基于價(jià)值傳遞關(guān)系的氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)GERT網(wǎng)絡(luò)模型研究

薛雨淳 劉全 趙振東 辛江慧 張海濤

摘 要：氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)作為江蘇“產(chǎn)業(yè)強(qiáng)鏈”50條重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)鏈之一，江蘇省政府對(duì)其極為重視，但依舊面臨著一些亟待解決的問(wèn)題。本文為探究氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈上各企業(yè)之間的價(jià)值傳遞關(guān)系，基于調(diào)研數(shù)據(jù)構(gòu)建了一種基于資源與價(jià)值傳遞關(guān)系的氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)GERT網(wǎng)絡(luò)模型，并對(duì)其進(jìn)行計(jì)算分析，為江蘇省有關(guān)部門的宏觀調(diào)控提供有效的定量支持。研究結(jié)果表明：若政府選擇該產(chǎn)業(yè)鏈上某一類型企業(yè)進(jìn)行政策扶持時(shí)，建議優(yōu)先選擇燃料電池關(guān)鍵部件制造商；若政府選擇價(jià)值參數(shù)（生產(chǎn)成本、技術(shù)研發(fā)投入、人力成本）其中之一進(jìn)行政策扶持時(shí)，建議優(yōu)先選擇生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：燃料電池汽車 GERT網(wǎng)絡(luò) 政策優(yōu)選

Abstract：As one of the 50 key industrial chains of Jiangsu's “strong industrial chain”， the hydrogen fuel cell vehicle industry attaches great importance to it， but it still faces some urgent problems to be solved. In order to explore the value transfer relationship between enterprises in the hydrogen fuel cell vehicle industry chain， this paper constructs a GERT network model of hydrogen fuel cell vehicle industry based on the relationship between resources and value transfer based on the survey data， and calculates and analyzes it， so as to provide effective quantitative support for the macro-control of relevant departments in Jiangsu Province. The results show that if the government chooses a certain type of enterprise in the industry chain for policy support， it is recommended to give priority to the manufacturer of key components of fuel cells; If the government chooses one of the value parameters （production cost， technology R&D investment， labor cost） for policy support， it is recommended to give priority to production cost.

Key words：fuel cell vehicles; GERT Network; Policy Preferred

1 引言

邁入21世紀(jì)以來(lái)，環(huán)境污染和化石能源即將枯竭的問(wèn)題一直困擾著人們[1-2]。氫燃料電池汽車通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能。其使用過(guò)程中產(chǎn)物只有水且零尾氣排放，所以具有非常好的環(huán)保性能[3-4]，因此氫燃料電池汽車成為現(xiàn)代人們出行最好的方式之一。

企業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主體，國(guó)家要發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，主要靠企業(yè)來(lái)落實(shí)和實(shí)施[5]。在種種政策指導(dǎo)下，江蘇省推動(dòng)氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈及產(chǎn)業(yè)鏈上企業(yè)發(fā)展的形勢(shì)日益緊迫，雖然氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)成為江蘇“產(chǎn)業(yè)強(qiáng)鏈”50條重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)鏈之一[6]，但仍存在不少迫在眉睫的問(wèn)題，總結(jié)為以下三點(diǎn)[7-9]：（1）對(duì)政策依賴性較強(qiáng)。（2）關(guān)鍵零部件技術(shù)不成熟。（3）各項(xiàng)成本過(guò)高。

對(duì)于我國(guó)而言，氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)仍處于產(chǎn)業(yè)初期，技術(shù)和設(shè)備皆不夠完善，但已經(jīng)有意識(shí)地尋求發(fā)展之路。而目前為止，國(guó)內(nèi)外學(xué)者很少有對(duì)氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的價(jià)值傳遞關(guān)系進(jìn)行研究。因此，為探索氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)間的價(jià)值傳遞關(guān)系，本文深入分析現(xiàn)有政策和文獻(xiàn)資料并基于調(diào)研數(shù)據(jù)構(gòu)建了一種基于價(jià)值傳遞關(guān)系的氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)GERT網(wǎng)絡(luò)模型，以此來(lái)研究氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈上各企業(yè)之間的價(jià)值傳遞關(guān)系，通過(guò)數(shù)值實(shí)驗(yàn)分析產(chǎn)業(yè)價(jià)值增值的內(nèi)在機(jī)理，為政府制定科學(xué)合理的產(chǎn)業(yè)政策提供借鑒和參考。

