碳配额分配方式、决策模式以及货主低碳偏好对海运供应链的影响

《Transport Policy》：The impacts of carbon quota allocation methods, decision-making modes, and shippers’ low-carbon preferences on the maritime supply chain

　　摘要：本研究探讨了由港口、航运公司以及具有低碳偏好的货主构成的海上供应链中的碳排放减排问题。研究考虑了两种碳配额分配方法，即基于历史排放量的分配法和基于基准值的分配法，以及两种决策模式，即分散式决策和集中式决策。在分散式决策下，港口首先确定单位处理费和碳排放减排投资水平，然后航运公司确定运费并参与碳交易。在集中式决策下，这些决策会共同优化，以最大化整个海上供应链的利润。这两种分配方法与两种决策模式组合起来形成了四种不同的情景。对于每种情景，我们都建立了相应的分析模型，推导出最优解，并比较了不同决策下的最优结果与均衡状态。研究得出了三个重要结论：首先，在所建模型的框架下，集中式决策能够带来更高的碳排放减排投资水平和更高的海上供应链总利润；其次，在所研究的各种情景中，基于基准值的分配法相比基于历史排放量的分配法，能产生更高的碳排放减排投资水平及更大的货物需求，不过其优势并非普遍存在，而是具有条件性；第三，在所建模型中，货主们更强的低碳偏好会促使更高的碳排放减排投资水平以及更高的海上供应链总利润，这表明环境与经济之间可能存在双赢关系。

