基于年降碳目标与汽车销量的新能源汽车保有量预测方法与流程

1.本发明属于新能源汽车保有量预测技术领域，具体涉及一种基于年降碳目标与汽车销量的新能源汽车保有量预测方法。


背景技术：

2.目前交通运输碳排放占全社会碳排放总量约9%，交通运输降碳减排工作将对全国碳达峰碳中和整体工作提供有效支撑，能源结构优化是交通运输减排关键影响因素之一，其主要表现为新能源交通工具推广使用，以江苏省为例，社会车辆碳排放占交通运输碳排放总量约30%，如何科学有效的规划与推广新能源车辆将成为交通运输领域实现碳达峰碳中和的关键路径之一。
3.当前对于社会车辆中新能源车辆保有量的预测，以电动汽车类型为主，并且通过数学模型计算得到的结果与相关部门实际工作开展情况脱节较大，在具体规划实施过程中，经常出现所预测推广数量远远大于当地新能源汽车销售承载力，以至于相关部门无法开展相关规划工作，造成所提出交通运输降碳减排路径不具备有效性、实用性，为此我们提出一种基于年降碳目标与汽车销量的新能源汽车保有量预测方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于年降碳目标与汽车销量的新能源汽车保有量预测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于年降碳目标与汽车销量的新能源汽车保有量预测方法，包括如下步骤：针对研究地区，根据该研究地区碳达峰碳中和规划对于交通运输领域的碳减排数据，得到该研究地区内研究目标年份y所需要的通过新能源汽车优化的年碳减排总量q1；根据该研究地区各类型汽车数据，通过新能源汽车累计销售量计算公式，获得该研究地区从当前年份到研究目标年份y的新能源汽车累计销售量；根据各类型汽车的年碳排放量，通过新增新能源汽车年碳减排量计算公式，获得新增新能源汽车的年碳减排量；根据该研究地区的新能源汽车平均销售价格、研究目标年份y的年碳减排总量和新能源汽车累计销售量，构建新能源汽车保有量预测模型，基于新能源汽车保有量预测模型预测该研究地区内研究目标年份y的新能源汽车保有量。
6.优选的，所述根据该研究地区各类型汽车数据，通过新能源汽车累计销售量计算公式，获得该研究地区从当前年份到研究目标年份y的新能源汽车累计销售量，包括：根据该研究地区现有私家车保有量、私家车历年销售量、新增私家车中新能源汽车占比，通过新能源汽车累计销售量计算公式，获得该研究地区从当前年份到研究目标年份y的新能源汽车累计销售量nt，新能源汽车累计销售量nt的计算公式如（1）所示：nt=n1r1+n2r2+...+n
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（1）；
其中，第y年当年预期新增私家车销售量为ny，第y年新增私家车中新能源汽车占比为ry，下标y为距离研究基准年的年份计数。
7.优选的，所述新能源汽车包括纯电动汽车和氢燃料电池汽车。
8.优选的，所述根据各类型汽车的年碳排放量，通过新增新能源汽车年碳减排量计算公式，获得新增新能源汽车的年碳减排量，包括：根据燃油汽车年碳排放量、纯电动汽车年碳排放量、氢燃料电池汽车年碳排放量，通过新增纯电动汽车年碳减排量计算公式和新增氢燃料电池汽车年碳减排量计算公式，获得新增纯电动汽车年碳减排量和新增氢燃料电池汽车年碳减排量；所述新增纯电动汽车年碳减排量ce计算公式如公式（2）所示：ce=c1-c2
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（2）；所述新增氢燃料电池汽车年碳减排量ch计算公式如公式（3）所示：ch=c1-c3
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（3）；其中，c1表示燃油汽车年碳排放量；c2表示纯电动汽车年碳排放量；c3表示氢燃料电池汽车年碳排放量。
9.优选的，所述根据该研究地区的新能源汽车平均销售价格、研究目标年份y的年碳减排总量和新能源汽车累计销售量，构建新能源汽车保有量预测模型，基于预测模型预测该研究地区内研究目标年份y的新能源汽车保有量，包括：根据该研究地区的纯电动汽车平均销售价格、氢燃料电池汽车平均销售价格、研究目标年份y的年碳减排总量q1和新能源汽车累计销售量nt，构建新能源汽车保有量预测模型，基于新能源汽车保有量预测模型预测该研究地区内研究目标年份y的纯电动汽车保有量和氢燃料电池电动汽车保有量；其中，所述新能源汽车保有量预测模型计算公式如公式（4）所示： （4）；其中，pe表示纯电动汽车平均销售价格；ph表示氢燃料电池汽车平均销售价格；ne表示纯电动汽车保有量；nh表示氢燃料电池电动汽车保有量。
10.优选的，所述新能源汽车保有量预测模型包括碳减排目标空间布尔矩阵计算、新能源车辆销售年销售量布尔矩阵计算、纯电动汽车保有量和氢燃料电池电动汽车保有量预测分配计算、单位碳减排社会资金投入最小化分配计算。
11.优选的，所述碳减排目标空间布尔矩阵计算公式如公式（5）所示：
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（5）；所述新能源车辆销售年销售量布尔矩阵计算公式如公式（6）所示：
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（6）；所述纯电动汽车保有量和氢燃料电池电动汽车保有量预测分配计算公式如公式
（7）所示： （7）；所述单位碳减排社会资金投入最小化分配计算公式如公式（8）所示：
