而且由于 我國石油集團已經建立了較為完備的信息系統， 各 節點企業對供應鏈前后節點的生產計劃、 銷售情況 等了如指掌， 可以在幾乎沒有浪費的情況下， 設定 各階段的生產目標。在眾多博弈模型中， 夏普利模 型是專門用來分析合作博弈的， 其模型假設與我國 石油供

19、應鏈的特征極為相似， 因此本文借助夏普利 模型對我國石油供應鏈獲利模式進行分析。 2. 博弈模型的假設 為簡化模型結構， 本文進行如下假設： 假設 1： 假設全部石油供應鏈只生產一種石油 產品， 而石油產品以噸為基本計量單位， 其生產成 本為每噸石油產品的生產成本。 假設 2： 石油供應鏈每個環節在生產單位石油 產品的過程中都會負擔一定的成本。勘探開發開 采企業將開采出的原油輸送給煉油化工企業， 原油 38 同理可得油田勘探開發開采企業的最優定價 策略為： （c ） p*ext= a+b ext-cfin-csal 2b 逆向求解可得整個石油供應鏈博弈精煉納什 均衡時各企業產品的最優定價。而將

20、各均衡策略 代入相應的收益函數， 可以得出均衡狀態下各參與 博弈的石油供應鏈企業不參與合作時的收益函數。 石油供應鏈內所有企業都不參與合作時， 其供應鏈 總體收益函數為每個供應鏈內企業收益函數的加 和， 具體見表 1。 （2 當供應鏈所有企業都參與合作時的利潤獲 ） 取情況。當石油供應鏈上所有的企業都參與合作 時， 整個供應鏈形成了一個因合作而形成的利益共 同體 （在我國表現為一個企業集團 ， ） 根據逆向歸納 法， 可得整個供應鏈的收益函數為： （ v ext， sal fin， ） （p ） ） = ext，fin，sal-cext-cfin-csal （a-bpext，fin，sal f

21、in， ） 根據一階最優化條件， dv ext， sal =0， 令 （ dpext，fin，sal 得最優勘探開發開采、 煉油化工、 運輸銷售策略為： （c ） a+b ext+cfin+csal p*ext，fin，sal= 2b 此時， 石油供應鏈總收益為： （c ）2 （a-b ext+cfin+csal ） 4b 由此可知合作后石油供應鏈聯盟的收益。與 合作前相比，石油供應鏈上的企業可以多獲得近 1.3 倍的收益。多獲得的這部分利潤正是我國石油 供應鏈企業集團化運作、 共同決策所帶來的。 能， 顧客可以通過改進設備來降低對石油產品的需 求。凡此種種， 都將導致石油產品最終用戶需求函

22、數的變化。 1. 模型假設 低碳經濟下， 我國石油供應鏈的結構和生產流 程并不會改變， 改變的只是顧客的消費函數。因此 本文假設低碳經濟下顧客的消費函數變為： （p qsal=a-b sal+cc a ） r 其中，c a r 代表低碳經濟下顧客每使用一單位 c 石油產品所需付出的額外碳排放成本。 2. 模型推演結果 加入碳排放成本后， 石油供應鏈在合作與不合 作兩種情況下的博弈模型和模型推演過程， 與未加 入碳排放成本時相似， 在此本文不再贅述， 其主要 推演結果見表 2。 由此可見， 低碳經濟下碳排放成本如同供應鏈 內的一項生產成本那樣參與整個博弈的過程， 并對 最終的博弈結果產生影響。在

23、碳排放成本參與下， 我國石油供應鏈的超額收益降低， 碳排放的成本越 高， 石油供應鏈的超額收益越低， 其降低程度受 （c a-b ext+cfin+csal+cc a ） r 值的影響。如果未來技術進 步導致顧客對石油的需求不再剛性， 其他能源取代 石油， 顧客的函數還會發生變化 值升高或 b 值 （a 降低 ，石油行業原有獲利生產模式將不再能持續 ） 獲利， 特別是由集團化與協作所帶來的利潤提升將 不再明顯。 六、 結論與建議 由上述博弈模型推導結果可知， 協作使我國石 石油供應鏈各自獨立時納什均衡結果表 勘探開發開采階段 煉油化工階段 運輸與銷售階段 五、 低碳經濟下石油 供應鏈利潤獲取博

24、弈模 型建立與推演 低碳經濟下，碳排放不 再沒有成本，無論是碳排放 權交易， 還是資源稅、 環境稅 的開征，都預示著顧客使用 石油產品不但要承擔購買產 品的成本，還要承擔因燃燒 石油產品導致碳排放而帶來 的附加成本。 而且， 隨著技術 的進步， 對顧客而言， 降低石 油產品的用量并非沒有可 表1 納什均衡時石油供應鏈各 企業產品最優定價函數 （c （c ） ） ） 7a+b ext+cfin+csal （c a+b ext-cfin-csal 3a+b ext+cfin-3csal 8b 4b 2b 納什均衡時石油供應鏈各（a-b ext+cfin+csal ） （a-b ext+cfin+c

