新型智能汽车潜在节油量的量化分析

薛秉津　沈森垚

[摘 要]由于智能汽车大多采用新型的节能技术，本文将结合节能减排这一热点问题，使用回归拟合预测等经典数学方法，从一个更加理性的角度逐步推导得出新型节能汽车的兴起能为我国带来约合人民币3.5万亿元的石油经济效益这一结论，旨在帮助决策者更好地抓住智能汽车兴起这一机遇，制定可持续发展与节能减排的战略需要标准，创建民族品牌，节约资源，改善环境。

[关键词]智能汽车；节能减排；石油经济

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

1 引 言

年前，苹果公司被曝正在研究新型智能汽车iCar，准备进军汽车市场。作为科技时尚的领军企业，这一消息或许预示着智能汽车时代的到来。除了激光测距仪、视频摄像头、车载雷达、传感器等获得环境感知和识别能力的智能设备之外，智能汽车大多采用电驱动、混合驱动等节能技术。2011年第六届中国智能交通年会上，通用展位展出的EN-V[1]概念车可以实现零污染零排放；2013年年底广汽WITSTAR[2]概念车亮相，该款汽车搭载增程式电驱动动力总成，能用极低的油耗输出较大的动力。

站在经济学的角度上，智能汽车的兴起将意味着更少的油耗及更清洁的环境，这一点与世界节能减排潮流以及我国的可持续发展战略不谋而合。本文将结合T.M.I.Mahlia等人所使用的数学模型，站在一个更加理性的角度测度智能汽车与其新的节能标准将为我国节省多少石油资源，从而为决策者提供更多地依据。

2 量化分析过程

本文所用的模型主要通过三个步骤测度智能汽车潮流能够带来的汽油节约量及其经济效益。首先通过历年的数据回归、估计未来20年我国汽车总量的变化；接着通过调查所得数据得出我国汽车汽油使用效率的自然增长率；最后计算扣除自然增长率后，智能汽车能潮流能为我国带来多少石油经济效益。在最后的计算中，本文分别假设智能汽车的汽油使用效率较之传统车分别提升10%，20%，30%，40%，用于测度不同情况下的节油数量，同时也便于进行灵敏度检查。

2.1 汽车数量的回归及预测

在这里，我们采用回归模型对未来20年我国汽车数量进行预测。根据Klienbau[3]以及Makridakis et al[4]的研究，汽车数量的预测可以使用公式（1）来进行回归和预测（其中Y为汽车数量，单位万辆，X为年份）。2000年至2013年我国的汽车数量可以从国家统计局数据库获取。

此回归可决系数为0.99，拟合效果非常好。考虑到我国中西部地区的汽车数量仍然存在较大的发展空间，我们采用公式（2）预测未来20年我国汽车总量。从预测结果可以看出，我国汽车总数在未来20年中还将不断增长，2034年汽车总数将达到83731.89万辆，这些估计数据将为接下來计算总的汽油节约量提供基础。

2.2 汽车节能技术进步的自然增长率

随着汽车产业的发展，哪怕没有智能汽车产业的介入，节能技术也会不断进步。我们将这一节能技术的缓慢进步速率定义为AEI——汽车节能技术进步的自然增长率。根据调查数据及T.M.I.Mahli[5]等人的研究，这一自然增长率约为1.5%。

2.3 节油量的计算

（1）基准年我国汽车的汽油使用效率——BFC

定义2014年为基准年，即新型节能车的节能效果都与2014年的汽油利用率进行比较。基准年我国汽车的汽油使用效率定义为2014年每辆汽车平均行驶的总里程数除以每辆汽车的平均年油耗，如公式（3）所示。

BFC=U0E0（3）

（2）智能汽车的汽油使用效率——NFC及平均汽油使用效率——AFC

智能汽车由于采用电驱动或混合驱动，将拉低所有汽车的平均油耗。换言之，每升汽油将支持更多的汽车行驶里程。我们在此引入智能汽车的汽油使用效率NFC及所有汽车的平均汽油使用效率AFC两个概念。所有汽车的平均汽油使用效率将取决于智能汽车所占的市场比重，这里我们假设从2015开始智能汽车所占的市场比重每年提高10%，其上限为70%，见公式（4）和（5）。NFC=BFC（1+η）（4）

