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关于退役霍克蓄电池回收策略的研究，考虑消费者的低碳偏好和政府动态补贴

随着新能源汽车（NEV）行业的快速发展，退役电池的回收已成为实现资源回收和低碳经济的关键环节。基于第三方回收闭环供应链（CLSC）系统，针对退役电池的梯级利用，我们构建了一个结合政府动态补贴和消费者低碳偏好的博弈模型，分析政府为CLSC不同成员实施动态补贴的最佳决策。此外，我们提出了基于CLSC回收率的协调策略，并比较动态补贴和消费者低碳偏好对均衡解决方案和CLSC利润在不同情景下的影响。结果显示：当政府动态补贴系数实施第三方回收企业的独立补贴（情景T）带来了最佳的环境和经济效益：与情景M和MT相比，回收率分别增长约75%和35%，整体供应链利润增长约19%和8%。这表明，针对第三方回收商的有针对性动态补贴可以有效优化资源配置，协同提升环境和经济效益。此外，当回收困难或运营成本增加时，政府可以调整电池制造商的补贴受益者，以维持系统稳定性。与此同时，消费者对低碳产品的偏好增强，进一步增强了第三方补贴策略的有效性。基于这些发现，本文提出了包括差异化补贴政策和跨产业链协作创新在内的建议，为建立高效且可持续的电池回收系统提供了理论基础和实际路径。

简介

在全球低碳转型背景下，交通行业作为碳排放比例较高的领域[1]，[2]，新能源汽车的快速普及已成为其实现碳减排的重要一环。然而，作为车辆的核心部件，电池的平均使用寿命约为8年[3]，[4]，这意味着随着新能源汽车市场的激增，电池将在未来几年面临大规模退役浪潮。来自权威来源（IEA）的预测1;BNEF2）表明到2030年，全球退役电池容量将超过1000万吨。如果这些退役电池处理不当，不仅会导致锂、钴、镍等战略资源的浪费，还可能因电解液泄漏、重金属污染等问题而对生态环境造成危害[5]。作为电池回收的重要途径，梯队利用率能有效延长电池寿命。因此，建设“生产-使用-回收-再利用”CLSC体系不仅是应对电池退役浪潮的必然选择，也是实现新能源汽车产业低碳可持续发展的重要道路。
目前，需求的激增和退役的电池引起了全球各国政府的高度关注。政府部门一直在完善有关生产者责任延伸（EPR）、回收率目标和环境标准的政策和法规，加强行业监管和标准化，推动电池回收的政策也日益严密。例如，欧盟已根据欧盟电池条例[6]设定了回收材料比例和回收目标率。日本早在2001年通过《促进可回收资源利用法》[7]，确立了电池制造商对二手电池的回收责任。德国[8]、韩国、中国及其他国家也出台了一系列关于电池回收的法规。
与此同时，为促进电池回收行业的可持续增长，政策制定者推出了多方面支持措施，包括直接补贴、减税和科研资金。例如，美国通过《基础设施投资与就业法案》拨款60亿美元支持电池回收研发，而在某些地区，制造商依当地法规要求为回收项目提供资金[9]。中国上海推出了一项特别激励政策，规定每完成一套以标准化方式完成的新能源车电池回收，制造商将获得1000元人民币的补贴。3这些政策干预体现了政府对促进新能源汽车行业和电池回收生态系统可持续发展的承诺[10]。
此外，还有多位学者研究政府干预对电池回收的影响[11]。Li 等人 [12] 和 Sun 等人 [13] 从进化博弈论的角度分析了政府补贴、企业行为与消费者行为在电池回收系统中的相互作用关系;Xiao等人[14]和Joshi等人[15]从合规驱动电池回收的角度，考察了政府补贴对正式回收效率的影响。Zhang 等人[16]和 He 等人[17]研究了政府补贴下电池回收供应链中的定价决策。然而，政府在这些政策和研究中的补贴是静态且不变的。事实上，这种静态的政府补贴往往导致补贴过剩或补贴不足带来负面影响。因此，有必要建立一个动态的政府补贴机制，建设CLSC回收系统。
此外，随着企业可持续发展意识的逐步提升，资源回收和再制造行业正受到企业越来越多关注，第三方回收商数量呈快速增长[18]。在电气和电子行业，越来越多的制造商选择将回收业务托付给具备专业资质的第三方回收商[19]。该CLSC体系中，制造商负责生产和再制造，零售商负责产品销售，第三方回收商执行回收作业，实现了“生产-消费-回收-再生产-消费”的全过程资源回收模式。电池回收系统配备了多家高性能第三方回收商，例如GEM，4作为中国领先的废弃电池回收处理企业，已与兰图汽车签署框架协议，打造全球动力电池全生命周期产业链。作为逆向回收的关键组成部分，第三方回收商对CLSC的具体影响尚未明确。与此同时，退役的电池具有梯度利用特性，当其容量降至约80%时，仍能满足储能系统、低速电动车等场景的用电需求，具有显著的经济价值和环境效益[20]，[21]。
目前，许多学者专注于与第三方电池回收相关的研究。Yang等人[22]采用毕达哥拉斯-犹豫模糊MULTIMOORA方法，探讨了第三方回收服务提供商的选择。Zhang等[23]研究了电动汽车动力电池CLSC中涉及第三方回收商的混合回收模式选择，强调了第三方回收在优化回收渠道竞争和提升整体回收效率中的关键作用。Zhang等[24]提出了基于区块链和再制造逆物流的第三方回收优化方法。通过建立透明的供应链联盟以增强数据可追溯性，他们强调了区块链技术在应对数据采集和流程标准化相关挑战中的重要性。Zhang 等人[25]分析了在不同政府干预政策下纳入第三方回收商的CLSC模型，证明第三方回收有助于提升基于联盟的回收模型中的社会福利和回收率。总体而言，第三方电池回收在模型优化、技术整合和政策协调等领域展现出重要研究价值，值得深入探讨。
如今，退役电池的回收尚未被纳入完整有效的系统，导致电池回收的实际效果尚未令人满意。因此，退役的电池回收仍然是企业和政府面临的难题。基于上述背景，本文旨在探讨以下问题：
  • (1)
    政府动态补贴对CLSC成员决策有何影响？政府对CLSC成员的补贴水平应如何设定？
  • (2)
    当政府对CLSC成员实施动态补贴时，应如何选择补贴目标，以实现最佳回收效率和会员利润？
  • (3)
    如何设计并实施CLSC退役电池回收的协调机制，以最大化政府动态补贴的作用，确保CLSC的运作？
  • (4)
    消费者的低碳偏好对CLSC成员的决策产生了哪些影响？