2 價(jià)值流動(dòng)GERT網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建及求解

GERT是一款集建模和分析為一體的網(wǎng)絡(luò)模型，事實(shí)上很多系統(tǒng)都可以建立GERT網(wǎng)絡(luò)模型，系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)特和概率分布都可以通過(guò)這個(gè)模型來(lái)得出。該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于項(xiàng)目管理、運(yùn)輸路線選擇、生產(chǎn)線設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制、時(shí)間成本分析等領(lǐng)域。目前，對(duì)GERT網(wǎng)絡(luò)的研究主要集中在項(xiàng)目管理、產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程和時(shí)間參數(shù)等方面，且僅限于單時(shí)間參數(shù)GERT網(wǎng)絡(luò)算法的理論應(yīng)用研究[10]。然而，在現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，特別是復(fù)雜的宏觀經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中，它往往不僅包含時(shí)間參數(shù)，甚至根本不包含時(shí)間參數(shù)，但存在多個(gè)傳輸參量，網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)之間的每個(gè)傳輸參量具有不同的分布形式，因此，GERT網(wǎng)絡(luò)的研究領(lǐng)域非常有限。

2.1 模型構(gòu)建

如圖1所示，一般的產(chǎn)業(yè)價(jià)值流動(dòng)GERT網(wǎng)絡(luò)模型由節(jié)點(diǎn)、箭線、流三要素構(gòu)成[11]。

圖中，i和j代表上下游關(guān)鍵主體，下稱節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j；活動(dòng)（i，j）代表設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j價(jià)值傳遞活動(dòng)；Vij代表活動(dòng)（i，j）實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)業(yè)價(jià)值流；Pij代表節(jié)點(diǎn)i實(shí)現(xiàn)條件下活動(dòng)被實(shí)施概率；Zij（1），Zij（2），…，Zij（n）代表節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j實(shí)現(xiàn)價(jià)值傳遞的n種價(jià)值參量。

2.2 模型求解

定理1：設(shè)Wr（S1，S2…，Sn）為產(chǎn)業(yè)價(jià)值流動(dòng)GERT網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j第r條直達(dá)路徑傳遞函數(shù)，r=1，2，…，k，k≥1，Wa（Lm）是m階環(huán)中第a環(huán)傳遞函數(shù)系數(shù)，則由節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j的等價(jià)傳遞函數(shù)為：

3 氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)價(jià)值流動(dòng)GERT網(wǎng)絡(luò)模型

以氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈上關(guān)鍵部門（企業(yè)）為節(jié)點(diǎn)、以特定資源為價(jià)值流、以價(jià)值傳遞活動(dòng)為箭線所構(gòu)造的網(wǎng)絡(luò)化模型，具體設(shè)定如下：

（1）產(chǎn)業(yè)價(jià)值參數(shù)為生產(chǎn)成本C、技術(shù)研發(fā)投入R和人力成本H。

（2）以價(jià)值效用指數(shù)（取值0-1）作為測(cè)度產(chǎn)業(yè)價(jià)值的量化指標(biāo)，該值越趨近于1相對(duì)價(jià)值效用越高，反之越趨近于0相對(duì)價(jià)值效用越低。

（3）產(chǎn)業(yè)價(jià)值流動(dòng)GERT網(wǎng)絡(luò)模型中價(jià)值參數(shù)服從常數(shù)分布。

圖2所示為氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)價(jià)值流動(dòng)GERT網(wǎng)絡(luò)圖。

氫燃料汽車產(chǎn)業(yè)鏈一般分為上游：制氫、原材料；中游：關(guān)鍵零部件的生產(chǎn)、各項(xiàng)系統(tǒng)的生產(chǎn)；下游：整車制備。為簡(jiǎn)化模型，本模型將上游的制氫和中游的儲(chǔ)氫結(jié)合為一個(gè)節(jié)點(diǎn)。因此1～8節(jié)點(diǎn)分別代表原材料供應(yīng)商、電機(jī)制造商、燃料電池關(guān)鍵部件制造商（燃料電池關(guān)鍵部件包括膜電極、質(zhì)子交換膜等）、整車控制系統(tǒng)制造商、制氫與儲(chǔ)氫系統(tǒng)制造商、燃料電池制造商、整車制造商和消費(fèi)者，?0節(jié)點(diǎn)代表價(jià)值損耗流向。