AFCi=i×NFC+（10-i）BFC10（i<7）

7×NFC+3×BFC10（i≥7）（5）

（3）单位汽油节约量——IFS

单位汽油节约量为智能汽车发行后的市场平均油耗于基准年的市场平均油耗之差，其表示的是每公里的平均节油量，见公式（6）。

IFS=1AFC-1BFC（6）

（4）第i年的汽车净增量

第i年的汽车净增量为相邻两年预测汽车总数之差，见公式（7）。

Shi=Nai-Nai-1（7）

（5）第i年的调整系数

由于汽车节能技术的提升存在自然增长率，实际节油量应该是智能汽车的节油总量与自然增长状态下的节油量之差。在此，我们使用一个由1递减到0的调整系数反映这一事实，见公式（8）。

SFi=1-（i×AEIη）（8）

（6）每辆车每年的实际节油量——UFS

在知道了单位汽油节约量和调整系数之后，我们可以得出每辆车每年的实际节油量。其值应该等于单位节油量，每辆车的年平均行驶里程与调整系数三者的乘积，见公式（9）。

UFSi=SFi×IFSi×MAVG（9）

（7）汽车存活系数——SSF

由于汽车存在使用寿命，我们需要一个调整系数SSF来反映汽车报废这一事实。根据Mahlia et al[6]的研究：在汽车使用总寿命2/3的年限内，我们规定SSF为100%，随后的年份内的SSF使用下式进行计算，见公式（10）。

SSFi=1-i-2L32L3（10）

（8）第i年的新型车总量——AS

接下来，我们计算第i年的智能汽车总量，用于作为直接计算最终节油量的基数。其值应为第i年汽车的净增数与汽车存活系数的乘积加上上一年的智能汽车总量，见公式（11）。

ASi=（Shi×SSFi）+ASi-1（11）

（9）计算年节油量

上述各算式做好鋪垫之后，我们可以用智能汽车的总量乘以每辆车每年的实际节油量得到我们需要的最终结果，见公式（12）。

ESi=ASi×UFSi（12）

代入相关数据后，所得的结果见下图。假设2015年智能汽车开始大规模进入市场，分别分析其节油技术所带来的汽油节约量为10%，20%，30%，40%时的情况。可以看出由于自然增长率的存在，节油技术仅在一段时间内带来实际的汽油节约，且新的节油技术所带来的节油效果越显著，这一有效期越长。

不同节能技术下的节油量

3 结 论

智能汽车潮流将为我们节约数量巨大的石油资源。本研究显示，如果智能汽车的节油技术能使每辆车的平均油耗减少10%，在未来的5年内我国共可以节约6750920吨汽油。若每辆车的平均油耗减少40%，在未来的20年内共可节油60128万吨。如果按每升5.8元进行计算，这相当于节省了约3.5万亿元人民币。同时，新的节能技术也将减少碳排放量，从而减少对环境的污染，这一效应不仅能为我们带来更多的环境经济效益，更是可持续发展与节能减排的战略需要。希望本研究能够帮助决策者更好地抓住智能汽车兴起这一机遇，创建民族品牌，节约资源，改善环境，为经济发展与人民生活质量的提高提供助力。

参考文献：

[1]吴志，低碳出行——EN-V概念车[J].地理教育，2011（5）.

[2]机经，国产无人驾驶汽车首次亮相[J].军民两用技术与产品，2015（1）.

[3]Klienbaum DG，Applied regression analysis and other multivariable methods.New York：ITP，1998.

[4]Makridakis S，Wheelwright SC，Hyndman RG.Forecasting：methods and applications[M].New York：Wiley，1998.

[5]T.M.I.Mahlia，K.V.Wong，Damon Honnery，M.H.Hasan Sensitivity analysis of potential fuel savings by implementation of fuel economy standards for motorcycle[J].Clean Techn Environ Policy，2014（6）：175-182.

[6]Mahlia T，Masjuki H，Choudhury I.Theory of energy efficiency standards and labels.Energy Convers Manag，2002（43）：743-761.