政府政策对NEC锂电池闭环供应链协调的影响

电动电池闭环供应链的有效协调对于协调利益平衡电动汽车行业的环境与经济目标至关重要。因此，本文探讨了由电池制造商、电动汽车制造商和消费者组成的电力电池闭环供应链的协调问题。考虑到环境保护因素，本研究基于斯塔克伯格游戏，考察了四种政府补贴政策对供应链决策的影响。结果显示，基于回收量的补贴政策仅提高回收率，而基于回收容量的补贴政策则提升了电池续航和回收价格，从而导致电动汽车销售价格上涨。鉴于其重大财务负担，拟以补贴-奖励政策取代押金-退款政策，以协调电力电池闭环供应链。基于回收数量的奖励罚金政策可以促进电动汽车的销售和回收，但无法保证电池续航的最佳状态。因此，我们提出创新的双向补贴政策，将基于产能的前向生产补贴与反向数量挂钩的奖励惩罚机制相结合，实现供应链协调。此外，通过数值模拟与理论分析相结合，还能给出一些管理层面的启示。我们的研究提出了一个新颖的政策框架，桥接经济目标与环境目标，为推进电动汽车行业可持续电池供应链提供了可行策略。 以及电动汽车行业的经济目标。因此，本文探讨了由电池制造商、电动汽车制造商和消费者组成的电力电池闭环供应链的协调问题。考虑到环境保护因素，本研究基于斯塔克伯格游戏，考察了四种政府补贴政策对供应链决策的影响。结果显示，基于回收量的补贴政策仅提高回收率，而基于回收容量的补贴政策则提升了电池续航和回收价格，从而导致电动汽车销售价格上涨。鉴于其重大财务负担，拟以补贴-奖励政策取代押金-退款政策，以协调电力电池闭环供应链。基于回收数量的奖励罚金政策可以促进电动汽车的销售和回收，但无法保证电池续航的最佳状态。因此，我们提出创新的双向补贴政策，将基于产能的前向生产补贴与反向数量挂钩的奖励惩罚机制相结合，实现供应链协调。此外，通过数值模拟与理论分析相结合，还能给出一些管理层面的启示。我们的研究提出了一个新颖的政策框架，桥接经济目标与环境目标，为推进电动汽车行业可持续电池供应链提供了可行策略。
近年来，环境污染、气候变化和化石能源稀缺性在全球范围内引起了广泛关注。此外，交通行业的高能耗和排放加剧了这些问题的严重性。为有效应对这些挑战，许多国家将电动汽车（EV）的发展纳入国家战略规划，推动全球电动汽车（EV）产业的快速发展（Bao 等，2020）。
电动汽车的广泛应用带来了显著的环境效益，尤其是在减少碳排放方面。在中国，交通部门占全国碳排放量的15%，城市公路运输是主要贡献者。然而，由于电动汽车的推广和普及，这一比例到2022年降至10%，显示出电动汽车在支持中国双碳目标——2030年达到排放峰值和2060年实现碳中和——中的关键作用。全球范围内，电动汽车的优势已被广泛认可，促使采取了雄心勃勃的政策措施。例如，挪威承诺到2025年禁止燃油车（FVs）销售，而荷兰、德国、法国和英国等其他国家则设定了从2040年起逐步淘汰燃油车的目标。
电动汽车的广泛普及不仅有助于减轻碳排放和环境污染，也增强了中国的能源安全（Zhang 等，2023，Zhang 等，2023）。因此，中国长期积极开展发展和推广电动汽车产业。具体来说，2001年，电动汽车研究首次被纳入中国“十五”国家高技术研发计划，俗称863计划。随后，2007年11月正式颁布了《新能源汽车制造企业条例及产品准入管理条例》，2010年又实施了全国电动汽车财政补贴政策。这些举措推动了中国电动汽车产业的强劲发展。值得注意的是，2023年中国生产了9,587,000辆电动车，销售9,495,000辆，连续八个月保持超过30%的市场份额，并连续九年保持全球电动车生产和销售的领先地位。目前，电动汽车与传统变动车的主要区别在于电池的使用。随着市场规模如此庞大且持续扩大，中国也见证了电池生产和销售的相应激增（Li 和 Mu，2018）。因此，如何回收和处理退役电池变得越来越紧迫，吸引了广泛关注。
