基于价值传递关系的氢燃料电池汽车产业GERT网络模型研究

薛雨淳 刘全 赵振东 辛江慧 张海涛

摘 要：氢燃料电池汽车产业作为江苏“产业强链”50条重点产业链之一，江苏省政府对其极为重视，但依旧面临着一些亟待解决的问题。本文为探究氢燃料电池汽车产业链上各企业之间的价值传递关系，基于调研数据构建了一种基于资源与价值传递关系的氢燃料电池汽车产业GERT网络模型，并对其进行计算分析，为江苏省有关部门的宏观调控提供有效的定量支持。研究结果表明：若政府选择该产业链上某一类型企业进行政策扶持时，建议优先选择燃料电池关键部件制造商；若政府选择价值参数（生产成本、技术研发投入、人力成本）其中之一进行政策扶持时，建议优先选择生产成本。

关键词：燃料电池汽车 GERT网络 政策优选

Abstract：As one of the 50 key industrial chains of Jiangsu's “strong industrial chain”， the hydrogen fuel cell vehicle industry attaches great importance to it， but it still faces some urgent problems to be solved. In order to explore the value transfer relationship between enterprises in the hydrogen fuel cell vehicle industry chain， this paper constructs a GERT network model of hydrogen fuel cell vehicle industry based on the relationship between resources and value transfer based on the survey data， and calculates and analyzes it， so as to provide effective quantitative support for the macro-control of relevant departments in Jiangsu Province. The results show that if the government chooses a certain type of enterprise in the industry chain for policy support， it is recommended to give priority to the manufacturer of key components of fuel cells; If the government chooses one of the value parameters （production cost， technology R&D investment， labor cost） for policy support， it is recommended to give priority to production cost.

Key words：fuel cell vehicles; GERT Network; Policy Preferred

1 引言

邁入21世纪以来，环境污染和化石能源即将枯竭的问题一直困扰着人们[1-2]。氢燃料电池汽车通过电化学反应产生电能。其使用过程中产物只有水且零尾气排放，所以具有非常好的环保性能[3-4]，因此氢燃料电池汽车成为现代人们出行最好的方式之一。

企业是国民经济的主体，国家要发展低碳经济，主要靠企业来落实和实施[5]。在种种政策指导下，江苏省推动氢燃料电池汽车产业链及产业链上企业发展的形势日益紧迫，虽然氢燃料电池汽车产业链已经成为江苏“产业强链”50条重点产业链之一[6]，但仍存在不少迫在眉睫的问题，总结为以下三点[7-9]：（1）对政策依赖性较强。（2）关键零部件技术不成熟。（3）各项成本过高。

对于我国而言，氢燃料电池汽车产业仍处于产业初期，技术和设备皆不够完善，但已经有意识地寻求发展之路。而目前为止，国内外学者很少有对氢燃料电池汽车产业的价值传递关系进行研究。因此，为探索氢燃料电池汽车产业间的价值传递关系，本文深入分析现有政策和文献资料并基于调研数据构建了一种基于价值传递关系的氢燃料电池汽车产业GERT网络模型，以此来研究氢燃料电池汽车产业链上各企业之间的价值传递关系，通过数值实验分析产业价值增值的内在机理，为政府制定科学合理的产业政策提供借鉴和参考。

2 价值流动GERT网络模型构建及求解

GERT是一款集建模和分析为一体的网络模型，事实上很多系统都可以建立GERT网络模型，系统的动、静态特和概率分布都可以通过这个模型来得出。该技术已广泛应用于项目管理、运输路线选择、生产线设计、质量控制、时间成本分析等领域。目前，对GERT网络的研究主要集中在项目管理、产品生产过程和时间参数等方面，且仅限于单时间参数GERT网络算法的理论应用研究[10]。然而，在现实系统中，特别是复杂的宏观经济系统中，它往往不仅包含时间参数，甚至根本不包含时间参数，但存在多个传输参量，网络活动之间的每个传输参量具有不同的分布形式，因此，GERT网络的研究领域非常有限。

