本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于新能源汽車的系統(tǒng)動力學建模與仿真方法，屬于新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析和預測的。

背景技術(shù)：

1、隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，國家和地方政府出臺了一系列支持政策。某省作為新能源汽車產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展區(qū)域之一，其產(chǎn)業(yè)發(fā)展備受關(guān)注。憑借雄厚的制造業(yè)基礎(chǔ)和完善的產(chǎn)業(yè)鏈條，新能源汽車產(chǎn)銷量連年攀升，已成為引領(lǐng)全國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的排頭兵。

2、但新能源汽車產(chǎn)業(yè)要實現(xiàn)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展，仍面臨諸多挑戰(zhàn)：核心技術(shù)有待突破、配套基礎(chǔ)設(shè)施亟需完善、消費市場有待進一步培育等。這些因素錯綜復雜，且相互影響，單靠定性分析難以準確把握產(chǎn)業(yè)發(fā)展全局。

3、目前針對區(qū)域新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的研究主要集中在定性分析層面，定量研究相對欠缺，尤其是缺乏動態(tài)性和系統(tǒng)性的分析。系統(tǒng)動力學方法恰能彌補這一不足。系統(tǒng)動力學通過構(gòu)建因果反饋環(huán)路，模擬系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其動態(tài)變化，可揭示復雜系統(tǒng)的內(nèi)在機理和演化規(guī)律，被廣泛應(yīng)用于能源、經(jīng)濟、管理等領(lǐng)域。將系統(tǒng)動力學引入新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究，對于探明影響機制、模擬動態(tài)變化、優(yōu)化政策組合具有重要價值。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提出了一種應(yīng)用于新能源汽車的系統(tǒng)動力學建模與仿真方法，該方法基于系統(tǒng)動力學理論，綜合運用網(wǎng)絡(luò)層次分析法等，從技術(shù)、消費、收入和環(huán)保等維度刻畫新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的內(nèi)在機理，通過建模仿真定量分析不同政策情景對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響。本發(fā)明從新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)創(chuàng)新、市場需求、經(jīng)濟效益、生態(tài)效應(yīng)等方面入手，通過因果反饋分析和存量流量圖構(gòu)建，細化形成技術(shù)、消費、收入、環(huán)保四個子系統(tǒng)及其內(nèi)在聯(lián)系，搭建起一個全面反映產(chǎn)業(yè)發(fā)展內(nèi)在機理的系統(tǒng)動力學模型。在此基礎(chǔ)上，充分利用問卷數(shù)據(jù)和統(tǒng)計資料，借助vensim仿真平臺，開展不同政策情景下的數(shù)值模擬，定量評估財稅激勵、創(chuàng)新驅(qū)動、環(huán)保引導等組合政策效果，以期為某省新能源汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、高質(zhì)量發(fā)展提供科學依據(jù)和決策參考。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種應(yīng)用于新能源汽車的系統(tǒng)動力學建模與仿真方法，該方法包括如下步驟：

3、步驟1：構(gòu)建新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展影響因素評價指標體系；

4、通過系統(tǒng)梳理國內(nèi)外文獻資料，結(jié)合新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的特點和專家訪談意見，從技術(shù)、政策、市場、環(huán)境等方面入手，遴選對新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有顯著影響的關(guān)鍵因素，進而構(gòu)建一套科學、全面、具有針對性的多層次評價指標體系。該指標體系由目標層、準則層、指標層組成，目標層反映新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的總體水平，準則層包括技術(shù)、政策、市場、環(huán)境四個方面，指標層則是進一步細化量化后的具體測評指標。

5、步驟2：運用anp方法計算指標權(quán)重；

6、在構(gòu)建評價指標體系的基礎(chǔ)上，采用網(wǎng)絡(luò)層次分析法(anp)確定各項指標的權(quán)重。首先，通過問卷調(diào)查及專家打分，獲取指標間的兩兩判斷矩陣。然后，利用super?decisions軟件構(gòu)建anp網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型，將判斷矩陣導入并進行一致性檢驗。最后，形成加權(quán)超矩陣并收斂，得到各指標的權(quán)重，為后續(xù)的建模仿真提供重要參數(shù)。運用anp能夠充分考慮指標間的內(nèi)部依賴關(guān)系和反饋效應(yīng)，提高權(quán)重計算的科學性。

7、步驟3：構(gòu)建新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展系統(tǒng)動力學模型；

8、步驟3.1：構(gòu)建技術(shù)子系統(tǒng)因果關(guān)系圖及流圖方程；

9、圍繞新能源汽車關(guān)鍵技術(shù)水平這一核心變量，分析研發(fā)投入、成果轉(zhuǎn)化、專利數(shù)量、示范運營等因素的相互作用和反饋機制，繪制因果關(guān)系圖。在此基礎(chǔ)上，明確各變量的屬性特征，定義存量、流量、輔助變量、常量等，用vensim軟件繪制存量流量圖，進一步細化技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的內(nèi)在結(jié)構(gòu)。運用多元回歸分析、期望函數(shù)等，通過數(shù)學建模的方式描述變量間的定量關(guān)系，形成一系列微分和積分方程，從而構(gòu)建出完整的技術(shù)子系統(tǒng)動力學模型。

