发布时间：2021-07-31所属分类：工程师职称论文浏览：1次
摘 要： 【摘 要】针对城市货运问题，通过分析新能源汽车推广使用与城市货运之间的关系，运用系统动力学理论，构建了新能源汽车推广使用对城市货运影响的系统动力学模型。从取消对新能源汽车消费者补贴、实施新能源汽车废旧电池回收政策、加强充电基础设施建设三个方
【摘 要】针对城市货运问题，通过分析新能源汽车推广使用与城市货运之间的关系，运用系统动力学理论，构建了新能源汽车推广使用对城市货运影响的系统动力学模型。从取消对新能源汽车消费者补贴、实施新能源汽车废旧电池回收政策、加强充电基础设施建设三个方面进行研究，比较新能源货车比重、城市货运 NO2 排放量的变化。研究结果表明: 目前取消或者降低新能源汽车消费者财政补贴会降低新能源汽车对消费者的吸引力，在目前财政补贴退坡的情况下，政府应该采取其他有效措施来促进新能源汽车的推广使用，从而减少城市货运问题; 实施废旧电池回收政策和加强充电基础设施建设能够促进新能源汽车的推广使用，进而减少城市货运问题。
【关键词】交通运输经济; 道路交通; 系统动力学; 城市货运; 新能源汽车
1 引言
城市货运给城市居民带来便利性的同时，也给居民们带来了如环境污染、交通拥堵增加等问题。为了解决这些问题，国家和各地政府提出了不同的应对措施，其中推广新能源汽车是其中的一个措施。新能源汽车是减少二氧化碳等汽车污染物排放、解决环境污染问题和维持交通运输业可持续发展的关键[1]，新能源汽车发展具有重要意义，既可降低对石油的需求，又能达到节能环保以及储存低谷电的目的[2]。蒋星等分析了在城市配送领域使用新能源货运车替代柴油车的可行性，认为从市场角度看新能源货运车的使用具有适用性和经济性[3]。聂凯等构建了新能源汽车城市物流碳排放模型，通过模型预测分析得出新能源汽车的推广应用能够显著降低城市物流行业碳排放总量[4]。我国中央和地方政府为了鼓励消费者购买新能源汽车分别制定了相应的推广政策，主要包括提供购车财政补贴、各城市尤其是限牌城市提供不受限行约束的免费牌照、免征车辆购置税[5]，还包括加强基础设施建设、实施新能源汽车电池回收政策等。不同的学者们也从推广政策方面对新能源汽车进行了研究，龙子泉等基于修正的 Bass 模型研究了政策环境、社会氛围、采购成本、后期使用成本、使用便利性对新能源汽车的推广影响[6]; 吴雪斌等采用层次分析法从补贴政策、充电基础设施建设政策、交通管制政策、政府采购政策共 4 个维度对北上广新能源汽车推广政策进行比 较 研 究，并针对存在的问题提出了相关建议[7]; POTOGLOU D 等以加拿大汉密尔顿大都市地区为例进行研究发现，车辆购买成本、购置税和尾气排放的降低能够刺激家庭选择新能源汽车[8]; XIONG Y 等把新能源推广政策分为“供给”和“需求”两大类，通过问卷调查和实验研究发现消费者对“需求侧”的“购买补贴”政策的敏感性和“供给侧”的“基础设施”政策敏感性最高[9]; GUAN X 等构建了汽车市场中消费者与政府之间的随机进化博弈模型，根据模型研究得出增加政府补贴，降低新能源汽车的生命周期成本和改善新能源汽车的效能会使演化的方向转向消费者购买新能源汽车[10]。
不同学者从定性、定量方面研究了推广政策对新能源需求的影响，但是较少有学者从定量方面研究新能源汽车推广政策对城市货运的影响。本文运用系统动力学从定量方面研究推广政策对城市货运的影响，并以昆明市为例进行仿真分析。
2 新能源汽车推广使用对城市货运影响的系统动力学模型
2. 1 模型假设
2. 1. 1 模型假设经济持续稳定增长。
2. 1. 2 模型不考虑产生电能需要消耗的能源。
2. 1. 3 模型假设新能源货车的比重增长率只与充电基础设施建设及购买成本有关。
