新型智能汽車(chē)潛在節(jié)油量的量化分析

薛秉津　沈森垚

[摘 要]由于智能汽車(chē)大多采用新型的節(jié)能技術(shù)，本文將結(jié)合節(jié)能減排這一熱點(diǎn)問(wèn)題，使用回歸擬合預(yù)測(cè)等經(jīng)典數(shù)學(xué)方法，從一個(gè)更加理性的角度逐步推導(dǎo)得出新型節(jié)能汽車(chē)的興起能為我國(guó)帶來(lái)約合人民幣3.5萬(wàn)億元的石油經(jīng)濟(jì)效益這一結(jié)論，旨在幫助決策者更好地抓住智能汽車(chē)興起這一機(jī)遇，制定可持續(xù)發(fā)展與節(jié)能減排的戰(zhàn)略需要標(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)建民族品牌，節(jié)約資源，改善環(huán)境。

[關(guān)鍵詞]智能汽車(chē)；節(jié)能減排；石油經(jīng)濟(jì)

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.15.191

1 引 言

年前，蘋(píng)果公司被曝正在研究新型智能汽車(chē)iCar，準(zhǔn)備進(jìn)軍汽車(chē)市場(chǎng)。作為科技時(shí)尚的領(lǐng)軍企業(yè)，這一消息或許預(yù)示著智能汽車(chē)時(shí)代的到來(lái)。除了激光測(cè)距儀、視頻攝像頭、車(chē)載雷達(dá)、傳感器等獲得環(huán)境感知和識(shí)別能力的智能設(shè)備之外，智能汽車(chē)大多采用電驅(qū)動(dòng)、混合驅(qū)動(dòng)等節(jié)能技術(shù)。2011年第六屆中國(guó)智能交通年會(huì)上，通用展位展出的EN-V[1]概念車(chē)可以實(shí)現(xiàn)零污染零排放；2013年年底廣汽WITSTAR[2]概念車(chē)亮相，該款汽車(chē)搭載增程式電驅(qū)動(dòng)動(dòng)力總成，能用極低的油耗輸出較大的動(dòng)力。

站在經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度上，智能汽車(chē)的興起將意味著更少的油耗及更清潔的環(huán)境，這一點(diǎn)與世界節(jié)能減排潮流以及我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略不謀而合。本文將結(jié)合T.M.I.Mahlia等人所使用的數(shù)學(xué)模型，站在一個(gè)更加理性的角度測(cè)度智能汽車(chē)與其新的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)將為我國(guó)節(jié)省多少石油資源，從而為決策者提供更多地依據(jù)。

2 量化分析過(guò)程

本文所用的模型主要通過(guò)三個(gè)步驟測(cè)度智能汽車(chē)潮流能夠帶來(lái)的汽油節(jié)約量及其經(jīng)濟(jì)效益。首先通過(guò)歷年的數(shù)據(jù)回歸、估計(jì)未來(lái)20年我國(guó)汽車(chē)總量的變化；接著通過(guò)調(diào)查所得數(shù)據(jù)得出我國(guó)汽車(chē)汽油使用效率的自然增長(zhǎng)率；最后計(jì)算扣除自然增長(zhǎng)率后，智能汽車(chē)能潮流能為我國(guó)帶來(lái)多少石油經(jīng)濟(jì)效益。在最后的計(jì)算中，本文分別假設(shè)智能汽車(chē)的汽油使用效率較之傳統(tǒng)車(chē)分別提升10%，20%，30%，40%，用于測(cè)度不同情況下的節(jié)油數(shù)量，同時(shí)也便于進(jìn)行靈敏度檢查。

2.1 汽車(chē)數(shù)量的回歸及預(yù)測(cè)