引言：作为国际贸易中的主要运输方式，国际海运承担了全球约90%的贸易量（Wang等人，2025c；Li等人，2026）。虽然海运推动了全球经济的发展，但也带来了相当大的环境影响（Guo等人，2026）。根据联合国贸易和发展会议2024年《海运回顾》的报告，海运占全球温室气体排放总量的近3%，而且其排放量在过去十年里增长了20%。因此，联合国贸易和发展会议呼吁向低碳、环保的航运业转型（UNCTAD，2024）。由于这些排放量与船舶运营中的燃料消耗以及港口运营中的能源使用密切相关，所以实现海运领域的脱碳需要航运公司和港口的共同努力。这些努力越来越依赖于基于市场的政策工具。碳交易政策将碳排放转化为海上供应链各成员的经济成本。在碳交易体系下，受监管的企业会获得碳配额或从市场购买配额。那些排放量低于配额限制的企业可以出售多余的配额，而那些排放量超过配额限制的企业则必须购买额外的配额。因此，碳交易政策具有双重作用：它既施加了监管约束，又创造了推动碳排放减排的激励机制。这些约束与激励共同影响了海上供应链内的定价、碳排放减排投资以及碳交易决策。此外，来自货主方面的需求压力也可能进一步强化这些由政策带来的激励效果。随着货主们面临越来越多的与碳相关的披露要求、绿色采购压力以及供应链脱碳压力，他们可能会更倾向于选择环境性能更好的海运服务。因此，货主的低碳偏好为将监管和市场压力转化为对低碳海运服务的需求提供了一条途径。在这种背景下，吸引具有低碳偏好的货主或许能够增强港口在碳排放减排方面进行投资的动力。这类投资可能会增加货物需求，进而影响海上供应链内的单位处理费和运费水平。然而，碳交易政策的激励效果可能取决于碳配额的分配方式。碳配额的分配方式不仅决定了碳配额的初始分配状况，还决定了与配额相关的利益在多大程度上与企业的实际运营表现挂钩。本研究重点分析了两种具有代表性的碳配额分配方法：基于历史排放量的分配法和基于基准值的分配法。这两种方法代表了两种截然不同且与政策相关的分配逻辑。基于历史排放量的分配法遵循一种基于历史权益的逻辑，即碳配额主要与过去的排放量相关联；而基于基准值的分配法则遵循一种基于产出和基准值的激励逻辑，即配额的分配与当前的业务活动水平以及基准碳排放值相关联。由于航运公司和港口通常拥有关于历史排放量、货物吞吐量、航行活动以及港口运营等方面的可量化数据，因此这两种方法在海上碳交易中都具有实际应用价值。从政策角度而言，对比这两种分配方法有助于明确碳配额分配究竟只是起到一种分配规则的作用，还是同时也具有激励机制的功能。此外，它还能揭示分配方式如何影响定价、碳排放减排投资、货物需求、碳交易结果以及海上供应链的整体绩效。本研究并未探讨其他分配方法，如完全拍卖制、基于历史强度的分配法以及混合分配法，而是着重比较了两种具有代表性的分配逻辑：一种是以过去为导向的历史分配逻辑，另一种则是基于基准值的激励逻辑。港口和航运公司所采用的决策模式也会影响到这些激励措施能否转化为提升海上供应链绩效的实际效果。本研究中所分析的海上供应链包括港口、航运公司以及具有低碳偏好的货主。尽管港口和航运公司都参与了海运领域的脱碳工作，但它们的目标以及利益结构却有所不同。在分散式决策模式下，碳排放减排投资所带来的收益可能无法被承担投资成本的一方完全获取；而集中式决策模式则允许为整个海上供应链共同优化定价和碳排放减排决策。因此，通过对比分散式决策和集中式决策，有助于了解协调机制如何影响海上供应链的环境绩效和经济绩效。碳配额分配方式、决策模式以及货主的低碳偏好应当一起加以研究，因为它们在海上供应链中通过各自独立但又相互关联的机制发挥作用。碳配额分配方式决定了碳交易所带来的政策激励效应，同时也可能影响货主的低碳偏好如何转化为实际的碳排放减排投资以及与配额相关的利益。决策模式则决定了碳排放减排投资所带来的成本和收益是否能够在海上供应链内部得到合理体现。而货主的低碳偏好则决定了碳排放减排投资是否能够带来额外的货物需求。如果仅单独研究这些要素，就有可能忽视监管激励、供应链协调以及市场反应是如何共同影响海上供应链的环境绩效和经济绩效的。碳配额分配方式的有效性在一定程度上取决于港口和航运公司之间的协调程度。而碳排放减排投资所带来的回报则取决于货主们是否会通过提高需求来认可低碳服务。基于以上背景，本研究提出了以下研究问题：（1）基于历史排放量的分配法和基于基准值的分配法，分别如何影响定价决策、碳排放减排投资水平、货物需求、碳交易结果以及海上供应链的总利润？（2）分散式决策和集中式决策这两种模式，又如何影响海上供应链的各类决策及其绩效结果？（3）货主的低碳偏好与碳配额分配方式及决策模式之间是如何相互作用，从而影响海上供应链的决策与绩效的？基于上述研究问题，本研究的核心目标是探讨碳配额分配方式、决策模式以及货主的低碳偏好是如何共同影响海上供应链的决策与绩效的。研究中的主要决策变量包括单位处理费、碳排放减排投资水平以及运费。主要的绩效指标则包括货物需求、碳交易结果、海上供应链各成员的利润以及整个供应链的总利润。为了实现这一目标，本研究为四种不同的情景建立了分析模型：在基于历史排放量的分配方式下采用分散式决策、在同一分配方式下采用集中式决策、在基于基准值的分配方式下采用分散式决策，以及在同一分配方式下采用集中式决策。对于每种情景，我们都推导出了最优决策和均衡结果，随后通过对这些结果进行分析比较，并结合数值分析加以进一步说明。本研究主要有三方面的贡献：首先，它构建了一个综合性的海上供应链决策分析框架，该框架同时考虑了碳配额分配方式、决策模式以及货主的低碳偏好，从而将政策带来的激励效应、企业间的协调机制以及需求方的偏好联系在一起；其次，它明确了基于历史排放量的分配法和基于基准值的分配法所产生的不同激励效果。本研究并没有将这些碳配额分配方式仅仅视为外生的政策设定，而是展示了不同分配方式是如何影响海上供应链的决策与绩效的；第三，通过对比分散式决策和集中式决策，本研究突出了集中式决策在协调中的作用。集中式决策能够更好地将碳排放减排投资以及货主们的低碳偏好所带来的收益内部化，因此它能带来更高的碳排放减排投资水平、更大的货物需求以及更高的海上供应链总利润。这些研究结果为碳交易政策的制定以及海上供应链中港口与航运公司之间的协作提供了政策建议和管理启示。本文的其余部分结构如下：第二部分对相关文献进行了系统性梳理，并指出了当前研究中的不足之处；第三部分介绍了问题的描述、模型的构建以及分析结果；第四部分给出了数值分析结果；第五部分阐述了研究的主要发现、政策启示以及局限性；第六部分是对全文的总结。