具有消费者风险厌恶特征的竞争企业之间的低碳技术开源与区块链技术引入策略

《Journal of Cleaner Production》：Low-carbon technology open-sourcing and blockchain technology introduction strategies between competing firms with consumer risk-aversion

　　周涛|张泽敏|匡志英|刘渤海|李凯
合肥工业大学管理学院，中国安徽省合肥市230009

**摘要**
减少碳排放是企业承担环境责任的重要方式。本文研究了当企业具备低碳技术研发（R&D）能力（称为企业1）时，在面对低碳偏好消费者时是否以及何时会与竞争对手进行开源合作。我们还探讨了缺乏低碳技术研发能力的企业（称为企业2）是否采用区块链技术实时追踪产品碳足迹。这能够向消费者披露此类信息，旨在缓解他们对碳排放信息不信任的风险厌恶。我们基于均值-方差理论构建了一个效用函数，并针对基于开源低碳技术和区块链技术引入的不对称企业情况制定了一个博弈模型。研究结果表明：（1）随着消费者对碳排放信息风险感知的提高，两家企业的利润可能会增加；（2）有趣的是，在某些情况下，当企业1开源低碳技术而企业2不采用区块链技术时（情景CN），产品碳排放量最大；（3）令人惊讶的是，当消费者低碳偏好程度较低时，采用区块链技术（情景CB）时两家企业的利润更高，实现了双赢。

**引言**
根据Circle Asia Economic Data Limited的数据，在未来二十年里，二氧化碳总量将增加约6%，同时全球变暖将达到前所未有的水平（Fan等人，2023年）。越来越多的消费者关注企业减少碳排放的责任，并愿意为低碳产品支付溢价（Zhou等人，2020年）。消费者的低碳偏好行为促使越来越多的企业意识到减少碳排放的重要性并开始转向低碳发展。例如，苹果公司使用47亿美元购买绿色债券支持绿色技术创新，并计划在iPhone SE型号中使用ELYSIS研发的全球首款商用纯低碳铝材料（Chen等人，2019年）。

企业进行低碳技术研发不仅需要大量投资，还需要较长的研发周期（Wu，2014年）。以特斯拉S型号为例，仅电池的成本就高达2万美元，远高于许多经济型汽车的总成本（Liu，2021年）。因此，许多中小企业（SMEs）缺乏投入低碳技术研发的能力。面对这一情况，一些大型企业会选择开源部分技术（Gao，2023年）。例如，特斯拉宣布将开源部分技术（Hu等人，2017年）。正是特斯拉的技术开源为小鹏汽车在电机选择和电池控制系统开发方面提供了很好的参考（Gao，2023年）。然而，即使在采用竞争对手开源的低碳技术后，许多中小企业仍可能难以获得消费者的信任，这使得消费者认为购买这些企业的低碳产品存在风险，从而产生风险厌恶态度。因此，一些企业考虑引入区块链技术，向消费者披露其降低碳排放的努力（Li等人，2023年）。区块链技术具有防伪和防篡改功能，可以实现碳排放数据的实时更新，确保数据的完整性和可追溯性（Xu和He，2023年）。因此，引入区块链技术可以有效缓解消费者在购买低碳产品时的信任问题。图1展示了区块链技术在处理碳排放信息中的运作模式。越来越多的企业开始使用区块链技术向消费者披露碳排放信息（Shen等人，2020年）。例如，Only Chain发布了全球领先的区块链碳足迹SaaS平台，并与沃尔玛中国、宝马摩托和比亚迪汽车等品牌合作（Hu等人，2017年）。

具备低碳技术研发能力的企业（称为企业1）生产和销售低碳产品。当企业1开源其低碳技术时，不具备此类研发能力的企业2也可以学习其技术并生产和销售低碳产品。此外，当企业2引入区块链技术实时追踪和更新产品碳排放信息时，消费者的不信任态度会得到缓解。然而，这也会对企业1的产品销售产生一定影响。基于这些现象，本文重点探讨以下问题：（1）消费者风险态度对企业决策和利润有何影响？（2）企业1是否有动机选择开源其低碳技术？在什么条件下，两家竞争企业可以通过开源合作实现双赢？（3）考虑到消费者风险态度，引入区块链技术对企业决策和利润有何影响？企业2在什么条件下会选择引入区块链技术？