2.1 模型构建

如图1所示，一般的产业价值流动GERT网络模型由节点、箭线、流三要素构成[11]。

图中，i和j代表上下游关键主体，下称节点i和节点j；活动（i，j）代表设计节点i到节点j价值传递活动；Vij代表活动（i，j）实现的产业价值流；Pij代表节点i实现条件下活动被实施概率；Zij（1），Zij（2），…，Zij（n）代表节点i到节点j实现价值传递的n种价值参量。

2.2 模型求解

定理1：设Wr（S1，S2…，Sn）为产业价值流动GERT网络中节点i到节点j第r条直达路径传递函数，r=1，2，…，k，k≥1，Wa（Lm）是m阶环中第a环传递函数系数，则由节点i到节点j的等价传递函数为：

3 氢燃料电池汽车产业价值流动GERT网络模型

以氢燃料电池汽车产业链上关键部门（企业）为节点、以特定资源为价值流、以价值传递活动为箭线所构造的网络化模型，具体设定如下：

（1）产业价值参数为生产成本C、技术研发投入R和人力成本H。

（2）以价值效用指数（取值0-1）作为测度产业价值的量化指标，该值越趋近于1相对价值效用越高，反之越趋近于0相对价值效用越低。

（3）产业价值流动GERT网络模型中价值参数服从常数分布。

图2所示为氢燃料电池汽车产业价值流动GERT网络图。

氢燃料汽车产业链一般分为上游：制氢、原材料；中游：关键零部件的生产、各项系统的生产；下游：整车制备。为简化模型，本模型将上游的制氢和中游的储氢结合为一个节点。因此1～8节点分别代表原材料供应商、电机制造商、燃料电池关键部件制造商（燃料电池关键部件包括膜电极、质子交换膜等）、整车控制系统制造商、制氢与储氢系统制造商、燃料电池制造商、整车制造商和消费者， 0节点代表价值损耗流向。

根据假设（1）和（2），选取生产成本、技术研发投入成本和人力成本作为氢燃料电池汽车产业价值流动GERT网络中的价值载体，以价值效用指数（取值0-1）作为价值载体的量化指标，如表1所示。为获取表1中价值参数，面向江苏省氢燃料电池汽车产业链中多家企业发放2021年调查问卷，经过筛选，最终整理出生产成本C、技术研发投入R和人力成本H的数据来源。将各节点企业的生产资金、技术研发投入和人力资本分别相加，相加后结果做归一化处理，统一映射到[0，1]区间内，再邀请多位氢燃料电池汽车产业行业内专家根据各环节不同参数的价值效用，以归一化数据为基础，最终定下各环节的价值参数。

由式（8）和式（9）的计算结果可知，对原材料供应商投入会有0.896的部分在消费者环节中得到产出，即整个氢燃料电池汽车产业链的等价传递概率为0.896，产业价值总增值量为1.902，其中生产成本平均增值量为0.655、技术研发投入平均增值量为0.609、人力成本平均增值量为0.638。同样，通过计算分析还可以得到对氢燃料电池汽车产业链上不同节点（企业）投入在产业链上获得的产出，以及节点间的等价传递概率、产业价值增值量等一系列值，这些值可以为国家的政策宏观调控提供有效的定量支持。

4 政策情景设计

任何产业的发展除了靠企业自身的努力之外，政府的引导及补贴也在其中扮演着及其重要的角色。政府能拿出的补贴不可能是无限的，所以怎么把有限的补贴发挥最大的作用是政府首要考虑的问题。本节设计两个政策情景，分别计算并比较在该政策影响下的氢燃料电池汽车产业链的价值流动参数的变化，以此来找寻最佳的政策着力点。

4.1 设计情景一

如果选择氢燃料电池汽车产业链上的某一节点（企业）进行政策扶持，假设将方案1-5分别代表节点2、3、4、5、6的生产成本、技术研发成本、人力成本在原有基础上提高，为了体现扶持后结果有较为明显的提升，故选择提高300%，以此计算对产业链上不同节点（企业）投入增加时，哪个节点的投入能对整个产业链带来最高的收入。以节点2为例，未接受政策扶持前，其生产成本C为0.073，在接受扶持后，其生产成本变为0.292（0.073+0.073*300%），同理，节点2的技术研发成本变为1.008，人力成本变为0.128，其他节点的价值参数变化方式同上。表2为价值参数改变后，价值增值量和增幅比。