10、步驟3.2：構(gòu)建消費子系統(tǒng)因果關(guān)系圖及流圖方程；

11、聚焦新能源汽車的消費需求，系統(tǒng)分析價格、補貼、性能、充電便利性等因素對消費者購買意愿的影響，刻畫市場供需關(guān)系的動態(tài)變化。運用敏感性分析、情景分析等技術(shù)，探究在不同政策激勵、技術(shù)水平、配套設(shè)施條件下，消費需求的變動趨勢。參考bass擴散模型，對消費者采用行為進行建模，模擬產(chǎn)品的市場滲透過程，預測未來的銷量水平。引入消費者異質(zhì)性，考慮早期采用者和跟風者的差異化特征，以提高模型的仿真精度。

12、步驟3.3：構(gòu)建收入子系統(tǒng)因果關(guān)系圖及流圖方程；

13、選取新能源汽車銷售收入作為核心指標，分析生產(chǎn)成本、定價策略、稅收優(yōu)惠、市場規(guī)模等因素的影響機制。一方面，技術(shù)進步、規(guī)模效應(yīng)帶來生產(chǎn)成本的下降，價格調(diào)整又會反作用于市場需求；另一方面，稅收優(yōu)惠、購置補貼等扶持政策將直接刺激消費、擴大市場規(guī)模，進而提升整個產(chǎn)業(yè)的盈利水平。同時，結(jié)合產(chǎn)業(yè)生命周期理論，對收入水平的動態(tài)變化趨勢進行擬合，科學預測產(chǎn)業(yè)發(fā)展的不同階段特征。通過構(gòu)建動態(tài)的收入模型，可以洞察影響新能源汽車產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益的深層次原因。

14、步驟3.4：構(gòu)建環(huán)保子系統(tǒng)因果關(guān)系圖及流圖方程；

15、基于新能源汽車的節(jié)能減排屬性，分析其推廣應(yīng)用對改善某省大氣污染狀況、降低碳排放強度的積極作用。通過構(gòu)建因果反饋環(huán)路，研究新能源汽車保有量、傳統(tǒng)燃油車保有量與pm2.5濃度、碳排放總量之間的動態(tài)關(guān)聯(lián)。同時，充分考慮外生變量如環(huán)保標準、排放監(jiān)管等政策因素的調(diào)節(jié)作用，力求準確評估新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的節(jié)能減排效果。環(huán)保模型的構(gòu)建，可以更加全面地展現(xiàn)新能源汽車的生態(tài)價值。

16、步驟4：設(shè)計政策情景，開展仿真模擬分析；

17、步驟4.1：設(shè)計“財稅支持和市場刺激類”組合政策情景并仿真分析；

18、設(shè)計多個不同力度梯度的財稅優(yōu)惠和市場激勵政策組合，如購置補貼、稅收減免、充電優(yōu)惠、路權(quán)通行等，形成一系列政策情景。將各情景下的參數(shù)設(shè)置輸入模型，模擬分析對新能源汽車技術(shù)水平、消費需求、經(jīng)濟效益、環(huán)保效應(yīng)的影響，并進行情景間的對比分析。通過敏感性分析，考察關(guān)鍵政策變量變動時的系統(tǒng)響應(yīng)，判斷政策效力，識別影響產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵驅(qū)動因素。在此基礎(chǔ)上，權(quán)衡財稅負擔與產(chǎn)業(yè)推動力度，探尋適度的政策支持力度，為某省制定新能源汽車產(chǎn)業(yè)扶持政策提供參考。

19、步驟4.2：設(shè)計“創(chuàng)新驅(qū)動和基礎(chǔ)保障類”組合政策情景并仿真分析；

20、圍繞提升產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力和完善配套基礎(chǔ)設(shè)施兩個著力點，設(shè)計相應(yīng)的政策支持組合。在創(chuàng)新驅(qū)動方面，可模擬研發(fā)投入強度、創(chuàng)新平臺建設(shè)、產(chǎn)學研合作等因素的不同水平組合；在基礎(chǔ)保障方面，主要考慮充電網(wǎng)絡(luò)布局密度、電網(wǎng)峰谷電價、智慧交通建設(shè)等場景設(shè)置。通過仿真分析比較各情景下新能源汽車的技術(shù)水平、充電便利性等指標的變化，定量評估創(chuàng)新驅(qū)動和基礎(chǔ)保障對于破除產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸的作用效果。

21、步驟4.3：設(shè)計“規(guī)范引導和促進環(huán)保類”組合政策情景并仿真分析；

22、根據(jù)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)范化要求和節(jié)能減排目標，設(shè)計行業(yè)標準規(guī)范、燃油車限行、碳排放權(quán)交易等組合政策情景。一方面，通過建立健全標準體系，加強行業(yè)監(jiān)管，營造公平競爭的良好氛圍；另一方面，可以運用經(jīng)濟杠桿，加快傳統(tǒng)燃油車的淘汰升級，倒逼新能源汽車的推廣普及。對比分析各項措施前后新能源汽車占比、碳排放總量的變化情況，評估政策的節(jié)能減排效果，研判新能源汽車在助力某省建設(shè)綠色低碳交通體系中的潛力。