在這里，我們采用回歸模型對(duì)未來(lái)20年我國(guó)汽車(chē)數(shù)量進(jìn)行預(yù)測(cè)。根據(jù)Klienbau[3]以及Makridakis et al[4]的研究，汽車(chē)數(shù)量的預(yù)測(cè)可以使用公式（1）來(lái)進(jìn)行回歸和預(yù)測(cè)（其中Y為汽車(chē)數(shù)量，單位萬(wàn)輛，X為年份）。2000年至2013年我國(guó)的汽車(chē)數(shù)量可以從國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)獲取。

此回歸可決系數(shù)為0.99，擬合效果非常好?？紤]到我國(guó)中西部地區(qū)的汽車(chē)數(shù)量仍然存在較大的發(fā)展空間，我們采用公式（2）預(yù)測(cè)未來(lái)20年我國(guó)汽車(chē)總量。從預(yù)測(cè)結(jié)果可以看出，我國(guó)汽車(chē)總數(shù)在未來(lái)20年中還將不斷增長(zhǎng)，2034年汽車(chē)總數(shù)將達(dá)到83731.89萬(wàn)輛，這些估計(jì)數(shù)據(jù)將為接下來(lái)計(jì)算總的汽油節(jié)約量提供基礎(chǔ)。

2.2 汽車(chē)節(jié)能技術(shù)進(jìn)步的自然增長(zhǎng)率

隨著汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，哪怕沒(méi)有智能汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的介入，節(jié)能技術(shù)也會(huì)不斷進(jìn)步。我們將這一節(jié)能技術(shù)的緩慢進(jìn)步速率定義為AEI——汽車(chē)節(jié)能技術(shù)進(jìn)步的自然增長(zhǎng)率。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)及T.M.I.Mahli[5]等人的研究，這一自然增長(zhǎng)率約為1.5%。

2.3 節(jié)油量的計(jì)算

（1）基準(zhǔn)年我國(guó)汽車(chē)的汽油使用效率——BFC

定義2014年為基準(zhǔn)年，即新型節(jié)能車(chē)的節(jié)能效果都與2014年的汽油利用率進(jìn)行比較?；鶞?zhǔn)年我國(guó)汽車(chē)的汽油使用效率定義為2014年每輛汽車(chē)平均行駛的總里程數(shù)除以每輛汽車(chē)的平均年油耗，如公式（3）所示。

BFC=U0E0（3）

（2）智能汽車(chē)的汽油使用效率——NFC及平均汽油使用效率——AFC

智能汽車(chē)由于采用電驅(qū)動(dòng)或混合驅(qū)動(dòng)，將拉低所有汽車(chē)的平均油耗。換言之，每升汽油將支持更多的汽車(chē)行駛里程。我們?cè)诖艘胫悄芷?chē)的汽油使用效率NFC及所有汽車(chē)的平均汽油使用效率AFC兩個(gè)概念。所有汽車(chē)的平均汽油使用效率將取決于智能汽車(chē)所占的市場(chǎng)比重，這里我們假設(shè)從2015開(kāi)始智能汽車(chē)所占的市場(chǎng)比重每年提高10%，其上限為70%，見(jiàn)公式（4）和（5）。NFC=BFC（1+η）（4）

AFCi=i×NFC+（10-i）BFC10（i<7）

7×NFC+3×BFC10（i≥7）（5）

（3）單位汽油節(jié)約量——IFS

單位汽油節(jié)約量為智能汽車(chē)發(fā)行后的市場(chǎng)平均油耗于基準(zhǔn)年的市場(chǎng)平均油耗之差，其表示的是每公里的平均節(jié)油量，見(jiàn)公式（6）。

IFS=1AFC-1BFC（6）

（4）第i年的汽車(chē)凈增量

第i年的汽車(chē)凈增量為相鄰兩年預(yù)測(cè)汽車(chē)總數(shù)之差，見(jiàn)公式（7）。

Shi=Nai-Nai-1（7）

（5）第i年的調(diào)整系數(shù)

由于汽車(chē)節(jié)能技術(shù)的提升存在自然增長(zhǎng)率，實(shí)際節(jié)油量應(yīng)該是智能汽車(chē)的節(jié)油總量與自然增長(zhǎng)狀態(tài)下的節(jié)油量之差。在此，我們使用一個(gè)由1遞減到0的調(diào)整系數(shù)反映這一事實(shí)，見(jiàn)公式（8）。