为了分析这些问题，我们探讨了五种不同的政府动态补贴情景：无政府动态补贴的去中心化决策模型（情景N）;政府动态补贴下的三种分散决策模式：仅对电池制造商动态补贴（情景M）、仅动态补贴第三方回收企业（情景T）、动态补贴针对第三方回收企业和电池制造商（情景MT）;以及政府动态补贴下的集中决策模式（情景C）。
通过构建上述五个模型，本文探讨了CLSC在政府动态补贴中对退役电池的决策与协调，主要贡献如下。（1）模型的创新性。尽管斯塔克尔伯格博弈在CLSC研究中被广泛使用，但该模型的创新在于其对动态交互机制的精细设计。现有的静态补贴模型将政府干预视为固定的外生参数[26]、[27]、[28]，其结论通常局限于“补贴有效”。该模式创新地引入了动态政府补贴，使得基于市场回收表现的适应性调整成为可能。这一关键调整，加上对消费者低碳偏好的考虑，从根本上重塑了游戏的互动动态：动态政府补贴不仅直接激励回收商，还通过影响制造商定价间接影响消费者的购买决策。消费者需求的绿色化反过来向政府发出信号，决定是维持还是调整补贴强度。（2）扩展分析框架。以往研究CLSC回收问题的学者通常只关注由制造商、零售商和第三方回收企业组成的供应链系统[29]， [30]。本研究全面考虑了电池分阶段使用特性，构建了由电池生产企业、车辆企业、梯队利用企业（EUE）、第三方回收企业和消费者组成的CLSC系统。第三方回收商和EUE具备评估退役电池剩余潜力的能力[31]，从而能够就退役电池的生命周期终结路径做出明智决策。（3）新的研究视角。以往的研究通常聚焦于将政府补贴固定在一个研究主题上[26]，[27]。本研究以无政府干预时的回收率为基线。通过对CLSC不同成员实施政府动态补贴机制，比较结果，确定哪些企业在补贴政策下实现最佳回收率并最大化供应链利润。
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