基于结构方程模型的山东省纯电动公交车发展影响因素的实证研究

李洪伟，杨彩丽，陶　敏

(山东科技大学 经济管理学院，山东 青岛 266590)



基于结构方程模型的山东省纯电动公交车发展影响因素的实证研究

李洪伟，杨彩丽，陶敏

(山东科技大学 经济管理学院，山东 青岛 266590)

摘要：通过对山东省17个地市的340名公交公司及充换电站从业人员和政府相关人员进行问卷调查，利用因子分析提取了技术标准与研发、电站运营效率、基础设施、电池性能和产业政策5个因子，构建影响纯电动公交车发展影响因素的结构方程模型，并验证各因子对纯电动公交车发展的影响及其之间的相互作用路径。研究表明，电站运营效率、基础设施、电池性能对纯电动公交车发展有显著正向影响，技术标准与研发对纯电动公交车发展影响不显著，但通过电站运营效率和电池性能间接影响其发展，产业政策通过基础设施和电站运营效率间接影响纯电动公交发展。这些研究结论也反映了我国纯电动公交车发展的制约因素之间的关系。

关键词：纯电动公交车；因子分析法；结构方程模型；影响因素

一、引言

低碳经济时代下，纯电动汽车被认为是从根本上提高能源安全、减少温室气体排放的重要手段，而公交车作为我国城市目前最主要的交通工具，其尾气污染已经占到了汽车尾气污染的40%以上。因此，推广纯电动公交车将是解决能源危机和尾气污染问题的有效途径，也得到世界各国政府的重视，成为国内外学者研究的热点之一。我国“十二五”规划把电动汽车产业定为重点扶持产业，国家电网、南方电网等也都在积极参与投资建设充换电站基础设施，但是目前各地发展实际表明纯电动公交在城市公交体系中所占比例较低，其发展情况与全面打造绿色公交体系的目标相距甚远，迫切需要系统探究其发展的制约因素，推动纯电动公交及电动汽车的快速发展。

诸多学者对纯电动公交车进行了广泛的调查与研究。Mike Salisbury等总结出发展纯电动公交车具有可观的经济、环境和社会效益。[1-4]基于国家电网力推的“换电为主、插充为辅、集中充电、统一配送”能源补给模式，周逢权、刘潇潇等对充换电站的运营模式及影响因素进行了分析，[5,6]高赐威、张昌华构建了电池组需求规划模型解决换电模式下的电池储备问题，[7,8]这些研究为发展纯电动公交车提供了良好的理论依据，但对于其发展影响因素的研究较少。李光通过结构方程模型研究发现电动汽车产业化发展很大程度上有赖于技术成熟度和国家政策两方面问题的解决；[9]杨婕分析认为产业政策是电动汽车规模化发展的必要保障；[10]徐国虎对新能源汽车的购买决策影响因素进行了分析，总结出售后服务、购置成本、汽车品质、使用能耗和周围环境是影响其消费需求的五大因子。[11]李小楠指出技术问题是影响消费者选择电动汽车的首要问题，其次是价格和续驶里程。[12]Gordon Ewing和Axsen研究发现新能源汽车的操作性能、续驶里程和能源补给制约着消费者的购买行为。[13,14]可见，现有研究从不同角度对电动汽车的发展及消费因素进行了分析，但尚未形成统一的因素界定，也缺乏针对纯电动公交车影响因素的研究。

纯电动公交车发展相对缓慢，其背后深度原因以及相互作用关系的研究成果相对较少，难以定量揭示影响其发展的关键因素及深层次原因。因此，本文对山东省17地市纯电动公交车发展进行广泛的实地调查，收集相关数据与资料，借助SPSS18.0和AMOS 17.0软件系统挖掘影响纯电动公交车发展的关键因素，提出影响纯电动公交车发展的理论假设并构建概念模型，运用结构方程模型验证理论假设和概念模型的正确性，并分析各因素对纯电动公交车发展的影响路径和效果。

二、纯电动公交车发展影响因素与理论假设

(一)纯电动公交车发展影响因素的获取

考虑到现阶段纯电动公交车的发展实际，邀请了10名政府相关部门人员、10名公交公司及充换电站工作人员对纯电动公交车发展的影响因素进行描述，共收集114个条目。课题组依据相关研究成果进行反复筛选与增减，最终得到55个题项，用于设计纯电动公交车发展的关键影响因素调查问卷。问卷题目采用5点Likert量表(1到5分别表示“非常不同意”到“非常同意”)，要求回答者判断各题项对纯电动公交车发展的影响程度。为提高问卷的有效性，选取山东青岛、济南、日照、淄博等纯电动公交车运行重点城市为主要调研地，以公交公司、充换电站工作人员和政府相关人员为调查对象，共发放问卷340份，回收335份，回收率98.5%，剔除无效问卷7份，得到有效问卷328份，有效问卷率为97.9%。

