电动汽车发展状况评价研究

李泽森+赵贝贝+李晶晶

摘 要：电动汽车代表未来汽车发展的方向，其发展状况对我国的节能减排和能源安全都有着重要的意义。为明确各类型电动汽车的发展状况，基于改进TOPSIS法对电动汽车发展状况进行全面、科学地评价研究。首先建立了各类型电动汽车发展状况评价指标体系；然后利用层次分析法（AHP法）和熵权法对各指标的权重进行了确定；最后构建了基于累计前景理论—TOPSIS法的评价模型，并对实例进行了分析评估，验证了模型的可行性与可靠性。通过系统、准确、科学地分析各类型电动汽车的发展状况，对促进我国电动汽车的健康发展具有重要意义。

关键词：电动汽车；累计前景理论；TOPSIS；层次分析法；熵权法

中图分类号：F27

文献标识码：A

doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2017.03.033

0 引言

随着经济社会的发展，建设生态文明、实现可持续发展，已成为当今世界的重要共识。发展清洁能源、确保能源安全、缓解环境问题，成为目前能源革命的重要内容。电动汽车具有可靠、环保、无污染的特点，自其产生以来就受到社会各界的广泛关注。世界主要汽车生产国都把大力发展新能源汽车作为提高产业竞争能力、保持经济社会可持续发展的重要措施。对于中国汽车行业，电动汽车的发展有着更重要的意义。电动汽车作为新能源汽车的典型代表，是未来汽车行业的发展方向，将有力促进我国经济增长，也是我国汽车行业重要的战略调整。发展奠定汽车有助于我国的节能减排事业，同时还能够起到保障能源安全的作用，有助于加快建设“两型社会”，也有利于调整我国汽车产业结构，进而实现我国汽车产业的快速发展。同时，它对扩大内需，加快转变我国的经济增长模式，提高经济的长期竞争力都具有重要意义。对此，以综合评估的方式来研究电动汽车的发展情况有助于促进电动汽车行业的健康发展。

目前，国内外学者对电动汽车已有一定的研究。施晓清，李笑诺等在全面总结现有电动汽车节能减排研究成果的基础上，研究了电动汽车的节能减排因子的影响因素，通过以改进后的燃料碳排放模型来对电动汽车的碳排放及其减排潜力进行分析。张敏，张建华等根据电动汽车电能供给及污染物排放过程，设计了计及电网侧及车辆本身的综合评价指标，以细致量化电动汽车入网方案在污染物以及温室气体排放方面的环境影响。陈明，郭立新选择最高车速、加速能力等指标构建了应用于纯电动汽车动力性经济性综合评价的指标体系，建立了基于TOPSIS的综合评价模型。范建磊，刘君利用投影寻踪理论将多个评价指标投影为综合评价指标，采用量子粒子群优化算法找到最佳投影方向，根据最佳投影值及等级函数关系得到电动汽车充电桩的综合评价模型。LiSu-hua采用层次分析法建立了用于新能源汽车评价体系，可用于评价纯电动汽车等在内的共九种新能源汽车。Xingping Zhang等提出基于系统动力学模型电动汽车收益评价机制，该模型包括电动汽车利益相关者和充电站的生命周期净收入效益评价。

通过文献综述可知，国内外对于电动汽车以及综合评价的研究已经具有一定的理论基础，但对电动汽车整体的评价较为缺乏。本文将建立电动汽车的发展评价指标体系，采用AHP和熵权法计算指标权重，并提出前景理论与TOPSIS法相结合的评价模型对电动汽车发展进行综合评价，有助于促进电动汽车的发展。

1 电动汽车发展状况评价指标建立

在对电动汽车运行影响因素分析的基础上，本文将从技术性、社会性和经济性三个方面选取电动汽车发展综合评价指标，以全面系统地反映各类型电动汽车的发展态势。综合发展五维指标的内涵如下：

（1）规模扩张：各类电动汽车在单位时间内的产量，它反映了各类电动汽车一定时间段内的产能发展力。

（2）基础建设：各类电动汽车在一定地区内的发展与充电桩、能源等基础建设密切相关，其主要体现各类电动汽车将来一段时间发展过程中地区基础建设的支持度

（3）经济动力：各类电动汽车在发展过程中参考其生产和发展成本后，一定时间内的销售利润以及有关专家对各类电动汽车今后一段时期销售额的预期指标数据，它能反映出各类电动汽车现阶段及将来一段時期的发展盈利能力。

（4）环境保护：一方面考虑各类电动汽车污染与温室气体排放的比较数据，另一方面考虑的是政府营造的政策环境对各类电动汽车发展力的影响。

（5）科学技术：类电动汽车时所拥有的不同技术优势以及其技术成熟度对该类电动汽车今后发展的牵引和带动力。

2 基于改进TOPSIS法的综合评价模型

TOPSIS法（理想解法）是基于各方案与理想解的接近程度进行排序的方法，该方法可以充分利用原始数据的信息。文中在TOPSIS法的基础上，提出了一种基于累积前景理论-TOPSIS的评价模型，实现较为科学、客观地对各类电动汽车发展进行综合评价。

