基于系統(tǒng)動力學的太陽能熱水器市場預測分析

中國礦業(yè)大學(北京)管理學院 ■ 祁嬌

0 引言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國對化石能源的依賴性也越來越大。2012年，我國的能源消費結構中，化石能源占全部能源消費的比重為90.6%，由此引發(fā)嚴重的環(huán)境問題；同時，能源短缺也是中國乃至全世界所面臨的問題。面對環(huán)境污染和能源短缺，太陽能資源為人類提供了能源利用的新思路，是一種環(huán)保的可再生能源。同時，我國疆土遼闊，擁有充沛的太陽能資源，據(jù)估算，我國陸地表面每年接收的太陽輻射能約為50×1018kJ，全國各地太陽年輻射總量能達到335～837 kJ/(cm2·a)，其中值為 586 kJ/(cm2·a)[1]。在我國，對于太陽能的利用已涉及多個領域，如光伏發(fā)電、新能源汽車及太陽能熱水器等。加大對太陽能資源合理有效地利用是解決環(huán)境污染和能源短缺的措施之一。

現(xiàn)階段，我國是世界上最大的太陽能熱水器生產國及消費國。近10年來，我國的太陽能熱水器行業(yè)得到了快速發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，2010年我國太陽能熱水器產量及保有量分別為4900萬m2和18500萬m2，千人擁有量為140 m2/千人，能源替代量為2775萬t標準煤[2]。預計到2015年和2020年太陽能熱水器的保有量分別約為40000萬m2和80000萬m2，能源替代量分別約為6000萬t和12000 萬t標準煤[3]。截止到2008年，我國太陽能熱水器的市場占有率為50.8%，電熱水器和燃氣熱水器的占有率之和為49.2%，這是太陽能熱水器市場占有率首次突破50%[4]。由此證明，我國太陽能熱水器行業(yè)的發(fā)展呈現(xiàn)向好態(tài)勢。

本文從太陽能熱水器利用出發(fā)，結合太陽能熱水器行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，運用系統(tǒng)動力學的方法分析問題，采用Vensim軟件建立系統(tǒng)動力學模型，選取多個影響因素并觀察其對太陽能熱水器市場保有量及其年銷售量的影響程度，預測太陽能熱水器市場未來7年內(即2015～2021年)的擴散趨勢，并對本模型進行敏感性分析，得出企業(yè)的售后服務水平對太陽能熱水器的推廣具有促進作用；并分別向政府和企業(yè)提出了政策建議，為今后太陽能熱水器推廣工作提供一定的參考。

1 基于系統(tǒng)動力學的模型構建

1.1 建模目的及模型邊界

通過建立系統(tǒng)動力學模型，明確太陽能熱水器市場保有量及銷售量的影響因素，并建立這些因素的因果關系；利用歷史及技術數(shù)據(jù)模擬我國太陽能熱水器市場擴散狀況，具體研究太陽能熱水器市場的供需狀況，以及未來的發(fā)展趨勢。影響太陽能熱水器行業(yè)發(fā)展的因素有多種，為了明確本文模型的邊界，總結出主要因素，見表1。

表1 太陽能熱水器市場擴散模型主要因素

1.2 影響因素分析

在太陽能熱水器市場上，其保有量由年需求量和年報廢量確定，而太陽能熱水器年需求量與消費者對太陽能熱水器的接受程度密切相關，生產量在很大程度上受制于企業(yè)的規(guī)模及市場的供需狀況。對于消費者而言，是否接受太陽能熱水器，主要考慮價格因素、質量因素、售后服務因素等。對于生產廠家而言，一方面加大投資、降低成本有利于企業(yè)產量的提高；另一方面，市場需求量增大，其產量及銷售額也相應增大，對于售后服務的投入也應相應增大。