SFi=1-（i×AEIη）（8）

（6）每輛車(chē)每年的實(shí)際節(jié)油量——UFS

在知道了單位汽油節(jié)約量和調(diào)整系數(shù)之后，我們可以得出每輛車(chē)每年的實(shí)際節(jié)油量。其值應(yīng)該等于單位節(jié)油量，每輛車(chē)的年平均行駛里程與調(diào)整系數(shù)三者的乘積，見(jiàn)公式（9）。

UFSi=SFi×IFSi×MAVG（9）

（7）汽車(chē)存活系數(shù)——SSF

由于汽車(chē)存在使用壽命，我們需要一個(gè)調(diào)整系數(shù)SSF來(lái)反映汽車(chē)報(bào)廢這一事實(shí)。根據(jù)Mahlia et al[6]的研究：在汽車(chē)使用總壽命2/3的年限內(nèi)，我們規(guī)定SSF為100%，隨后的年份內(nèi)的SSF使用下式進(jìn)行計(jì)算，見(jiàn)公式（10）。

SSFi=1-i-2L32L3（10）

（8）第i年的新型車(chē)總量——AS

接下來(lái)，我們計(jì)算第i年的智能汽車(chē)總量，用于作為直接計(jì)算最終節(jié)油量的基數(shù)。其值應(yīng)為第i年汽車(chē)的凈增數(shù)與汽車(chē)存活系數(shù)的乘積加上上一年的智能汽車(chē)總量，見(jiàn)公式（11）。

ASi=（Shi×SSFi）+ASi-1（11）

（9）計(jì)算年節(jié)油量

上述各算式做好鋪墊之后，我們可以用智能汽車(chē)的總量乘以每輛車(chē)每年的實(shí)際節(jié)油量得到我們需要的最終結(jié)果，見(jiàn)公式（12）。

ESi=ASi×UFSi（12）

代入相關(guān)數(shù)據(jù)后，所得的結(jié)果見(jiàn)下圖。假設(shè)2015年智能汽車(chē)開(kāi)始大規(guī)模進(jìn)入市場(chǎng)，分別分析其節(jié)油技術(shù)所帶來(lái)的汽油節(jié)約量為10%，20%，30%，40%時(shí)的情況?？梢钥闯鲇捎谧匀辉鲩L(zhǎng)率的存在，節(jié)油技術(shù)僅在一段時(shí)間內(nèi)帶來(lái)實(shí)際的汽油節(jié)約，且新的節(jié)油技術(shù)所帶來(lái)的節(jié)油效果越顯著，這一有效期越長(zhǎng)。

不同節(jié)能技術(shù)下的節(jié)油量

3 結(jié) 論

智能汽車(chē)潮流將為我們節(jié)約數(shù)量巨大的石油資源。本研究顯示，如果智能汽車(chē)的節(jié)油技術(shù)能使每輛車(chē)的平均油耗減少10%，在未來(lái)的5年內(nèi)我國(guó)共可以節(jié)約6750920噸汽油。若每輛車(chē)的平均油耗減少40%，在未來(lái)的20年內(nèi)共可節(jié)油60128萬(wàn)噸。如果按每升5.8元進(jìn)行計(jì)算，這相當(dāng)于節(jié)省了約3.5萬(wàn)億元人民幣。同時(shí)，新的節(jié)能技術(shù)也將減少碳排放量，從而減少對(duì)環(huán)境的污染，這一效應(yīng)不僅能為我們帶來(lái)更多的環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益，更是可持續(xù)發(fā)展與節(jié)能減排的戰(zhàn)略需要。希望本研究能夠幫助決策者更好地抓住智能汽車(chē)興起這一機(jī)遇，創(chuàng)建民族品牌，節(jié)約資源，改善環(huán)境，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人民生活質(zhì)量的提高提供助力。

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