管弘

摘 要：通過(guò)對(duì)新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀的研究，分析影響新能源汽車銷量的各因素之間的關(guān)系，建立新能源汽車銷量的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，仿真出新能源汽車未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，并預(yù)測(cè)未來(lái)五年的銷量情況。通過(guò)仿真分析得出：未來(lái)新能源汽車市場(chǎng)將保持增長(zhǎng)趨勢(shì)，這主要得益于關(guān)鍵技術(shù)的突破和基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。最后根據(jù)仿真結(jié)果結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)新能源汽車發(fā)展提出了合理建議。

關(guān)鍵詞：新能源汽車;銷量預(yù)測(cè);系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)

環(huán)境污染加劇和石油資源緊缺等使得新能源汽車成為未來(lái)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀：

（1）總體保持較高的發(fā)展速度

2009年，國(guó)務(wù)院發(fā)布《汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》，由此拉開了新能源汽車補(bǔ)貼時(shí)代的序幕，新能源汽車也從此走向高速發(fā)展道路。新能源汽車市場(chǎng)在2018年以126萬(wàn)輛的銷量達(dá)到年銷量峰值，2019年由于補(bǔ)貼退坡力度加大，首次出現(xiàn)銷量下滑，銷量回落到120.6萬(wàn)輛。雖然我國(guó)現(xiàn)在是世界上最大的新能源汽車生產(chǎn)商，但是，我們想要實(shí)現(xiàn)新能源汽車市場(chǎng)化和普及化還有一段路要走。

（2）純電動(dòng)汽車占主要地位

據(jù)中汽協(xié)統(tǒng)計(jì)，新能源汽車保有量從2015年僅有的42萬(wàn)輛增加到2019年達(dá)到381萬(wàn)輛。其中，純電動(dòng)汽車從33萬(wàn)輛增加到310萬(wàn)輛。截至2019年底，純電動(dòng)汽車保有量占新能源汽車總量的百分之八十以上。由此可見，純電動(dòng)汽車在新能源汽車中依然占主要地位。

要使我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，就必須認(rèn)清該產(chǎn)業(yè)目前存在的問(wèn)題。本文將其存在的問(wèn)題歸為以下幾個(gè)方面：

（1）技術(shù)不成熟

有關(guān)報(bào)告指出，我國(guó)在七個(gè)主要的汽車國(guó)家中，新能源汽車技術(shù)指標(biāo)以0.9排名倒數(shù)第二?？梢?，我國(guó)在電池的安全性和電池的容量壽命等核心技術(shù)方面仍落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。

（2）市場(chǎng)需求不穩(wěn)定

由于新能源汽車屬于新興產(chǎn)品，再加上現(xiàn)在國(guó)內(nèi)技術(shù)水平不高、市場(chǎng)規(guī)模不大，大多數(shù)消費(fèi)者仍保持觀望的態(tài)度。

（3）配套設(shè)施不完善

據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2019年底，我國(guó)充電樁保有量為121.9萬(wàn)臺(tái)，樁車比為1：2.54，距離一車配一樁的目標(biāo)還有一定距離。充電設(shè)施匱乏，使得消費(fèi)者對(duì)新能源汽車望而卻步。

1 研究方法

新能源汽車的發(fā)展是一個(gè)復(fù)雜的社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，受到經(jīng)濟(jì)、政策、技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施等因素的影響。并且這些因素之間相互影響、互相作用，關(guān)系復(fù)雜。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)（System Dynamics）是Forrester提出的一種系統(tǒng)解決社會(huì)復(fù)雜問(wèn)題的方法論。該方法運(yùn)用“凡系統(tǒng)必有結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定系統(tǒng)功能”的系統(tǒng)科學(xué)思想，根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部組成要素互為因果的反饋特點(diǎn)，從系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)入手，以微分方程為分析工具，借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿真研究系統(tǒng)內(nèi)在關(guān)系，從而找出問(wèn)題的對(duì)策。

本文結(jié)合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)對(duì)新能源汽車進(jìn)行仿真模擬，利用歷史銷量數(shù)據(jù)驗(yàn)證模型，再對(duì)其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)和銷量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，最后通過(guò)仿真結(jié)果結(jié)合實(shí)際發(fā)展情況為新能源汽車發(fā)展提出合理建議。

2 新能源汽車系統(tǒng)模型構(gòu)建

2.1 確定系統(tǒng)邊界

系統(tǒng)模型需要在明確問(wèn)題的基礎(chǔ)上確立系統(tǒng)行為邊界與時(shí)間邊界。在對(duì)系統(tǒng)行為邊界進(jìn)行確定時(shí)，本文將新能源汽車系統(tǒng)劃分為三個(gè)子系統(tǒng);考慮到新能源汽車發(fā)展情況以及新技術(shù)可預(yù)測(cè)發(fā)展的合理時(shí)間，本文將模型模擬時(shí)間定為2014年到2025年。

2.2 模型假設(shè)