根據(jù)假設(shè)（1）和（2），選取生產(chǎn)成本、技術(shù)研發(fā)投入成本和人力成本作為氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)價(jià)值流動(dòng)GERT網(wǎng)絡(luò)中的價(jià)值載體，以價(jià)值效用指數(shù)（取值0-1）作為價(jià)值載體的量化指標(biāo)，如表1所示。為獲取表1中價(jià)值參數(shù)，面向江蘇省氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈中多家企業(yè)發(fā)放2021年調(diào)查問(wèn)卷，經(jīng)過(guò)篩選，最終整理出生產(chǎn)成本C、技術(shù)研發(fā)投入R和人力成本H的數(shù)據(jù)來(lái)源。將各節(jié)點(diǎn)企業(yè)的生產(chǎn)資金、技術(shù)研發(fā)投入和人力資本分別相加，相加后結(jié)果做歸一化處理，統(tǒng)一映射到[0，1]區(qū)間內(nèi)，再邀請(qǐng)多位氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)行業(yè)內(nèi)專家根據(jù)各環(huán)節(jié)不同參數(shù)的價(jià)值效用，以歸一化數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，最終定下各環(huán)節(jié)的價(jià)值參數(shù)。

由式（8）和式（9）的計(jì)算結(jié)果可知，對(duì)原材料供應(yīng)商投入會(huì)有0.896的部分在消費(fèi)者環(huán)節(jié)中得到產(chǎn)出，即整個(gè)氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈的等價(jià)傳遞概率為0.896，產(chǎn)業(yè)價(jià)值總增值量為1.902，其中生產(chǎn)成本平均增值量為0.655、技術(shù)研發(fā)投入平均增值量為0.609、人力成本平均增值量為0.638。同樣，通過(guò)計(jì)算分析還可以得到對(duì)氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈上不同節(jié)點(diǎn)（企業(yè)）投入在產(chǎn)業(yè)鏈上獲得的產(chǎn)出，以及節(jié)點(diǎn)間的等價(jià)傳遞概率、產(chǎn)業(yè)價(jià)值增值量等一系列值，這些值可以為國(guó)家的政策宏觀調(diào)控提供有效的定量支持。

4 政策情景設(shè)計(jì)

任何產(chǎn)業(yè)的發(fā)展除了靠企業(yè)自身的努力之外，政府的引導(dǎo)及補(bǔ)貼也在其中扮演著及其重要的角色。政府能拿出的補(bǔ)貼不可能是無(wú)限的，所以怎么把有限的補(bǔ)貼發(fā)揮最大的作用是政府首要考慮的問(wèn)題。本節(jié)設(shè)計(jì)兩個(gè)政策情景，分別計(jì)算并比較在該政策影響下的氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈的價(jià)值流動(dòng)參數(shù)的變化，以此來(lái)找尋最佳的政策著力點(diǎn)。

4.1 設(shè)計(jì)情景一

如果選擇氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈上的某一節(jié)點(diǎn)（企業(yè)）進(jìn)行政策扶持，假設(shè)將方案1-5分別代表節(jié)點(diǎn)2、3、4、5、6的生產(chǎn)成本、技術(shù)研發(fā)成本、人力成本在原有基礎(chǔ)上提高，為了體現(xiàn)扶持后結(jié)果有較為明顯的提升，故選擇提高300%，以此計(jì)算對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈上不同節(jié)點(diǎn)（企業(yè)）投入增加時(shí)，哪個(gè)節(jié)點(diǎn)的投入能對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)最高的收入。以節(jié)點(diǎn)2為例，未接受政策扶持前，其生產(chǎn)成本C為0.073，在接受扶持后，其生產(chǎn)成本變?yōu)?.292（0.073+0.073*300%），同理，節(jié)點(diǎn)2的技術(shù)研發(fā)成本變?yōu)?.008，人力成本變?yōu)?.128，其他節(jié)點(diǎn)的價(jià)值參數(shù)變化方式同上。表2為價(jià)值參數(shù)改變后，價(jià)值增值量和增幅比。

顯然，通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比，相比于未經(jīng)補(bǔ)貼的基準(zhǔn)方案，方案2的價(jià)值增值量的增幅百分比的是最大的，為5個(gè)方案中的最優(yōu)方案。因此，如若政府選擇氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈上某一節(jié)點(diǎn)（企業(yè)）進(jìn)行政策扶持時(shí)，將燃料電池關(guān)鍵部件制造商作為扶持對(duì)象，政策作用的效果是最佳的。