2. 1. 4 模型假设车辆购买费用近几年内不会发生变化。
2. 2 系统边界
新能源汽车推广使用对城市货运影响系统由新能源汽车推广政策、道路运输、经济、能源成本、环境五个子系统组成。
城市经济的增长带来城市货物运输需求的增加，运输需求的增加会使城市货运车和出行货运车增加; 出行货运车的增加导致运输能源消耗的增加，能源消耗的增加使能源消耗成本增加，同时对环境造成破坏; 新能源汽车推广政策增加新能源货车对消费者的吸引力，增加消费者对新能源货车的购买，道路上出行的新能源货车的增加能够减少出行的传统货车的数量，进而减少汽车尾气的排放、降低能源消耗成本。
2. 3 因果关系
图基于以上假设，同时结合系统结构图进一步分析各因素之间的关系，得到模型的因果关系图。如图 1 所示。
该因果关系图主要包括以下 6 个因果回路:
①GDP→ + 城市货运量→ + 城市货运车数量→ + 城市货运车出行量→ + 传统货车出行量→ + 能源消耗→ + 能源消耗成本→ - 企业效益→ + GDP;
②GDP→ + 城市货运量→ + 城市货运车数量→ + 城市货运车出行量→ + 传统货车出行量→ + NO2 排放量→ + 环境污染→ - GDP;
③GDP→ + 城市货运量→ + 城市货运车数量→ + 城市货运车出行量→ + 新能源货车出行量→ - 传统货车出行量→ + 能源消耗→ + 能源消耗成本→ - 企业效益→ + GDP;
④GDP→ + 城市货运量→ + 城市货运车数量→ + 城市货运车出行量→ + 新能源货车出行量→ - 传统货车出行量→ + NO2 排放量→ + 环境污染→ - GDP;
⑤GDP→ + 新能源货车推广政策→ + 新能源货车数量比重→ + 新能源货车出行量→ - 传统货车出行量→ + 能源消耗 → + 能源消耗成本→ - 企业效益→ + GDP;
⑥GDP→ + 新能源货车推广政策→ + 新能源货车数量比重→ + 新能源货车出行量→ - 传统货车出行量→ + NO2 排放量→ + 环境污染→ - GDP;
2. 4 系统动力学模型构建
基于上述假设，运用 vensim 软件，参考杨扬等[11] 论文中的模型，构建了新能源汽车推广政策对城市货运影响的系统动力学模型。模型如图 2 所示。
3 仿真模拟 - 以昆明市为例
以昆明市的货运情况为基础，参考杨扬等的模型[11]，结合我国以及昆明市的新能源推广政策，以昆明市为例对新能源汽车推广政策对城市货运的影响进行仿真分析。
3. 1 主要参数说明
①新能源汽车购买成本，指新能源汽车的购车费用和车辆购置税费用，通过对昆明市统计年鉴进行分析得知昆明市的载货大多为轻型货车，在当前的技术水平下，新能源货车的平均载重量为 1. 7 吨[4]，结合昆明市的实际情况及国家公布的《关于免征车辆购置税的新能源汽车车型目录》( 以下简称《目录》) ，文中选取《目录》中总质量为 4495kg、载质量为 1100 ～ 1300kg 且符合国家补贴政策的纯电动厢式运输车的平均购车成本作为新能源汽车购买成本。
②传统货车购买成本，指传统燃油货车的购车费用和车辆购置税费用，选取总质量和载质量与选取的纯电动厢式运输车相近的传统厢式货车的平均购车成本作为传统货车购买成本。