由于將所有因素全部考慮進(jìn)去太為復(fù)雜，需要建立假設(shè)來(lái)確定研究邊界，本文基于以下幾點(diǎn)假設(shè)作為研究前提：

（1）在預(yù)測(cè)時(shí)間范圍內(nèi)，我國(guó)不會(huì)有重大的經(jīng)濟(jì)政策調(diào)整。

（2）從中長(zhǎng)期的角度來(lái)看，一些短期的、一次性的影響因素（例如2020年初爆發(fā)的疫情）將不被考慮在內(nèi)。

（3）考慮到數(shù)據(jù)的可獲取性和篇幅的有限性，本文研究最主要的影響因素，一些次等重要的因素將不會(huì)被考慮在內(nèi)。

2.3 子系統(tǒng)分析

根據(jù)我國(guó)新能源汽車發(fā)展以及產(chǎn)銷現(xiàn)狀分析，將新能源汽車劃分為技術(shù)、成本和消費(fèi)三大子系統(tǒng)。這三個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)完整的正反饋回路，如圖3所示。

2.3.1 技術(shù)子系統(tǒng)分析

技術(shù)水平的高低影響著新能源汽車市場(chǎng)的擴(kuò)散，技術(shù)創(chuàng)新是新能源汽車發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)因素。因此，本文創(chuàng)建的技術(shù)子系統(tǒng)主要描述技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)，從政府投資出發(fā)到創(chuàng)新能力，最終作用于技術(shù)水平，具體因果關(guān)系如圖4所示。

2.3.2 成本子系統(tǒng)分析

汽車的全生命周期成本包括購(gòu)置成本和使用成本。新能源汽車的使用成本包括電力消耗成本、電池替換成本和維護(hù)成本;傳統(tǒng)汽車使用成本主要為維護(hù)成本。具體因果關(guān)系如圖5所示。

2.3.3 消費(fèi)子系統(tǒng)分析

影響消費(fèi)者決策的因素有很多，本文用產(chǎn)品吸引力來(lái)概括。產(chǎn)品吸引力主要由基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平、全生命周期相對(duì)成本和技術(shù)水平等方面共同決定。該子系統(tǒng)各因素間主要相關(guān)關(guān)系如圖6所示。

2.4 系統(tǒng)因果關(guān)系圖

影響新能源汽車銷量的因素有很多，主要有保有量、私人采購(gòu)、政府采購(gòu)、車樁比、生命周期相對(duì)成本、技術(shù)水平、政府投資等。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型中的因果關(guān)系圖能簡(jiǎn)潔明了的表達(dá)各變量之間的關(guān)系，如圖7所示。

2.5 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型構(gòu)建

2.5.1 系統(tǒng)模型流圖

為達(dá)到仿真并預(yù)測(cè)未來(lái)市場(chǎng)銷量的目的，本文結(jié)合系統(tǒng)因果關(guān)系圖，并利用Vensim軟件畫出新能源汽車的系統(tǒng)流圖，如圖8所示。

2.5.2 變量來(lái)源及參數(shù)估計(jì)

在模型調(diào)試過(guò)程中，為了保證研究的精確性，本文借鑒已有的研究數(shù)據(jù)、應(yīng)用統(tǒng)計(jì)資料及各類年鑒對(duì)系統(tǒng)流圖中各變量進(jìn)行賦值，部分變量數(shù)據(jù)來(lái)源如表1所示。

本文以2014年數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，仿真新能源汽車發(fā)展趨勢(shì)并預(yù)測(cè)2014年到2025年新能源汽車銷量。根據(jù)2014年《中國(guó)汽車工業(yè)年鑒》、《中國(guó)汽車充電技術(shù)與產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟》、《中國(guó)石油天然氣工業(yè)發(fā)展前景報(bào)告藍(lán)皮書》和中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)等網(wǎng)站上的相關(guān)數(shù)據(jù)和資料，設(shè)定模型初始值如表2所示。

2.5.3 主要方程

（1）新能源汽車總成本（TCE）為購(gòu)置成本（ACE）、維護(hù)成本（MCE）、電池替換成本（BRE）和電力消耗成本（ECC）之和，如公式2-1所示;

TCE=ACE+MCE+BRE+ECC ? ?（2-1）

（2）電力消耗成本（ECC）等于電價(jià)（EP）、電力消耗量（EC）和新能源汽車?yán)锍虜?shù)（ME）的乘積，如公式2-2所示;

ECC=EP*EC*ME ? ? ? ? ? ? ?（2-2）

（3）傳統(tǒng)汽車總成本（TCF）為購(gòu)置成本（ACF）、維護(hù)成本（MCF）和燃油成本（FCC）的總和，如式、2-3所示;

TCF=ACF+MCF+FCC ? ? ? ?（2-3）

（4）燃油消耗成本（FCC）為傳統(tǒng)汽車?yán)锍虜?shù)（MF）和平均油價(jià)（AP）的乘積，如2-4所示;

FCC=MF*AP ? ? ? ? ? ? ? ? （2-4）

（5）當(dāng)車樁比大于2時(shí)，基礎(chǔ)設(shè)施完善系數(shù)（IIF）等于0.8，當(dāng)車樁比（CPA）小于等于1時(shí)，基礎(chǔ)設(shè)施完善系數(shù)等于1，如2-5所示。