4.2 設(shè)計(jì)情景二

如果政府選擇生產(chǎn)成本、技術(shù)研發(fā)投入、人力成本這三個(gè)價(jià)值參量給予政策扶持，但只能選擇其中一個(gè)參量。假設(shè)得到政策扶持后，這個(gè)參量在各個(gè)節(jié)點(diǎn)（企業(yè)）上的價(jià)值效用值提升了200%。方案1、2、3分別代表改變生產(chǎn)成本、技術(shù)研發(fā)投入、人力成本分別代表。方案1、2、3所得的價(jià)值增值量和增幅比如表3所示。

顯然，通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比，相比于未經(jīng)補(bǔ)貼的基準(zhǔn)方案，方案2的價(jià)值增值量增幅百分比是最大的，為3個(gè)方案中的最優(yōu)方案。因此，如若政府選擇生產(chǎn)成本、技術(shù)研發(fā)成本、人力成本其中之一進(jìn)行政策扶持時(shí)，將生產(chǎn)成本作為扶持對(duì)象，政策作用的效果是最佳的。

5 結(jié)論

目前，氫燃料電池汽車還處于發(fā)展階段，但憑借其優(yōu)勢(shì)，已然成為我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型的重要戰(zhàn)略選擇之一。促進(jìn)氫燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展也是對(duì)國(guó)家“雙碳”政策的支持[12-13]。本文就氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈展開(kāi)研究，通過(guò)對(duì)其建立GERT網(wǎng)絡(luò)模型來(lái)進(jìn)行分析，得到了產(chǎn)業(yè)鏈在價(jià)值流動(dòng)過(guò)程中價(jià)值增值過(guò)程及等價(jià)傳遞概率、價(jià)值增值量等相關(guān)數(shù)據(jù)，并據(jù)此設(shè)計(jì)了兩個(gè)政策情景，為江蘇省有關(guān)部門的宏觀調(diào)控提供有效的定量支持。

研究結(jié)果表明：如果政府選擇氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈上某一節(jié)點(diǎn)（企業(yè)）進(jìn)行政策扶持時(shí)，相比于其他企業(yè)，選擇扶持燃料電池關(guān)鍵部件制造商能得到的收益最大。如果政府選擇價(jià)值參數(shù)（生產(chǎn)成本、技術(shù)研發(fā)投入、人力成本）其中之一進(jìn)行政策扶持時(shí)，選擇扶持生產(chǎn)成本，可以得到最佳的收益。

基金項(xiàng)目：江蘇高校哲學(xué)社會(huì)科學(xué)研究重大項(xiàng)目（2021SJZDA053）。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉應(yīng)都，郭紅霞，歐陽(yáng)曉平.氫燃料電池技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)展望[J].中國(guó)工程科學(xué)，2021，23（04）：162-171.

[2]邵志剛，衣寶廉.氫能與燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J].中國(guó)科學(xué)院院刊，2019，34（04）：469-477.

[3]譚旭光，余卓平.燃料電池商用車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].中國(guó)工程科學(xué)，2020，22（05）：152-158.

[4]邱鵬，黃祖朋，張菲等.氫燃料電池汽車基本功能架構(gòu)[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2021，11（08）：119-120.

[5]朱盛鐳.爭(zhēng)取汽車業(yè)低碳發(fā)展與企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力“雙贏”[J].上海汽車，2021，No.370（06）：1-3.

[6]陳潔.江蘇戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的國(guó)際借鑒[J].南京工程學(xué)院學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2017，17（04）：61-64.

[7]馬承恩.提升氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈競(jìng)爭(zhēng)力[J].中國(guó)投資（中英文），2021（Z7）：64-65.

[8]劉宗巍，史天澤，郝瀚，趙福全.中國(guó)燃料電池汽車發(fā)展問(wèn)題研究[J].汽車技術(shù)，2018（01）：1-9.

[9]郭思敏.我國(guó)加氫站現(xiàn)狀與商用化進(jìn)程展望[J].節(jié)能，2021，40（11）：75-78.

[10]俞斌.多傳遞參量GERT網(wǎng)絡(luò)模型及其應(yīng)用研究[D].南京：南京航空航天大學(xué)，2010.

[11]王歡.基于GERT網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域創(chuàng)新價(jià)值流動(dòng)關(guān)鍵路徑及其政策對(duì)沖研究[D]. 江蘇：江蘇大學(xué)，2015.

[12]項(xiàng)鴻.“雙碳”背景下的氫能拓進(jìn)[J].產(chǎn)城，2021（07）：66-67.

[13]左茂軒.雙碳戰(zhàn)略推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)低碳化：技術(shù)路線進(jìn)入多元化發(fā)展時(shí)代[N]. 21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道，2021-09-14（012）.