表1　影响公因子及其信度检验结果

利用SPSS18.0对所获数据进行信度检验和因子分析，其中Cronbach’s α信度系数为0.886，表明问卷具有较高的可信度，KMO值为0.851，大于0.6，表明适合进行因子分析，进而提取技术标准与研发、电站运营效率、基础设施、电池性能和产业政策5个主因子，各因子信度值均在0.5以上，如表1所示。

(二)影响因素的理论假设

能源供给是电动汽车发展中的重要环节，《节能与新能源汽车产业发展规划》(2012-2020年)也强调了对电池技术的研究创新，但电池续航能力和寿命衰减严重的问题一直困扰着多地纯电动公交车的运行，其发展速度相对缓慢。陈武指出纯电动公交车运行时间较短，相应的整车、零部件技术标准以及电池管理系统等车辆维护保养标准尚未建立和完善，技术标准的缺失造成纯电动公交车技术管理上的不便，同时也不利于其推广和发展。[15]换电能源补给模式下，充换电站成为纯电动公交车运行的重要基地，如何在保证经济性的同时满足车辆换电需求，确定最佳电池组需求规划，提高换电机器人的工作效率以缩短电池更换时间，以及建立完善的充换电服务网络运营管理系统，搭建实时监控、精准管理的信息化平台，都需要创新与科技的支撑。因此提出假设：

H1：技术标准与研发与电池性能正相关。

H2：技术标准与研发与电站运营效率正相关。

H3：技术标准与研发与纯电动公交车发展正相关。

充换电站是电动公交运行的重要后备基地，关乎区内公交的能源补给、电池和车辆维护以及充换电设施的运营监控管理，同时也是一种新型的电力负荷，影响整个区域的电力安全，[16]不适应电动公交运行特点的充电方案将造成区内公交调度的困难，甚至会因换电站供电负荷过大而威胁电网的健康运行。因此我们假设：

H4：电站运营效率与纯电动公交车发展正相关。

便捷的充电设备网络对电动公交车的成功推广至关重要，[17,18]然而受到续航里程的限制，纯电动公交车在运行中对基础设施依赖性较高，往往需要依据充电站制定车辆运行线路，但公交公司不具备建设基础设施的能力，使纯电动公交发展受到了很大限制。[19]虽然国家电网、南方电网、中石化等都在积极参与充电设施建设，但由于占地面积大、投资大，目前我国纯电动汽车能源供给基础设施建设仍相对落后。[20]据此，我们提出假设：

H5：基础设施与纯电动公交车发展正相关。

纯电动公交车存在电池衰减、电池高温等问题，其寿命一般在3-4年之间，在车辆8年左右的使用期间内需更换电池3-4次，高昂的电池更换成本会对公交公司运行纯电动公交带来巨大的负担。而2010年国际气候组织对电动汽车发展影响因素的调研结果表明，电池技术是首要因素，其次是充电基础设施。据此我们提出假设：

H6：电池性能与纯电动公交车发展正相关。

产业政策是引导、保障和促进新能源汽车产业健康发展的重要手段，[21]现阶段受技术、配套设施等限制，纯电动公交产业发展的市场化机制尚未形成，很大程度上需要依赖于政府的财政补贴。公交公司引进纯电动公交可享受国家和地方政府的双重资金补贴，大大降低了购车成本。符贵兴指出政府应承担支持建设基础设施的主要责任，[22]事实上，各级政府也都在积极与电力集团、石化企业等进行战略合作，建设并完善充换电站的配套网络建设，因此提出假设：

H7：产业政策与基础设施正相关。

H8：产业政策与电站运营效率正相关。

H9：产业政策与纯电动公交车发展正相关。

三、结构方程模型的构建与检验

(一)模型的构建

根据理论假设，构建纯电动公交车发展的影响因子之间的相互作用关系模型，如图1所示，选取产业政策、技术标准与研发为外生潜变量，运营效率、基础设施、电池性能和纯电动公交车发展为内生潜变量。

(二)模型检验

利用AMOS17.0进行数据拟合并检验结构方程模型，以极大似然法(Maximum Likelihood)为模型的估计方法，经过反复比较修正，对模型中各因子之间的关系进行验证，得到主要的拟合优度评价指标如表2所示。各项拟合指标均达到相关要求，表明模型拟合效果较好。模型的路径参数估计如表3所示，纯电动公交车发展影响因素之间的关系如图2所示。

