碳边界调整机制和限额交易下，电力卡特蓄电池供应链回收再制造策略的选择

2023年4月，欧盟为进出口企业实施了碳边界调整机制（CBAM），以防止“碳泄漏”。该法案要求进口产品缴纳相应的碳税，条件是严格执行国内气候政策。作为中国电池的重要出口市场，SNE研究报告称，欧盟电池市场份额中有34%来自中国。CBAM不可避免地影响中国电池供应链的生产和运营决策。此外，产品出口商也有自己的碳控制政策。例如，中国建立碳市场以实施限额与交易政策，控制企业总量，同时允许碳交易。这些碳政策的执行总体上增加了企业的碳成本。中国的电池供应链面临一个关键问题：在国内碳排放交易（CAT）和国外CBAM双碳政策背景下，优化决策。与以往的碳关税征收不同，CBAM与碳交易价格紧密相关，涵盖欧盟和产品原产国的价格。碳交易价格的任何变化都会影响关税，因此会影响供应链决策。如图1所示，欧洲碳市场波动剧烈，且碳价不确定性较高。例如，2022年12月，欧盟通过了“适合55岁”决议和REPowerEU能源战略，减少了对化石燃料的依赖，从而减少了碳排放。这种排放减少减少了对碳配额的需求，导致碳价波动。相反，中国碳市场价格相对稳定，欧洲和中国的碳价存在显著差异。碳价的不确定性和差异进一步复杂化了供应链决策。
2023年8月17日，欧盟推出了新的电池法规，规定在欧盟市场对电池制造商承担扩展生产责任。该法规设定了二手电池回收率的具体目标，并设定了碳足迹门槛。这不仅要求企业优先考虑经济表现，还要提升资源回收率并减少碳排放。为了减轻双碳政策的影响并满足新电池监管的要求，再制造业备受关注。此外，电池生产所需关键金属资源供应不足，进一步推动了再制造的实施。近年来，锂、镍和钴等贵金属的需求激增。相比之下，这些金属资源非常稀缺且价格昂贵，国家冲突和自然灾害可能导致供应中断，这使得满足生产需求变得困难（Liu等，2018）。供应商的供应能力限制了供应链中最优决策的实现，导致利润损失。因此，越来越多的企业对经济利益的再制造表现出兴趣（Genovese 等，2017）。实际上，实现回收和再制造有多种方式，如表1所示。
为了促进电力电池的回收，并遵守欧盟新电池法规要求建立“电池护照”以披露碳足迹，区块链技术被应用到能够准确追踪电池的碳足迹。例如，欧洲电池制造商Automotive Cells Co与英国区块链公司Circulor合作，追踪欧洲市场销售的电动汽车电池碳足迹。¹在追踪电池碳足迹的过程中，区块链技术利用其去中心化、安全性、可见性、可审计性和防篡改等优势，确保碳排放数据的真实性和可靠性（Choi 和 Luo，2019）。智能合约能够精确计算、跟踪和报告产品碳足迹（Li 等，2023a，Li 等，2023b）。企业可以利用这些信息提升供应链透明度，优化回收路线，并最大限度地减少与不必要运输相关的成本和碳排放;简化再制造过程中的多重检验和加工步骤，消除因冗长识别程序而产生的成本损失和能耗（Camel等，2024;Mishra等，2024;Tawiah等，2022）。实际应用和理论研究表明，利用区块链技术追踪电池碳足迹并优化回收和再制造工艺，在控制碳排放方面发挥着关键作用。例如，美国的RecycleGO采用区块链技术优化二手产品的回收运输路线，减少运输过程中的碳排放，从而降低生命周期碳排放。²中国新能源车制造商比亚迪与其供应链合作伙伴合作，开发了一个基于区块链的生态系统，旨在优化回收和再制造流程，减少碳足迹（Han 等，2020）。Gong等人（2022年）的研究也证实，区块链技术在回收过程中的应用显著促进了碳排放的控制。此外，Camel等人（2024）、Deng等（2024）以及Pu和Lam（2021）的研究一再证明，区块链技术能够提升碳排放减排效率，有效减少供应链的碳足迹。基于此，如何利用区块链技术确定最佳再制造策略、满足碳排放要求、提升再制造比例并实现效用最大化，仍是电池供应链面临的关键挑战。本研究从三个维度——资源回收率、经济效用和碳排放——分析了双碳政策下回收与再制造策略的选择。