③新能源汽车消费者补贴，指政府给予购买新能源汽车消费者的补贴，包括中央财政补贴和地方财政补贴。由于补贴政策会有更新变化，每一年的新能源汽车补贴额度通过对比最新补贴政策及当年的补贴政策得出，政策包括《关于 2016 - 2020 年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知》、《关于新能源汽车推广应用审批责任有关事项的通知》、《关于调整新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》、《关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》、《关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》、《关于完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》、《昆明市人民政府关于印发昆明市新能源汽车产业发展及推广应用三年行动计划( 2016 - 2018 年) 的通知》、《云南省加快新能源汽车推广应用工作方案》等。
④税收政策，指车辆购置税政策，对纯电动汽车免征车辆购置税的时间延长至 2022 年 12 月 31 日[12]。
⑤废旧电池回收政策: 指电池制造商对废旧电池进行回收用于再生产并给予消费者一定的废旧电池回收费用。
⑥充电桩覆盖率: 指充电基础设施建设情况，充电基础设施建设越完善，则覆盖率越高; 反之，则覆盖率越低。
⑦新能源货车比重增长率: 指新能源货车比重增长速度，当新能源货车的推广政策对消费者的吸引力增加时，消费者更倾向于购买新能源货车，新能源货车的比重就会增加; 当吸引力下降时，比重就会降低。新能源货车的比重增长率与新能源货车购车成本、传统货车购车成本、新能源汽车消费者补贴、车辆购置税、废旧电池回收政策和充电桩覆盖率有关。其中新能源汽车消费者补贴、车辆购置税以及废旧电池回收政策都与新能源货车购车费用有关，文中将它们都纳入了新能源货车购车成本里。
⑧新能源货车比重，指新能源货车在所有货车中所占的比重，新能源货车比重初始值取 2018 年上半年昆明市新能源汽车保有量占比值作为初始值，该值为 0. 75%[13]。
⑨城市货车实际出行量，指白天在城市道路出行的货车量，包括新能源货车出行量及传统货车出行量。其中目前昆明市对货车实行限行，新能源货车不受限行政策的影响，而传统货车受到限行政策的影响，就导致大量的“客改货”车出现。限行后，昆明市有 1% 的货车在白天出行，40% ～ 50% 的货车所运输的货物在白天通过“客改货”车辆将货物运输到市区，每辆货车所运输的货物大约需要 5 辆“客改货”车进行分担运输[11]。所以传统货车出行量中包括传统货车和“客改货”车出行量。
⑩能源消耗成本，包括传统货车的柴油消耗成本和新能源汽车的电能消耗成本。其中电费包括充电费用和服务费，根据《昆明市发展和改革委员会关于昆明市电动汽车充电服务费标准的通知》，昆明市规定非公交车辆的充电服务费不超过 0. 72 元/kw·h，文中将充电服务费设置为 0. 5 元。
3. 2 模型部分参数或初始值( 2018 年)
3. 4 模拟分析
3. 4. 1 新能源货车发展情况
图 3 是根据目前已经发布的政府财政补贴及车辆购置税政策，仿真分析得出的 2018 - 2022 年昆明市新能源货车的比重增长率。从图中我们可以看出，新能源货车比重增长率在逐年降低从 2018 年到 2022 年，新能源货车的比重增长率从 97% 降低到 54. 7% ，比重降低了 43. 6% 。主要原因是因为政府对新能源汽车财政补贴的退坡，购买者购买新能源汽车所能获得的补贴逐渐在降低，新能源汽车对消费者的吸引力也就在逐渐降低。