图1　纯电动公交车发展影响因素间的作用关系路径图

(三)研究假设的验证

检验发现，各观测变量对其相应因子的路径影响显著。根据表3可得，产业政策对基础设施和电站运营具有正向显著的影响；技术标准与研发对电池性能和电站运营具有正向显著影响；电站运营对纯电动公交车发展正向影响显著；电池性能和基础设施对纯电动公交车发展具有正向显著的影响；技术标准与研发对纯电动公交车发展的影响是不显著的，但可以通过电池性能和电站运营间接影响纯电动公交车的发展。在纯电动公交车发展影响因素的关系图中，实线表示路径影响显著，虚线表示路径影响不显著，如图2所示。综上所述，本文构建的结构方程模型基本能体现纯电动公交车发展影响因素之间关系的现状。

表2　模型拟合指数值

表3　模型的路径参数估计

注：***表示在0.001水平下显著

四、纯电动公交车发展影响因素的路径分析

(1)技术标准与研发对电池性能(H1)和电站运营效率(H2)的影响路径得到验证，而对纯电动公交车发展的影响路径(H3)未得到验证。技术标准与研发不能直接推进纯电动公交车的发展，但可通过影响电池性能和电站运营效率间接作用于纯电动公交车发展。当其他条件不变时，技术标准与研发每提升1个单位，电池性能和电站运营效率将分别直接提升0.492和0.439个单位，表明加强企业、高校科研院所的合作，推进技术突破和人才培养，不断完善相关技术标准对于提高电池性能和充换电站的运作效率，进而推进纯电动公交车的高效运行将有显著效果，这与当前纯电动公交车需频繁换电和换电效率较低是限制其发展的两大重要因素的现实相符合。

(2)电站运营效率对纯电动公交车发展的影响路径(H4)得到验证，影响路径系数为0.432，说明电站运营效率对纯电动公交车发展影响较大。其中电池更换操作流程效率和充换电站智能化管理两个因素对电站运营效率的影响较大，每辆公交车彻底更换电池至驶出换电站需10-12分钟，电站的运营效率是当前影响纯电动公交车发展的重要因素。

(3)基础设施对纯电动公交车发展的影响路径(H5)得到验证，表明充换电站等基础设施是纯电动公交车快速发展的基础保障。在电动汽车发展的初期阶段，建设资金大、技术要求高以及土地规划等问题的存在，使得充换电站分布范围较小，区内纯电动公交车需集中到特定电站进行车辆维护和电池更换，加大车辆调度的难度和电池更换的不便性，不利于纯电动公交车的快速高效运行。

图2　结构方程模型标准化分析路径关系图

(4)电池性能对纯电动公交车发展的影响路径(H6)得到验证，电池续航里程短和电池寿命衰减严重是影响电池性能的重要因素，影响路径的验证表明电池性能的提高将直接促进纯电动公交车的发展，因此需要加紧技术研发，着力推进电池续航能力的提升和寿命周期的扩展。

(5)产业政策对基础设施(H7)和电站运营效率(H8)的影响路径得到验证。政策一直是产业发展强有力的助推器，产业政策对基础设施的影响最大，路径系数为0.783，说明产业政策对于充换电站基础设施的建设与发展有着至关重要的作用，需要政府加大对纯电动公交车的扶持力度，包括资金、技术、土地规划和其他相关政策，合理布局充换电站基础设施，为纯电动公交发展提供基础支撑。

由表3可得，各个因子中电站运营效率对纯电动公交车发展影响最大，其次是电池性能和基础设施，而电站运营效率很大程度上又受产业政策和技术标准与研发的影响，促进纯电动公交车发展可以从两方面入手：一方面，进一步完善并加强纯电动汽车的政策扶持力度，财政补贴降低纯电动公交运营成本外，还应多管齐下，加快充换电站及相关配套设施的布局建设，为纯电动公交车发展提供必需的基础保障；另一方面，完善技术研发体系，健全相关技术标准体系的建设，整合电动汽车关联企业、高校和科研院所的优势资源，致力于电池性能和电站运营效率的提高，以技术突破促进纯电动公交车发展。

五、促进山东省纯电动公交车发展的对策

(一)加大对纯电动公交车的产业扶持力度

第一，完善扶持政策，拓宽扶持范围。在电动汽车推广的初期阶段，完全的市场化机制尚未形成，推广纯电动公交车必须依赖于政府的辅助和支持。因此地方政府首先要积极响应国家的各项新能源汽发展规划，鼓励并支持纯电动公交的发展。其次要结合地方实际制定相应的补贴和扶持办法，这对于推动当地纯电动公交车发展，形成自己独特的竞争优势至关重要。山东省是低速电动汽车产业的集聚地，应当充分利用已有的优势资源，启动重点项目、设立专项扶持资金，支持纯电动公交车的技术研发工程，激励并实现低端创新向高端创新的转移，同时适当补贴整车生产和零配件企业。再者，拓宽政策优惠范围，填补税收、使用到报废等环节的政策空缺，合理分配扶持资金，实现从研发、生产、市场推广到售后和回收的涵盖产业链的政策扶持，使纯电动公交车能够享受更大的优惠空间。