该电池的初始寿命预测为6至8年，因此预测中国将面临一波电池退役浪潮（Zhang 等，2024b）。然而，由于美国能源部最新预测的电池使用寿命延长至12至15年，中国于2021年开始了电池退役阶段。到2025年，中国累计退役电池容量预计将接近80万吨。此外，预计2030年中国电池回收市场规模将达到1400亿元人民币，几乎是2022年市场规模的九倍。退役电池数量的增加带来了双重影响。一方面，这些退役的电池可用于储能和其他次要应用。同时，电池拆解有助于回收锂、镍和钴等珍贵稀有金属，确保矿产资源的可持续供应，同时降低生产成本。另一方面，退役电池数量的大幅增加不可避免地会导致污染和对自然环境的危害。此外，延迟或非标准化回收措施会导致金属元素和有毒电解质泄漏。因此，退役电池在经济利益与环境问题的共存问题已成为政府和公众关注的焦点。所有相关利益相关方应积极探索退役电池高效回收、全面利用和科学处置的路径。
中国政府已实施一系列政策措施，以提高废弃电池的回收率。例如，2018年，七个部委联合发布了《新能源汽车电池回收管理临时措施》，规定了扩展生产者责任（EPR）制度。该制度要求电动汽车制造商负责废弃电池的报废处置，电池制造商必须在设计、生产和回收方面提供支持（工业和信息技术部，2018年）。此外，2021年，工业信息技术部与其他四个部门共同发布了《新能源车电池降用管理措施》，鼓励电动汽车制造商、电池制造商、拆解回收公司以及降用企业之间的合作与信息共享，高效回收和再利用退役电池（工业部及信息技术，2021年）。尽管政府政策已落实，回收退役电池仍是一项重大挑战。根据2018年的统计，中国二手电池回收率低于2%（Li 等，2023）。国务院中国发展研究中心的一项调查报告显示，截至2023年，电动汽车电池的标准化回收率不足25%。全球这一比例不到5%（Azadnia等，2021）。电池回收已成为全球关注点，而中国因未来三到五年电池大量退役，这一紧迫性更加突出。
中国的电池回收面临着回收标准不足和相对落后的回收技术的主要挑战。由于成本压力，相关企业往往缺乏参与回收活动的动力。因此，政府介入以激发企业参与度显得尤为紧迫。在中国国家政策指导下，地方政府实施了一系列针对电池回收和再利用的具体措施。例如，上海为电动汽车制造商每组动力电池提供1000元的回收补贴。合飞根据电池容量向回收企业提供最高20元人民币/千瓦时的回收奖励。此外，深圳实施了押金-退款制度，收集电池押金并在成功回收后退还给电池制造商。
鉴于上述研究背景，许多学者从多个角度关注电池回收问题，包括回收技术（Hanisch 等，2015;Ordoñez 等，2016），回收电池的梯级利用（Gu 等，2021;Sun 等，2020;Wu 等，2020;赵和马，2022年），政府政策的影响（Gu 等，2021;Li Li 等，2020，Li 等，2020 年;Zhang 等，2023），以及回收机制（Li 等，2023;Tang 等，2018）。然而，迄今为止，尚无研究全面审视政府回收政策，考虑环境成本并从供应链协调的角度出发，这正是本文的创新研究点。因此，本文旨在从政府视角探讨不同政策对电池制造商研发（R&D）和回收工作的影响，重点关注社会福利和环境目标。此外，本研究提出了一种协调供应链并最大化整体社会福利的综合政策。
鉴于电池回收的生态意义和社会福祉，我们建立了包含一家电池制造商、一家电动汽车制造商和消费者的闭环供应链（CLSC）。针对国家政策，本研究的主要重点是调查政府政策在促进供应链协调和确定最佳政策参数中的作用。值得注意的是，本文定义的供应链协调旨在最大化社会福利，包括所有利益相关者的环境成本和利润。本研究试图回答以下研究问题：（1）各种补贴政策如何影响电力电池的研发和回收？（2）哪些补贴政策最有利于电池生产和研发创新？（3）哪些策略在促进电池回收方面最有效？（4）独立政策或综合政策组合能否在有效实现环境保护目标的同时实现全面的社会优化？
我们研究的主要贡献可以总结如下。（1）考察四项政府补贴政策（基于数量、基于范围、押金-退还、奖励-罚金），并揭示它们对电力电池CLSC定价、研发和供应链协调的独特影响。（2）提出创新的混合政策，整合基于前向范围的补贴与逆向回收率挂钩的奖励-惩罚机制，实现更优越的经济环境协调。（3）将环境成本纳入CLSC模型，使决策与生态目标保持一致，推动电动汽车行业的可持续实践。（4）为政策制定者提供可操作的见解，帮助他们设计合理的补贴政策，在财务可行性与社会福利和环境目标之间取得平衡。