25、sal ） （a-b ext+cfin+csal ） ）2 （c （c （c ）2 ）2 企業收益函數 32b 16b 64b 納什均衡時整個石油供應 （a-b ext+cfin+csal ） （c ）2 7 鏈總收益函數 64b 表2 碳排放成本對石油供應鏈超額收益影響對照表 不考慮碳排放成本 考慮碳排放成本 （a-b ex t+cfin+csal+cc a ） 2 （c 7 r） 64b （a-b ext+cfin+csal+cc a ） 2 （c r） 4b （a-b ext+cfin+csal+cc a ） 2 （c 9 r） 64b （a-b ext+cfin+csal ） （c ）

26、2 7 64b （a-b ext+cfin+csal ） （c ）2 4b （a-b ext+cfin+csal ） （c ）2 9 64b 不合作時石油供應鏈利潤額 合作時石油供應鏈利潤額 合作的超額利潤 39 油供應鏈獲得了超額收益， 將多個獨立的石油生產 環節納入到一個集團控制之下， 使石油供應鏈收益 大幅提升。然而低碳經濟下， 顧客使用石油產品所 導致的碳排放不再沒有成本， 這使我國石油供應鏈 現有獲利模式受到挑戰。通過模型推導我們可以 看到， 即便是集團化的運作方式， 仍然無法避免受 到碳排放成本的影響， 且碳排放成本的引入會使我 國石油供應鏈超額收益大幅降低。 由此可見，低碳經濟下

27、碳排放成本將逐步升 高， 進而會導致我國石油供應鏈當前獲利模式變得 未來低碳科技 （如電動汽 不再可持續。更為甚者， 車、 太陽能、 風能、 核能的高效利用等） 取得較大突 破后， 很多對石油的剛性需求將被軟化， 替代品的 出現會導致顧客需求函數進一步改變， 甚者有可能 使我國石油行業面臨全面虧損的威脅。 為避免上述情況的出現， 本文建議我國石油供 應鏈企業抓住當前有利時機， 合理利用依靠協作和 壟斷所獲得的超額利潤， 積極投入新能源開發與轉 化， 占據未來產業革命先機， 由抗拒低碳經濟發展， 轉為推動低碳經濟發展， 在新能源開發和利用領域 取得更好成績。同時， 為配合石油供應鏈轉型， 我 國

28、政府應積極制定推動低碳經濟發展的各項政策， 除以加征環境稅等形式對高能耗行業施以懲罰外， 還應給企業制定明確的新能源開發計劃， 綜合利用 財政、 稅收政策協助企業轉型。 本文受教育部人文社會科學研究一般項目“循環經 （項 濟框架下我國企業投融資互動機理研究” 目編號： ） 天津市發展戰略咨詢項目 “天津市制造業與 07JA630014 、 的支持。 金融服務業互動發展對策研究” 參考文獻： 張文杰， 李莉.我國石油供應鏈成本構成與 1崔樹杰， 管理問題研究J.中國流通經濟， （2 ： 2010 ） 42-45. 張文杰， 薛冬輝.基于 Stackelberg 博弈模型 2崔樹杰， 的石油供應鏈

29、成本分擔問題研究 J. 中國流通經濟， 2010 （7 ： ） 31-34. 3Johnson D.，Lowe R.，Bell M. An Exploration of the Technical Feasibility of Achieving CO2 Emission Reductions in Excess of 60% Within the UK Housing Stock by the Year 2050J.Energy Policy， 2005， 1643-1659. 33： 4Treffers T.， Faaij APC， Sparkman J.，Seebregts A. Ex

30、ploring the Possibilities for Setting up Sustainable Energy Sys tems for the Long Term： Vision for the Dutch Energy Sys Two tem in 2050J.Energy Policy， 2005， 1723-1743. 33： 苗陽， 陳鋒.低碳經濟： 人類經濟發展方式的 5鮑健強， 新變革J.中國工業經濟， （4 ： 2008 ） 153. （1961- ， 天津市人， ） 女， 南開大學 MPACC 作者簡介李莉 中心副主任、 商學院財務管理系系主任， 教授， 博士生導師，

31、 主要研究方向為公司財務管理、 物流財務管理、 證券投資與 ， 遼寧省沈陽市人， 南開 證券市場分析； 薛冬輝 （1981-） 男， 大學商學院博士生， 主要研究方向為財務管理、 物流金融； 劉建 （1956-） 女， ， 本文通訊作者， 天津市人， 南開大學財務 管理系副教授， 碩士生導師， 主要研究方向為會計理論、 公 稅務管理。 司財務管理、 責任編輯： 陳靜 The Influence of Carbon Emission Cost to Getting Excess Profit by Chinese Oil Supply Chain Based on Shapley Game Mo

32、del LI Li， XUE Dong-hui and LIU Jian （Nankai University，Tianjin300071，China ） Abstract: Group control and coordination is one of the characteristics of China's oil supply chain. Coordination makes China's oil supply chain to obtain excess profit and making several independent oil production sections under the control of one group will help increase the profit of oil supply chain si