3. 4. 2 财政补贴取消前后新能源货车发展及城市货运情况文中以城市货车 NO2 排放量代表城市货运情况，图 4 和图 5 分别是取消财政补贴前后的新能源货车比重及城市货运情况。从图 4 和图 5 可知，到了 2022 年，如未取消财政补贴政策，则新能源货车的比重为 2. 8% ，NO2 排放量为 117. 47 万 kg; 如取消财政补贴政策，则新能源货车的比重为 2. 1% ，NO2 排放量为 118. 31 万 kg。新能源货车比重差值为 0. 7% ，NO2 排放量差值为 0. 84 万 kg。因此取消财政补贴会降低新能源汽车对消费者的吸引力，进而影响 NO2 的排放，因为完全取消补贴会降低消费者对新能源汽车的购买欲望，纯电动汽车是未来的发展趋势，国家为了促进纯电动汽车的推广使用，在现行财政补贴退坡的现状下，应采取其他措施大力提倡纯电动汽车的使用。
3. 4. 3 废旧电池回收政策对城市货运的影响
图 6 和图 7 分别是废旧电池回收政策实施前后的新能源汽车比重及城市货运情况，文中假设实施废旧电池回收政策可以给每辆货车 3 万元的回收费用。从图 6 和图 7 可知，到了 2022 年，如不实施废旧电池回收政策，则新能源货车比重为 2. 8% ，NO2 排放量为 117. 47 万 kg; 如实施废旧电池回收政策，则新能源货车比重为 3. 3% ，NO2 排放量为 116. 85 万 kg。新能源货车比重差值为 0. 5% ，NO2 排放量差值为 0. 62 万 kg。因此实施废旧电池回收政策能够增加新能源货车的比重，进而增降低 NO2 的排放，减少城市货运问题。我国出台了一些关于废旧电池回收的政策，如《关于组织开展新能源汽车动力蓄电池回收利用试点工作的通知》等，但是由于回收条件较为严格，目前对废旧电池的回收力度还太小，废旧电池回收能够降低购买者对新能源汽车的使用成本，增加新能源汽车的吸引力，同时也能降低电池污染对环境造成的影响。推广使用新能源汽车，我们需要加大对废旧电池的回收力度。
3. 4. 4 充电桩覆盖率对城市货运的影响
图 8 和图 9 分别是充电桩覆盖率为 20% 和 60% 情况下的新能源汽车比重及城市货运情况，从图 8 和图 9 可知，到了 2022 年，如充电桩覆盖率为 20% ，则新能源货车比重为 2. 8% ，NO2 排放量为 117. 48kg; 如充电桩覆盖率为 60% ，则新能源货车比重为 3. 4% ，NO2 排放量为 116. 75 万 kg。新能源货车比重差值为 0. 6% ，NO2 排放量差值为 0. 73 万 kg。因此加强充电基础设施建设能够增加新能源货车的比重，降低 NO2 的排放量。让新能源汽车购买者犹豫购买新能源汽车的原因中，充电基础设施的不完善是一个很重要的原因，如充电不方便、充电慢等。加强充电基础设施的建设能够加大新能源汽车的吸引力，让新能源汽车的使用者享受到更便捷的充电及停车服务，因此为了能加快推广使用新能源汽车，国家应该加快对新能源汽车充电基础设施及相关配套设施的建设。
4 结论
本文通过分析新能源汽车推广政策、道路运输、经济、能源成本、环境五个系统之间的相互联系与制约关系，应用系统动力学方法，建立了新能源汽车推广使用对城市货运影响的系统动力学模型。从取消对新能源汽车消费者补贴、实施新能源废旧电池回收政策、加强基础设施建设三个方面进行模拟，比较新能源货车比重、城市货运 NO2 排放量的变化。结果表明:
①降低新能源汽车消费者补贴会影响新能源汽车的推广使用，降低新能源汽车对消费者的吸引力。由于目前新能源汽车在城市车辆中所占的比例还较低，为了促进新能源汽车的推广使用，在目前财政补贴退坡的情况下，政府应该采取其他措施来提高新能源汽车购买吸引力、减少城市货运问题;
②对新能源汽车废旧电池进行回收、加强基础设施建设有利于新能源汽车的推广使用，增加新能源汽车对消费者的吸引力，从而减少城市货运问题。——论文作者：杨小佳
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