1.3 系統(tǒng)因果圖

分析太陽能熱水器市場擴散模型，影響太陽能熱水器需求量有諸多因素，如價格因素、質量因素、售后服務因素等。首先，從與傳統(tǒng)熱水器相比較的角度出發(fā)，比較兩者在一定壽命期內所需的總成本，得出相對成本和太陽能熱水器成本接受度；其次，考慮售后服務對太陽能熱水器需求量的影響，當太陽能熱水器企業(yè)的銷售量增加后，隨即就需要加大售后服務投入；最后還需考慮太陽能熱水器質量問題對市場需求量的影響。除此之外，綜合考慮市場報廢量和市場需求量對市場保有量的影響，預測未來市場保有量。太陽能熱水器市場擴散模型的因果圖如圖1所示。

圖1 太陽能熱水器市場擴散模型的因果圖

1.4 系統(tǒng)流圖

根據(jù)太陽能市場發(fā)展內部的因果關系繪制系統(tǒng)動力學流圖，使變量之間的因果關系量化，用更直接和簡明的方式表明各變量之間的因果關系。同時，也表明了各變量自身的特性，有助于進一步系統(tǒng)模擬及預測太陽能熱水器市場發(fā)展趨勢。太陽能熱水器市場擴散模型的流圖如圖2所示。

圖2 太陽能熱水器市場擴散模型流圖

2 實證研究

2.1 原始數(shù)據(jù)

在仿真模擬前，需依據(jù)實際情況確定模型的時間參數(shù)和水平變量初始值。本模型以2007年為起始時間，模擬的時間段為2007～2021年，時間步長為1年。模型的水平變量分別為太陽能熱水器市場保有量、太陽能熱水器企業(yè)年銷售總額。依據(jù)相關文獻，確定水平變量的初始值。據(jù)統(tǒng)計，2007年太陽能熱水器的市場保有量約1.08億m2[5]。為簡化系統(tǒng)，按照一臺太陽能熱水器集熱面積為2 m2計算，2010年太陽能熱水器市場保有量轉換為0.54億臺。據(jù)調查，2007年太陽能熱水器企業(yè)銷售總額約為320億元[5]。相關數(shù)據(jù)見表2。

表2 水平變量初始值

2.2 間接參數(shù)

從消費者層面分析，分別考慮傳統(tǒng)熱水器與太陽能熱水器的購置成本、運行費用、使用壽命等因素，比較二者在15年內的使用總投入。同時，根據(jù)調查研究，確定政府給予太陽能熱水器的補貼額度，以及企業(yè)的售后服務水平。綜合多種因素確定出太陽能熱水器的消費者接受程度。

表3 太陽能熱水器與傳統(tǒng)熱水器成本分析

2.2.1 傳統(tǒng)熱水器成本分析

根據(jù)市場調查及相關文獻，可確定傳統(tǒng)熱水器的相關技術參數(shù)。傳統(tǒng)熱水器購置平均成本約為1000元。1臺傳統(tǒng)熱水器的壽命平均為5～6年[6]，則在15年內需要購置3臺。傳統(tǒng)熱水器每天耗能約為3.25元，則15年的壽命期內約耗電17794元。15年內平均維修3次，1次費用約為700元，因此傳統(tǒng)熱水器維修成本定為2100元。依據(jù)燃料動力費和維修費計算得出，15年內傳統(tǒng)熱水器總運行費用為19894元。

2.2.2 太陽能熱水器成本分析

根據(jù)市場調查及相關文獻，可確定太陽能熱水器的相關技術參數(shù)。太陽能熱水器購置最低成本約為1800元[7]。1臺太陽能熱水器使用壽命約為15年。依據(jù)調查，太陽能熱水器一年內可使用的平均期限約為7個月[8]，因此不能使用的時間約為150天，考慮到洗浴周期折算成80天是由其他能源代替加熱，每日費用按照3.25元計算，則每年的燃料動力費約為260元，15年的燃料動力費約為3900元。在15年內平均維修一次，費用為1000元。依據(jù)燃料動力費和維修費計算得出，15年內太陽能熱水器總運行費用為4900元。據(jù)調查，政府給予的購買補貼平均為500元[5]。