第二，积极规划，加快完善基础设施等配套体系。将充换电设施纳入城市发展规划和土地规划之中，依托原有的加油站网络并结合在交通枢纽地集中建设的方式，进行充换电设施建设，尽快扩充换电站的网络覆盖面，以满足纯电动公交和电动汽车的发展需要。

(二)全面提高纯电动公交车运行效率

第一，实现充换电站的智能化高效管理。在目前有限的充换电站条件下，提高人员管理、充电换电、车辆调度、维修和保养的有效性，对促进纯电动公交的高效率运行尤为重要。因此，要以青岛薛家岛充换电站为借鉴，加强智能服务建设，搭建充电管理、物流配送、客户服务、计价计费等信息化平台，依据地区纯电动公交数量和分布，制定合理的电池组需求规划和物流配送体系，探索更为高效的电池更换技术和回收管理模式，并加强应急预案机制建设，通过智能终端服务全面提高充换电站的车辆管理和运营效率。

第二，建立健全纯电动公交车辆技术和相关人员从业资质标准及管理培训机制。首先，纯电动公交车的车辆技术构成和各项运营系统都与燃油公交存在较大差异，亟须国家和行业技术标准委员会对主要零部件、电池管理系统、电机驱动和制动能量回收等系统建立统一明确的标准体系；其次，针对纯电动公交车特点，建立车辆检车维修、电池保养等相关人员的操作资质规范，确保所有人员持证上岗；最后，公交公司应加强驾驶员及车辆例保例检员培训，使其具备维护纯电动公交车的安全性能和应对紧急车辆安全事故所需的基本技能和素质。

第三，优化车辆调度方案。公交车的区域调度问题一直是公交领域的热点和难点问题。结合国内外已有的车辆调度模型，开发适合区域特点的，满足现有充换电站和车辆水平的优化调度算法，合理安排纯电动公交车的调度方案，解决山东省普遍存在的换电速度慢和因充换电站数量少导致的部分纯电动公交集中等待换电的问题。

(三)推进官产学研结合实践

目前山东省在纯电动公交车整车和关键零部件的自主研发和产能上都尚未实现较大突破。推进官产学研结合就是要求电动汽车以及零部件企业配合政府规划，借助政府补贴并结合自身优势，与高校和科研机构进行战略合作，以市场要求为导向，培养电池技术、整车性能、电控系统等方面的专业化人才，实现技术水平的大幅提高，以技术突破推动产能增长。在企业打造竞争实力的过程中需正视山东省缺乏电动汽车重大专项分工单位的现实，适当引进，集中攻关，发挥已有纯电动公交成功生产和运营经验的企业，如临沂沂星、东营易威等企业的示范带头作用，充分集合唐骏等自有电动汽车生产企业和省内高校科研机构力量，推进人才培养和技术开发，以产学研结合促进理论与实践相结合，促进纯电动公交车研发、生产、推广的自主性形成。

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(责任编辑：魏霄)

Influencing Factors Analysis of the Development of Pure Electric Buses in Shandong Province Based on Structural Equation Modeling

LI Hongwei，YANG Caili，TAO Min

(CollegeofEconomicsandManagement,ShandongUniversityofScienceandTechnology,Qingdao266510,China)

Abstract:According to the survey of 340 practitioners from 17 cities in Shandong Province,technical standard and R&D,operating efficiency of charge stations,infrastructure,battery performance and industrial policy are selected as the five common influencing factors of the development of pure electric buses by factor analysis.And then,the structural equation modeling(SEM)of the development of pure electric buses is built to test their influence on the development of pure electric buses and the influencing paths among them.The result shows that:(1) operating efficiency of charge stations,infrastructure and battery performance have significantly positive correlations with the development of pure electric buses;(2) the correlation between technical standard and R&D and the development of pure electric buses is insignificant,but it can influence pure electric buses through operating efficiency of charge stations and battery performance;(3) through industrial infrastructure and operating efficiency of charge stations,industrial policy can influence the development of pure electric buses indirectly.These results also reflect the relationship between the factors which are influencing the development of pure electric buses in China.

Key words:pure electric buses;factor analysis method;structural equation modeling (SEM);influencing factors

收稿日期：2015-10-23

基金项目：青岛市社科规划项目“青岛市纯电动公交车发展的影响因素及其实证研究”(QDSKL130424)；青岛市双百调研工程课题“青岛市纯电动汽车普及推广的系统动力机制实证研究“(2011-B-19)

作者简介：李洪伟(1975—)，男，山东苍山人，山东科技大学经济管理学院副教授，博士.

中图分类号：F570.71

文献标识码：A

文章编号：1008-7699(2016)02-0046-07