显然，通过数据对比，相比于未经补贴的基准方案，方案2的价值增值量的增幅百分比的是最大的，为5个方案中的最优方案。因此，如若政府选择氢燃料电池汽车产业链上某一节点（企业）进行政策扶持时，将燃料电池关键部件制造商作为扶持对象，政策作用的效果是最佳的。

4.2 设计情景二

如果政府选择生产成本、技术研发投入、人力成本这三个价值参量给予政策扶持，但只能选择其中一个参量。假设得到政策扶持后，这个参量在各个節点（企业）上的价值效用值提升了200%。方案1、2、3分别代表改变生产成本、技术研发投入、人力成本分别代表。方案1、2、3所得的价值增值量和增幅比如表3所示。

显然，通过数据对比，相比于未经补贴的基准方案，方案2的价值增值量增幅百分比是最大的，为3个方案中的最优方案。因此，如若政府选择生产成本、技术研发成本、人力成本其中之一进行政策扶持时，将生产成本作为扶持对象，政策作用的效果是最佳的。

5 结论

目前，氢燃料电池汽车还处于发展阶段，但凭借其优势，已然成为我国汽车产业升级转型的重要战略选择之一。促进氢燃料电池产业发展也是对国家“双碳”政策的支持[12-13]。本文就氢燃料电池汽车产业链展开研究，通过对其建立GERT网络模型来进行分析，得到了产业链在价值流动过程中价值增值过程及等价传递概率、价值增值量等相关数据，并据此设计了两个政策情景，为江苏省有关部门的宏观调控提供有效的定量支持。

研究结果表明：如果政府选择氢燃料电池汽车产业链上某一节点（企业）进行政策扶持时，相比于其他企业，选择扶持燃料电池关键部件制造商能得到的收益最大。如果政府选择价值参数（生产成本、技术研发投入、人力成本）其中之一进行政策扶持时，选择扶持生产成本，可以得到最佳的收益。

基金项目：江苏高校哲学社会科学研究重大项目（2021SJZDA053）。

参考文献：

[1]刘应都，郭红霞，欧阳晓平.氢燃料电池技术发展现状及未来展望[J].中国工程科学，2021，23（04）：162-171.

[2]邵志刚，衣宝廉.氢能与燃料电池发展现状及展望[J].中国科学院院刊，2019，34（04）：469-477.

[3]谭旭光，余卓平.燃料电池商用车产业发展现状与展望[J].中国工程科学，2020，22（05）：152-158.

[4]邱鹏，黄祖朋，张菲等.氢燃料电池汽车基本功能架构[J].现代工业经济和信息化，2021，11（08）：119-120.

[5]朱盛镭.争取汽车业低碳发展与企业竞争力“双赢”[J].上海汽车，2021，No.370（06）：1-3.

[6]陈洁.江苏战略性新兴产业创新的国际借鉴[J].南京工程学院学报（社会科学版），2017，17（04）：61-64.

[7]马承恩.提升氢燃料电池产业链竞争力[J].中国投资（中英文），2021（Z7）：64-65.

[8]刘宗巍，史天泽，郝瀚，赵福全.中国燃料电池汽车发展问题研究[J].汽车技术，2018（01）：1-9.

[9]郭思敏.我国加氢站现状与商用化进程展望[J].节能，2021，40（11）：75-78.

[10]俞斌.多传递参量GERT网络模型及其应用研究[D].南京：南京航空航天大学，2010.

[11]王欢.基于GERT网络的区域创新价值流动关键路径及其政策对冲研究[D]. 江苏：江苏大学，2015.

[12]项鸿.“双碳”背景下的氢能拓进[J].产城，2021（07）：66-67.

[13]左茂轩.双碳战略推动汽车产业低碳化：技术路线进入多元化发展时代[N]. 21世纪经济报道，2021-09-14（012）.