**研究方法**
我们首先基于均值-方差理论构建了一个效用函数，假设消费者对竞争对手的产品存在风险厌恶和不信任。然后，我们设计了三种情景：情景NN、情景CN和情景CB。在情景NN中，企业1选择不开源低碳技术，两家企业之间仅存在竞争关系，且企业1的产品在市场上具有低碳优势；在情景CN中，企业1选择开源低碳技术，企业2采用该技术但不引入区块链技术，消费者无法了解企业2产品的碳排放信息，从而产生风险厌恶；在情景CB中，企业1开源低碳技术，企业2既采用该技术又引入区块链技术，此时企业2产品的碳排放信息变得透明。基于这些情景，我们分析了消费者风险态度和碳排放信息对均衡结果及企业最优利润的影响，并比较了三种情景下企业的最优决策和利润。

**研究结论**
首先，消费者对碳排放信息风险感知的增加反而可能提高两家企业的利润。其次，在某些情况下，当企业1开源低碳技术而企业2不采用区块链技术时（情景CN），产品碳排放量最大；此外，引入区块链技术（情景CB）并不总能提高产品碳排放量。最后，令人惊讶的是，在消费者低碳偏好较低的情况下，采用区块链技术（情景CB）时两家企业的利润更高，实现了双赢。

**第2节文献综述**
相关文献主要研究了不对称企业之间的竞争。Matsubayashi和Yamada（2008年）研究了产品价格和质量竞争，分析了企业间不对称性对竞争结果的影响，指出当目标客户对质量高度敏感时，不对称性会迫使中小企业改变竞争策略。Eliashberg和Steinberg（1991年）研究了具有不对称生产成本结构的两个竞争企业的最优均衡策略。

**模型构建**
我们考虑了两家企业（企业1和企业2），它们在价格和碳排放方面展开竞争，向消费者销售两种功能可替代的产品（产品1和产品2）。假设市场上有低碳偏好的消费者，企业1选择投资低碳技术以减少碳排放，而企业2则没有能力进行此类投资。如图2所示，两家企业有两种选择。

**结果与分析**
在情景CB中，每个均衡变量包含两部分：一个与ξ无关的确定部分（D[gCB]）和一个依赖于ξ的部分（S[gCB]）。具体来说，D[gCB]=?2θ?ρσ2+2αsσ2+1?2sσ2+12(α?1)θ2+(α?4)2k，S[gCB]=?2θsσ2(sσ2+1)(2(α?1)θ2+(α?4)2k)ξ。同时，我们规定D[πi]=[πi|ξ=0]，E[πi]=D[πi]+E[πi|ξ]+E[πi|ξ2]，其中E[ξ]=0且E[ξ2]=1+sσ2s。在情景NN和情景CN中，每个均衡变量仅包含确定部分（gi=D[gi]）。

**数值分析**
为了直观分析低碳技术开源和区块链技术引入对产品价格及企业最优利润的影响，我们进行了数值分析，并根据数值结果绘制了图表，比较了三种情景下的企业均衡价格和最优利润。参考Niu等人（2022年）的研究，我们设定s=19、σ=22和k=1以反映典型市场条件。

**单位生产成本和区块链固定成本**
为分析上述模型中两家企业采用的协作竞争策略，本文未考虑企业2采用企业1开源低碳技术所导致的额外生产成本。但在实际情况中，当企业2采用开源技术后，其产品的单位生产成本会高于常规产品。因此，在本节中我们考虑了这一因素。

**结论**
本文研究了在消费者风险厌恶和碳排放信息不确定性情况下，企业1是否选择开源技术以及企业2是否引入区块链技术。我们基于均值-方差理论构建了效用函数来描述消费者的风险厌恶行为，并建立了多阶段博弈模型来分析企业的决策。我们探讨了消费者风险厌恶和碳排放信息对竞争结果的影响。

**作者贡献声明**
周涛：撰写、审稿与编辑、方法论构建、资金筹集。
张泽敏：撰写、初稿撰写、验证、正式分析。
匡志英：撰写、审稿与编辑、可视化、正式分析。
刘渤海：监督、资源协调、数据收集。
李凯：监督、数据收集、资金筹集。

**利益冲突声明**
作者声明没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

**致谢**
本研究得到了国家自然科学基金（项目编号72271070、72401005）、教育部人文社会科学基金（项目编号24YJC630288）、安徽省自然科学基金（项目编号2408085QG223）、中央高校基本科研业务费（项目编号JS2024ZSPY0022）以及安徽师范大学重点学科和补贴学科建设项目（项目编号2023GFXK185）的支持。

**作者简介**
周涛于2021年在中国合肥工业大学获得工商管理博士学位，现任合肥工业大学管理学院助理教授。她的研究兴趣包括可持续运营管理、市场营销管理和优化决策制定。