总之，中国的电池供应链面临双重碳政策管控，同时国内外碳政策的持续推进已成为现实。绿色贸易壁垒将成为电力电池出口不可忽视的问题。由于与碳交易价格挂钩，CBAM征收碳关税的方式与过去有显著不同。因此，必须考虑CAT和CBAM对决策的双重影响，并分析制造商应采取哪些再制造策略以优化决策，以最大化效用、改善资源回收或减少碳排放。为解决这个问题，我们比较和分析了四种策略：基于无区块链自运营回收的再制造战略（战略MR）、基于区块链自运营回收的再制造战略（战略MB）、基于外包无区块链回收的再制造战略（战略TR）以及基于外包区块链回收的再制造战略（战略TB）。以下问题旨在解决：
（1）在双碳政策下采用上述四种策略时，最优供应链决策是什么？
（2）从资源回收率、经济效用和碳排放的角度来看，供应链的最佳再制造策略是什么？一种再制造策略是否可能主导另一种，还是不同再制造策略的优势取决于具体条件？如果是后者，哪些因素会影响这种优势？
（3）碳交易价格的不确定性如何影响再制造比例、制造商效用和碳排放？
（4）制造商与供应商，（ii）制造商、供应商及第三方企业是否可能在双碳政策下实现数量协调和社会福利协调？
为解决上述问题，建立了基于自运营回收和外包回收的Stackelberg游戏模型，分别基于区块链和无区块链。受欧盟碳交易价格不确定性的影响，我们采用均方差法量化制造商效用，同时考虑供应商的供应能力约束。在双碳政策下，从资源回收率、经济效用和碳排放等维度研究了最佳再制造战略选择。此外，还分析了双重碳政策和区块链如何影响再制造比例、制造商效用和碳排放。在该扩展中，我们探讨了供应链协调、欧盟极端碳价波动对欧盟的影响，以及新产品与再制造产品质量差异的影响。本研究的主要贡献有三方面。首先，本研究从资源回收率、经济效用和碳排放角度探讨双碳政策下的最佳再制造策略。它为供应链管理与循环经济交叉领域的文献做出贡献，推动供应链再制造战略优化的发展。研究结果表明，在双碳政策下，对于低碳排放企业或已采取减排措施的企业，应从经济效用和资源回收率的角度选择无区块链再制造策略，而在聚焦碳排放最小化时，应选择带区块链的再制造策略。考虑不同的回收方式，对于碳排放较低或已采取减排措施的企业，应从经济效用和资源回收率角度选择基于自营回收的再制造策略，而基于外包回收的再制造策略应从减排角度选择。这些发现为供应链根据碳排放范围和区块链影响，以多维方式选择再制造策略提供了理论支持。其次，考察碳交易价格的不确定性、欧盟碳交易价格的平均值和标准差，以及区块链对再制造比例、制造商效用和碳排放的影响。它为闭环供应链有效应对如CBAM等绿色贸易壁垒提供了理论支持，并为区块链在双碳政策下的采用奠定了理论基础。研究发现，当通过再制造减少的单位碳排放较为显著时，随着欧盟碳交易价格的平均值和标准差的增加，再制造比例、制造商效用和碳排放都会增加。鉴于区块链技术在碳减排和产品可追溯性中的作用，随着欧盟碳交易价格的不确定性上升，区块链的有效性将在提高再制造比例和制造商效用方面更加突出。最后，我们从数量协调和社会福利协调角度探讨供应链协调。它扩展了供应链c的理论框架在双碳政策下，Ontracts为各国政府设计促进供应链协作和优化社会福利的激励政策奠定了基础。在双碳政策下，自营回收可实现制造商与供应商之间的数量协调，而外包回收只能实现制造商、供应商和第三方企业之间的数量协调。然而，无论采用何种回收方式，考虑企业社会责任，供应链参与者可以合作实现社会福利协调，获得更多利益。这为供应链成员合作、实现经济利益或社会福利指明了方向。