2.2.3 企業(yè)的售后服務投入比重

利用售后服務投入比重來衡量企業(yè)售后服務水平。售后服務投入比重的確定是根據(jù)太陽能熱水器企業(yè)總銷售額的大小。由于市場競爭激烈，企業(yè)需要有服務意識。分析市場數(shù)據(jù)可知，2003～2009年期間，太陽能熱水器銷售額增速較快，而隨后太陽能熱水器增速放緩。太陽能熱水器企業(yè)應當有危機意識，應當提升安裝、維修等方面的服務水平，因此在2009年以后，售后服務投入比重由0.2提升至 0.25。

2.3 模型變量及其方程

依據(jù)上文中的因果關系及參數(shù)值確定具體的模型變量及其系統(tǒng)動力學方程[9]，見表4。

3 模型仿真結果及分析

本文使用系統(tǒng)動力學Vensim建模軟件，在其圖像編輯環(huán)境中，預先設置約束條件，利用歷史數(shù)據(jù)對未來數(shù)據(jù)進行仿真模擬，并且不斷調整結構及參數(shù)，使模型逐步趨于合理。

表4 模型變量及其方程

3.1 歷史數(shù)據(jù)檢驗

由于搜集歷史數(shù)據(jù)有限，僅通過《太陽能熱水器行業(yè)分析報告(試讀版)》得到2007～2010年太陽能熱水器市場保有量的歷史數(shù)據(jù)，以及2007～2009年太陽能熱水器銷售總額的歷史數(shù)據(jù)。故將2007年的數(shù)據(jù)作為初始數(shù)據(jù)，僅對2008～2010年的太陽能熱水器市場保有量，以及2008年和2009年太陽能熱水器總銷售額做歷史數(shù)據(jù)檢驗，用以判斷本系統(tǒng)動力學模型是否有效，如表5所示。

在表5中，比較了實際值與模擬值的差別，具體計算了模擬值與實際值的誤差率，其中僅有2010年保有量和2009年總銷售額的誤差較大，分別為-8.23%和-6.56%，但整體數(shù)據(jù)的誤差率都控制在10%以內。由此說明太陽能熱水器市場擴散模型是有效的，對預測太陽能熱水器市場未來的保有量及銷售情況具有一定意義，為今后制定政策建議提供一定的數(shù)據(jù)參考。

表5 實際值與模擬值比較表

3.2 模型仿真分析

在歷史數(shù)據(jù)檢驗的基礎上，分別對太陽能熱水器市場保有量和年銷售總額變化趨勢進行模擬，系統(tǒng)仿真結果如圖3、圖4所示。

圖3 太陽能熱水器市場保有量系統(tǒng)仿真結果圖

圖4 太陽能熱水器企業(yè)年銷售總額系統(tǒng)仿真結果圖

由圖3、圖4可知，我國太陽能熱水器市場保有量及年銷售總額呈逐年上升趨勢?，F(xiàn)階段，太陽能熱水器市場保有量的增長率約在16%，由預測結果可計算出未來7年間的市場保有量和銷售額的增長率將保持在15.6%和16.3%。通過模型仿真得到，2021年太陽能熱水器市場保有量將要達到3.8億臺，約合7.6億m2，年銷售總額有望達到3535.8億元。未來7年太陽能熱水器的市場保有量及年銷售總額將成指數(shù)遞增趨勢。再結合政府的法規(guī)約束、政策扶持等舉措，可以看出太陽能熱水器行業(yè)發(fā)展前景向好。

結合太陽能熱水器市場保有量發(fā)展趨勢的分析，將其發(fā)展過程基本分成3個階段。第1階段：2007～2011年，屬于平穩(wěn)增長時期，市場占有率較低，此時期市場保有量增長較為緩慢；第2階段：2012～2016年，屬于加速增長期，市場占有率不斷提升，此時期市場保有量的增長速度加快；第3階段：2017～2021年，屬于快速增長期，具有較高的市場占有率，此時期市場保有量呈現(xiàn)快速增長趨勢。