IIF= ? ? ? ? （2-5）

（6）t時(shí)刻的技術(shù)水平（TL）與創(chuàng)新能力（INC）有關(guān)，如公式2-6所示;創(chuàng)新能力定義為政府R&D（GRD）和企業(yè)R&D（ERD）的和，如2-7所示。

TL（t）=TL（t-dt）+（INC*TL）dt ? ?（2-6）

INC=GRD+ERD ? ? ? ? ? ? ? （2-7）

3 新能源汽車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型仿真

3.1 模型檢驗(yàn)與誤差分析

為保證模型的有效性，需要對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)。本文根據(jù)歷年的新能源汽車銷量數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)模型進(jìn)行參數(shù)驗(yàn)證。檢驗(yàn)?zāi)晗拊O(shè)置為2014年到2019年，共6年，步長(zhǎng)為1年。檢驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

由上表可知，新能源汽車銷量模擬值的平均誤差率為0.63%，最大誤差率為2.55%，誤差絕對(duì)值未超過(guò)5%，一般認(rèn)為系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的誤差范圍在12%以內(nèi)是合理的，所以本模型滿足預(yù)測(cè)精度的要求，模型所描述的行為與實(shí)際系統(tǒng)行為基本相符，可進(jìn)行下一階段的研究。

3.2 仿真結(jié)果與分析

如圖9所示，在仿真年限內(nèi)新能源汽車銷量一直保持增長(zhǎng)趨勢(shì)，到2020年銷量大概達(dá)到149萬(wàn)輛，2025年銷量約為396萬(wàn)輛。在新能源汽車發(fā)展初期，關(guān)鍵技術(shù)水平有限、基礎(chǔ)設(shè)施完善程度不高、產(chǎn)品吸引力不大，再加上2019年補(bǔ)貼退坡力度加大，因此2019年-2021年新能源汽車銷量增長(zhǎng)趨勢(shì)放緩，處于過(guò)渡期。2021年之后，隨著技術(shù)提升以及基礎(chǔ)配套設(shè)施逐漸完善，新能源汽車逐漸被消費(fèi)者所接受，銷量增加。

通過(guò)模型仿真得出，2020年新能源汽車市場(chǎng)保有量約為417萬(wàn)輛，2025年達(dá)到1618萬(wàn)輛，如圖10所示，與國(guó)家規(guī)劃的2020年達(dá)到500萬(wàn)輛還有小部分差距。預(yù)計(jì)到2025年新能源汽車的財(cái)政補(bǔ)貼已經(jīng)很少，但新能源汽車保有量仍保持較高速度增長(zhǎng)。表明新能源汽車在許多方面已經(jīng)比較成熟，已逐步實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化發(fā)展，政府不再需要用財(cái)政補(bǔ)貼刺激新能源汽車發(fā)展，該發(fā)展趨勢(shì)符合國(guó)家相關(guān)政策導(dǎo)向。

4 結(jié)論及建議

未來(lái)新能源汽車銷量和保有量將呈現(xiàn)不斷增長(zhǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，主要得益于關(guān)鍵技術(shù)的不斷突破和基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善。技術(shù)的不斷突破提升了新能源汽車的性能、不斷完善的配套基礎(chǔ)設(shè)施為新能源汽車運(yùn)行提供了有力保障，這二者的完善都增加了新能源汽車的產(chǎn)品吸引力、為新能源汽車的推廣做出重要貢獻(xiàn)。

從影響新能源汽車發(fā)展的幾個(gè)關(guān)鍵因素出發(fā)，為新能源汽車的發(fā)展提出以下建議：

1）增加研發(fā)投入。目前我國(guó)在新能源汽車核心技術(shù)方面與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍然存在很大差距，而電池使用壽命、電池續(xù)航能力等關(guān)鍵技術(shù)決定著新能源汽車的發(fā)展。因此政府和和企業(yè)都應(yīng)加大資金和人才的研發(fā)投入，專攻新能源汽車的關(guān)鍵技術(shù)，早日解決技術(shù)難題。

2）加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度?！俺潆婋y”的問(wèn)題制約著消費(fèi)者購(gòu)買新能源汽車的行為。因此應(yīng)加強(qiáng)充電樁等配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)早日實(shí)現(xiàn)車樁比1：1的目標(biāo)，解決新能源汽車充電難的問(wèn)題、提高產(chǎn)品吸引力，從而推動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

3）加快統(tǒng)一運(yùn)營(yíng)模式并制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。由于目前還沒有統(tǒng)一的用電價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)，所以新能源汽車的“低成本”運(yùn)營(yíng)優(yōu)勢(shì)沒有得到體現(xiàn)，消費(fèi)者對(duì)新能源汽車依然處于觀望階段。因此國(guó)家相關(guān)部門應(yīng)早日制定新能源汽車用電價(jià)格的政策、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，為新能源汽車推廣發(fā)展創(chuàng)造有利條件。

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