测
在温室气体减排、能源节约和环保压力下,以纯电动为主的新能源汽车正成为世界汽车产业动力转型的方向。中国将新能源汽车产业列为战略性新兴产业,从2009年开始出台众多政策推动,自2015年开始中国已连续五年成为全球第一大新能源汽车产销国。随着补贴政策、车辆购置税等支持政策即将在2020年年底到期,2021年及之后的新能源汽车是否能保持持续增长引发业界关注。为稳定行业和社会预期,工业和信息化部牵头制订的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》(征求意见稿)提出了2025年的市场占比达到25%的目标,但新能源乘用车受到技术、成本、市场等多方面制约,如何科学预判2021—2035年新能源、替代燃料、内燃机等不同乘用车技术路线的市场占比,仍有待深入研究。
由于新能源汽车市场受到国家政策影响较大,中央和地方的支持政策、汽车产业政策(如燃料消耗量标准、新能源汽车积分政策)会直接影响新能源汽车市场规模。因此,需要综合考虑市场接受度和政策影响,对未来中国新能源乘用车市场进行预测。为此,本文应用Gompertz模型、Weibull分布模型判断整体市
场发展空间及销量情况,应用嵌套多元logit模型,结合各车型历史数据模拟消费者选择行为,分析未来不同技术路线乘用车市场份额,通过调优得到了误差更小、拟合优度更高的模型结果,同时结合技术进
步和规模提升导致的车型成本变化、政策对消费者拥车成本的影响,对不同技术路线乘用车市场比例进行预测。
一、理论简介
(一)Gompertz曲線模型
Gompertz曲线多用于新产品的研制发展、成熟和衰退分析,较适用于处在成熟期的商品的预测,以得出市场需求和销售的饱和量。Gompertz模型(1)可表示为:
其中,k为生长曲线的上极限值,也称为饱和值,a、b为待估参数,t是时间变量。参数a决定曲线的位置,参数b决定渐近线的斜率。曲线拐点为(lnb/a,k/a)。Gompertz曲线的被解释变量在区间(-∞,+∞)上均递增,且被解释变量的范围均为(0,k)。Gompertz特征曲线无对称中心。这些参数是用来描述商品生命周期在增长后期阶段的具体规律的,Gompertz曲线的区间增量可以达到它在增长前期的几倍。
从产品生命周期来看,任何产品发展必将经过起步期、成长期、成熟期和饱和期四个阶段。从当前中国汽车整车市场形势来看,乘用车市场已度过高峰增长阶段进入稳定增长期,市场增长轨迹将进入相对平稳阶段,这正与Gompertz曲线适用于新产品
的研制发展、成熟和衰退分析,较适用于处在成熟期的商品预测的特征相匹配。因此,本文选取Gompertz曲线对2021-2035年乘用车市场保有量进行预测。
(二)Weibull分布模型
Weibull分布是一种随机变量分布,体现了物品在自然衰减情况下的磨损剩余,被大量应用于可靠性工程研究,特别适用于描述机电类产品的磨损剩余。近些年,针对车辆报废量进行预测的研究,大多数研究者均使用Weibull分布来描述乘用车存活率。乘用车存活率公式(2)可表示为:
某一年的乘用车总报废量可以认为是过往每一年生产的乘用车在当前年的报废量的累积量,用累计报废量公式(3)表示:其中R(t)是指第t年报废的乘用车总数,Nj则为第j年的乘用车销量。通过上述Weibull分布车辆存活率公式和累计报废量公式即可得到某一固定年的乘用车报废量。通过乘用车存活率公式计算出过往每一年生产的乘用车在当前年的报废量,再将其累加从而得到当前年的乘用车总报废量。
(三)销量导出公式
在过往的研究中,乘用车销量、乘用车报废量、乘用车保有量三者之间有着密切的联系。Greenspan和Cohen利用汽车保有量、报废量及销量之间的关系对美国汽车销量进行预测;Huo和Wang同样利用三者关系对中国汽车销量及碳排放趋势进行预
测;Qiao和Soopramanien利用三者关系引入滚动时域控制方法对汽车销量进行了短期预测。通常来说,当前年的乘用车保有量相当于是前一年的乘用车保有量加上这一年新车的销量再去除这一年报废的车的数量。按照保有量、报废量转换为当年销量计算,即当前年的乘用车销量等于当前年的乘用车保有量与前一年的乘用车保有量的差值再加上这一年的乘用车报废量,用销量导出公式(4)来表示则为:
(四)效用最大化理论
离散选择模型(discrete choice model,DCM)是研究消费者选择决策行为的常用方法之一,该模型描述了消费者在不同备选方案下的选择行为及考量因素。离散选择模型的推导常基于随机效用最大化理论(random utility maximization,RUM),即认为消费者会遵循两个基本原则:消费者n在任何一项决策方案j 中均可获得一定的效用Unj,效用Unj可分解为可观测到的效用确定项Vnj和不可观测到的概率变动项εnj两部分,Unj=Vnj+εnj;消费者n在决策过程中,当且仅当UniVnj,j≠i时选择备选方案i,即消费者会选择使其获得最大效用的决策方案。
(五)多元离散选择模型
多元logit模型(multinominal logit model,MNL)是离散选择模型中应用最广泛的基础模型。该模型认为消费者的各决策方案具有互斥性、完备性和有限性。以随机效用理论为基础,假定Vnj与εnj相互独立,
且概率变动项εij服从Gumbel分布,推导
汽车销量可得消费者n选择备选方案i的概率(5)为:
其中,n代表某一消费者,j代表某一决策方案,Cj代表决策方案集合,Vni为消费者n选择决策树方案i的效用固定项。
(六)嵌套多元离散选择模型
各决策方案间符合不相关选项独立性假设(independence of irrelevant alternatives,IIA)是多元logit模型成立的充要条件,当各决策方案间存在相关关系时,可考虑选择嵌套多元logit模型(nested multinomial logit model,NMNL)构造树形决策结构,将决策全集划分成多个子集,并将相关方案放于同一个子集。即消费者决策过程被划分为两个阶段,首先选择效用最大的决策子集,再选择效用最大的决策方案,即:
消费者n在全集的m个子集间选择第i个子集hi的概率(6)为:
二、模型构建
(一)思路框架
为实现对未来整体乘用车保有量及各技术路线销量占比的预测分析,本文构建了乘用车市场渗透模型,如图1所示,模型分为保有量模塊和市场渗透率模块两个部分,利用各模块分别对总体乘用车保有量及销量、各技术路线市场份额进行预测,两部分结合即可得到各技术路线市场销量预测,为综合评估未来乘用车市场整体规模及分技术路线发展趋势提供依据。
为实现基于不同政策场景下各技术路线市场份额的分析,研
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