3.3 靈敏度分析

對模型結果進行靈敏度分析，進一步明確影響太陽能熱水器市場保有量和銷售總額的因素。本文主要考慮企業(yè)的售后服務對太陽能熱水器市場保有量和銷售總額的影響。太陽能熱水器企業(yè)采取了增加企業(yè)售后服務投入的政策，并由此來觀察太陽能熱水器的市場保有量和銷售總額的變化情況。

在太陽能熱水器市場擴散模型中具體的做法為：2009年后，將企業(yè)售后服務投入比重由原來的0.25提升至0.3，分別用線條1、2表示企業(yè)售后服務投入比重提升前后的趨勢線并重新進行仿真模擬得到新的仿真結果，如圖5、圖6所示。

圖5 太陽能熱水器市場保有量靈敏度分析圖

圖6 太陽能熱水器企業(yè)年銷售總額靈敏度分析圖

由圖5、圖6可知，當企業(yè)售后服務投入比重提升至0.3后，太陽能熱水器各年的市場保有量以及年銷售總額也隨之增加。經(jīng)具體計算，市場保有量及年銷售總額分別平均提高12.5%和7.6%。

據(jù)調查，消費者重視售后服務的主要原因是太陽能熱水器在使用階段存在諸多局限。一方面太陽能熱水器多數(shù)需要安裝在屋頂或外墻，對安裝技術要求較高；另一方面消費者在使用過程中，太陽能熱水器經(jīng)常出現(xiàn)水壓不足、無法加熱等問題。根據(jù)問卷調查可得，參與調查的群眾中有約50%的人反映“太陽能熱水器能用，但不好用”[10]。因此，太陽能熱水器企業(yè)不但要提高產品質量水平，更要做好產品售后服務工作。

由此可知，企業(yè)的售后服務是影響太陽能熱水器推廣的原因之一，企業(yè)加大售后服務的投入有利于企業(yè)提高銷售額，這就要求太陽能生產企業(yè)不但要保證產品的質量，更要加大對售后服務的投入，不斷提高產品的售后服務水平，提升消費者對太陽能熱水器的認可度，從而提高企業(yè)的銷售業(yè)績。

4 結論及建議

本文運用系統(tǒng)動力學模型，預測太陽能熱水器市場擴散趨勢，分析了對太陽能熱水器市場擴散具有推動作用的影響因素，總結得出：現(xiàn)階段，太陽能熱水器行業(yè)處于加速增長時期，市場占有率不斷提升，市場保有量和銷售額的增長速度較快。預計在未來7年時間，太陽能熱水器的市場保有量和銷售額將呈現(xiàn)指數(shù)增長趨勢，平均增長速度將保持在15.6%和16.3%；到2021年銷售總額有望達到3535.8億元。因此，在2015～2021年期間，太陽能熱水器市場前景向好，其銷售市場充滿活力。根據(jù)所得結論，筆者從政府和企業(yè)角度分別為太陽能熱水器未來的發(fā)展提出相關建議。

4.1 政府制定優(yōu)惠扶持政策

太陽能熱水器市場前景向好，政府部門應當抓住時機，制定有利于太陽能利用行業(yè)發(fā)展的政策法規(guī)。對太陽能熱水器企業(yè)實施財稅減免政策，對廣大太陽能熱水器消費者加大補貼力度。同時，政府部門應當重視農村地區(qū)太陽能熱水器的利用，打開太陽能熱水器的農村市場，制定相關的惠農政策，鼓勵農村消費者使用太陽能產品。

4.2 企業(yè)提高售后服務水平

太陽能熱水器市場發(fā)展速度加快，競爭日益激烈，因此太陽能熱水器企業(yè)要明確發(fā)展目標，在促生產的同時，也要做好產品的售后服務工作。太陽能熱水器企業(yè)要做好市場調研，獲取消費者的產品滿意度。同時，太陽能熱水器企業(yè)一方面要提高產品的質量水平及壽命，另一方面要加大產品售后服務的投入，提高售后服務水平，不斷提高產品在消費者心中的認可度。在激烈的市場競爭中，企業(yè)要以優(yōu)質的產品及服務獲取更大的市場份額。

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