2.1 累积前景理论

为解决阿莱斯与埃尔斯伯格悖论，Kahneman等人在吸取Simon提出的“有限理性原则”思想上，通过广泛观察和全面研究在不确定情况下的个体决策行为，20世纪70年代末提出了前景理论。然而，随着研究的深入，学者们逐渐发现前景理论存在一些比较明显的问题。为避免违背随机优势，Kahneman等人在前景理论的基础上上结合了容量概率，提出了累积前景理论。

累积前景理论的核心是前景价值，是由价值函数和决策权重函数共同决定，具体表达式为：

式中，x为决策值与参考点的数值差，x>0则代表决策相对是收益的，x<0表示相反情况；为损失敏感性递减系数；θ为损失规避系数，其值越小表示决策者对损失越不敏感，反之，则说明决策者对损失越敏感。和为收益态度系数和损失态度系数。

2.2 权重的确定

本文将采用AHP和熵权法相结合的权重确定方法计算指标权重，将主观赋权法及客观赋权法有效结合，使评价对象指标的权重更加准确、科学、合理。

2.2.1 层次分析法确定权重

层次分析法是一种系统分析方法，使决策者可以系统全面、数学化地处理复杂决策对象。采用这种方法可以分解复杂的问题，形成有序的递阶层次构，并确定各因素的相对重要性。其基本步骤如下：

（1）构造指标体系中影响上一级每个指标的同级指标两两比较的判断矩阵。设受上一级指标支配的下级指标个数为n个，则判断矩阵为：

式（5）中，aii的数值根据相应的标度方法进行确定，用1，3，5，7，9分别表示按照相关专家分析，两个指标相比，前者与后者同等重要、较重要、重要、很重要、非常重要；而2，4，6，8表示上述相邻判断的中间值。

（2）通过对矩阵的最大特征值进行判定，同时对其一致性矩阵实施检验。加入后者通过检验了，这就说明特征向量中的各个分量代表的是各个指标相对特定指标的相对重要性，才计算后得到各指标权重。

（3）在上述计算处理中权重从下到上相乘，即可得到各指标权重w。

2.2.2 熵权法确定权重

熵权法进行权重技术是根据信息论的思想，按照各指标所提供的信息量的大小来确定指标权重。基于信息论基本概念可以知道，信息熵是衡量系统无序程度的一种度量方法。如果指标变化程度较大，其信息熵越小，则指标提供的信息量越大，该指标的权重越大；指标值的变化程度较小，信息熵较大，则指标提供的信息量较小，对指标权重较小。因此，根据指标值的变化程度，应用信息熵这个方法来计算各个指标的权重。其计算步骤如下：

假设评价指标共m个，项目的供选择方案有n个，则指标决策矩阵为X=（xij）n×m。由于各评价指标的量纲和类型不同，难以直接进行比较，对决策矩阵需要进行无量纲化处理，无量纲化之后得到的决策矩阵为Y=（yij）n×m。

根据熵的极值性，把上式标准化，得到表征指标评价重要度的熵：

2.3 算法步骤

将累积前景理论在TOPSIS法的应用不仅可以克服传统方法的主观性问题，还可以使评价结果更加直接明了，便于人们的理解。因此，本文将采用累积前景理论对电动汽车的发展进行评价，保证所得评价结果的科学性、合理性、准确性。基本流程如下：

第一步，建立相应的电动汽车发展评价指标体系，采用专家打分的方式得到原始数据，并对原始数据进行预处理。

第二步，采用基于AHP—熵权法获取指标权重的基础上，根据前景理论的权重函数求得各指标的评价权重。

第三步，根据前景理论价值函数的计算方法，得到二级指标的前景值，具体公式如（2）所示。依据确定好的权重函数和价值函数，对前景矩阵进行加权，进而得到加权前景矩阵。

3 算例分析

选取油电混合动力、可充电式混合动力、纯电动、氢燃料电池四类具有典型代表性的电动汽车进行综合评价。部分数据来源于中国汽车产业发展报告以及中国交通统计年鉴。对进行数据预处理后，得到评价矩阵。

3.1 确定权重

根据AHP-熵权法权重确定方法可计算出每一个指标的权重值，本文采用SD软件和MATLAB进行计算，结果见表2。

3.2 评价结果

根据上述模型步骤，得到各类型电动汽车发展的综合评价结果。油电混合动力汽车在规模扩张、基础建设、经济动力、环境保护方面具有较大的优势，技术也相对成熟，因此发展状态的最好。纯电动汽车的经济动力优势较大，充电桩建设也在逐步扩大中，发展态势仅次于油电混合动力汽车。氢气燃料汽车是将来最有希望的交通工具之一，氢燃料电池汽车规模扩张较快，经济动力较强，排名相对较后。可充电式混合动力汽车综合发展水平较低，处于最差的位置。

4 结束语

本文从各类型电动汽车发展状态进行分析，首先建立了从规模扩张、基础建设、经济动力、环境保护、科学技术五个维度考虑的评价指标体系，为电动汽车发展评价提供了良好的基础。其次将AHP和熵权法相结合，将主观赋权法及客观赋权法有效结合，使评价对象指标的权重更加准确、科学、合理。最后，将累积前景理论运用到TOPSIS法中，建立了累积前景-TOPSIS评价模型，并通过实例计算验证了指标体系与评价模型的有效性与实用性。

电动汽车是未来汽车行业的发展方向，也关系着我国环保事业和能源安全，而本文所提出电动汽车发展评价指标和方法可以很好地应用于该领域，为电动汽车的发展规划提供决策依据。

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