23、步驟5：提出促進能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的對策建議方案。

24、步驟5.1：從政府視角提出優(yōu)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境的對策建議；

25、本發(fā)明綜合仿真分析結(jié)果表明，識別制約新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸，提出針對性的政策優(yōu)化建議。在財稅支持方面，建議完善購置補貼退坡機制，落實減稅降費政策，加大對公共服務(wù)領(lǐng)域用車電動化的支持力度。在創(chuàng)新驅(qū)動方面，要健全以企業(yè)為主體、市場為導向、產(chǎn)學研用相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系，加快突破核心技術(shù)。在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面，明確政府和市場邊界，鼓勵社會資本參與，多渠道籌集建設(shè)資金，加快形成覆蓋城鄉(xiāng)的充電基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)。此外，要加強頂層設(shè)計，制定產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，超前布局配套標準和監(jiān)管體系。

26、步驟5.2：從企業(yè)視角提出增強自主創(chuàng)新能力的路徑建議。

27、立足某省新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)條件，對標國內(nèi)外先進水平，從企業(yè)自身角度提出增強創(chuàng)新發(fā)展能力的對策。一是要牢固樹立創(chuàng)新發(fā)展理念，加大研發(fā)投入，完善創(chuàng)新激勵機制，加快關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)。二是要主動融入全球創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，積極開展國際產(chǎn)學研合作，借鑒吸收先進技術(shù)成果。三是加強知識產(chǎn)權(quán)保護和運營，推進科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，提高創(chuàng)新溢出水平。四是優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，聚焦高端乘用車等細分市場，加快產(chǎn)品迭代升級，增強市場競爭力。五是夯實人才基礎(chǔ)，加大復合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)和引進力度。通過政企協(xié)同發(fā)力，多措并舉，打造具有特色的新能源汽車創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)。

28、有益效果：

29、1.本發(fā)明構(gòu)建的系統(tǒng)動力學模型，能夠動態(tài)模擬產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程，揭示內(nèi)在機理，為產(chǎn)業(yè)政策制定提供量化依據(jù)。傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)分析方法多采用靜態(tài)視角，難以全面考慮各影響因素的交互作用和動態(tài)演化。而本發(fā)明通過構(gòu)建存量、流量、反饋等動態(tài)結(jié)構(gòu)，模擬產(chǎn)業(yè)發(fā)展的復雜性和動態(tài)性，可揭示系統(tǒng)行為模式演變的內(nèi)在機制。通過數(shù)值仿真，可定量評估不同情景下產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的變化，判斷關(guān)鍵影響因素，識別系統(tǒng)的拐點、瓶頸，以科學預測未來發(fā)展趨勢。這些量化分析結(jié)果可為政府制定精準有效的產(chǎn)業(yè)政策提供重要依據(jù)。

30、2.本發(fā)明設(shè)計的政策情景，涵蓋財稅、創(chuàng)新、環(huán)保等多維度，有助于識別關(guān)鍵影響因素，預判產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢。在仿真過程中，通過設(shè)置財稅刺激、創(chuàng)新驅(qū)動、環(huán)保引導等不同強度的政策組合，可比較分析各種組合對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響效果。運用敏感性分析和極端情景分析，能夠考察在極端條件下產(chǎn)業(yè)發(fā)展的非線性變化和臨界點，有助于判斷關(guān)鍵影響因素。同時，本發(fā)明的仿真分析可有效評估不同政策工具的作用方向、作用大小和滯后效應(yīng)，模擬未來一段時期內(nèi)新能源汽車產(chǎn)業(yè)在不同情景下的動態(tài)發(fā)展態(tài)勢，具有一定的預測功能。這對于政府制定前瞻性產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、識別和防范風險具有重要價值。

31、3.本發(fā)明提出的對策建議，立足某省實際，針對性強，可操作性強，對于推動某乃至全國新能源汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要參考價值。在建模和仿真分析基礎(chǔ)上，本發(fā)明結(jié)合某省產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、發(fā)展目標、資源稟賦等因素，分別從政府和企業(yè)兩個視角提出了務(wù)實管用的政策建議。在宏觀層面，圍繞優(yōu)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境，從完善財稅支持、加強創(chuàng)新驅(qū)動、健全法規(guī)標準等方面給出了系統(tǒng)性政策設(shè)計；在微觀層面，則重點就企業(yè)如何增強自主創(chuàng)新能力、提升市場競爭力等問題給出了路徑指引。這些建議具有很強的問題導向和目標指向，可操作性強，一旦付諸實施，有望從戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)層面強力推動某新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。同時，這些經(jīng)驗做法也可為其他地區(qū)發(fā)展新能源汽車提供有益借鑒。