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（8）；其中，ce表示新增纯电动汽车年碳减排量；ch表示新增氢燃料电池汽车年碳减排量；nt表示新能源汽车累计销售量。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过新能源汽车减排空间的不同，以研究某一地区新能源汽车年销售量、目标年份年碳减排为约束参考条件，以车辆购置所产生的单位碳减排社会资金投入最小化为模型优化条件，科学预测纯电动汽车、氢燃料电池汽车保有量最佳规划与分配方案，有效避免预测模型理论计算结果与实际碳达峰碳中和减排目标的脱节问题，能够提出符合研究区域实际情况的交通运输领域新能源汽车推广规划与实施方案，计算方法原理清晰，约束条件涵盖年碳减排目标、新能源车辆销售承载力、社会资金投入，计算结果具有科学性、实用性。
附图说明
13.图1为本发明的流程示意图；图2为本发明的新能源汽车年碳排放量空间阶梯示意图；图3为本发明的新能源车辆碳减排目标空间约束布尔矩阵示意图；图4为本发明的新能源车辆年销售量约束条件矩阵示意图；图5为本发明的符合年碳排放与销售量双重约束的新能源汽车车型保有量预测示意图；图6为本发明的单位碳减排社会资金最小化投入阶梯分布示意图。
具体实施方式
14.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
15.请参阅图1-图6，本发明提供的基于年降碳目标与汽车销量的新能源汽车保有量预测方法，包括如下步骤：针对研究地区，根据该研究地区碳达峰碳中和规划对于交通运输领域的碳减排数据，得到该研究地区内研究目标年份y所需要的通过新能源汽车优化的年碳减排总量q1；根据该研究地区各类型汽车数据，通过新能源汽车累计销售量计算公式，获得该研究地区从当前年份到研究目标年份y的新能源汽车累计销售量，包括：根据该研究地区现有私家车保有量、私家车历年销售量、新增私家车中新能源汽
车占比，通过新能源汽车累计销售量计算公式，获得该研究地区从当前年份到研究目标年份y的新能源汽车累计销售量nt，新能源汽车累计销售量nt的计算公式如（1）所示：nt=n1r1+n2r2+...+n
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（1）；其中，第y年当年预期新增私家车销售量为ny，第y年新增私家车中新能源汽车占比为ry，下标y为距离研究基准年的年份计数；新能源汽车包括纯电动汽车和氢燃料电池汽车；根据各类型汽车的年碳排放量，通过新增新能源汽车年碳减排量计算公式，获得新增新能源汽车的年碳减排量，包括：根据燃油汽车年碳排放量、纯电动汽车年碳排放量、氢燃料电池汽车年碳排放量，通过新增纯电动汽车年碳减排量计算公式和新增氢燃料电池汽车年碳减排量计算公式，获得新增纯电动汽车年碳减排量和新增氢燃料电池汽车年碳减排量；新增纯电动汽车年碳减排量ce计算公式如公式（2）所示：ce=c1-c2
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（2）；新增氢燃料电池汽车年碳减排量ch计算公式如公式（3）所示：ch=c1-c3
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（3）；其中，c1表示燃油汽车年碳排放量；c2表示纯电动汽车年碳排放量；c3表示氢燃料电池汽车年碳排放量；根据该研究地区的新能源汽车平均销售价格、研究目标年份y的年碳减排总量和新能源汽车累计销售量，构建新能源汽车保有量预测模型，基于新能源汽车保有量预测模型预测该研究地区研究目标年份y的新能源汽车保有量，包括：根据该研究地区的纯电动汽车平均销售价格、氢燃料电池汽车平均销售价格、研究目标年份y的年碳减排总量q1和新能源汽车累计销售量nt，构建新能源汽车保有量预测模型，基于新能源汽车保有量预测模型预测该研究地区内研究目标年份y的纯电动汽车保有量和氢燃料电池电动汽车保有量；其中，新能源汽车保有量预测模型计算公式如公式（4）所示： （4）；其中，pe表示纯电动汽车平均销售价格；ph表示氢燃料电池汽车平均销售价格；ne表示纯电动汽车保有量；nh表示氢燃料电池电动汽车保有量；新能源汽车保有量预测模型包括碳减排目标空间布尔矩阵计算、新能源车辆销售年销售量布尔矩阵计算、纯电动汽车保有量和氢燃料电池电动汽车保有量预测分配计算、单位碳减排社会资金投入最小化分配计算；碳减排目标空间布尔矩阵计算公式如公式（5）所示：
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（5）；
新能源车辆销售年销售量布尔矩阵计算公式如公式（6）所示：
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（6）；纯电动汽车保有量和氢燃料电池电动汽车保有量预测分配计算公式如公式（7）所示： （7）；单位碳减排社会资金投入最小化分配计算公式如公式（8）所示：
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（8）；其中，ce表示新增纯电动汽车年碳减排量；ch表示新增氢燃料电池汽车年碳减排量；nt表示新能源汽车累计销售量；本发明通过新能源汽车减排空间的不同，以研究某一地区新能源汽车年销售量、目标年份年碳减排为约束参考条件，以车辆购置所产生的单位碳减排社会资金投入最小化为模型优化条件，科学预测纯电动汽车、氢燃料电池汽车保有量最佳规划与分配方案，有效避免预测模型理论计算结果与实际碳达峰碳中和减排目标的脱节问题，能够提出符合研究区域实际情况的交通运输领域新能源汽车推广规划与实施方案，计算方法原理清晰，约束条件涵盖年碳减排目标、新能源车辆销售承载力、社会资金投入，计算结果具有科学性、实用性。
16.针对本发明的基于年降碳目标与汽车销量的新能源汽车保有量预测方法，提供以下现有预测方法提供的实际数据：某一地区交通运输碳达峰研究中，在低碳发展情景下预期2033年实现行业达峰，其中通过新能源汽车推广途径形成目标减排空间50.2万吨co2，根据单一新能源汽车类型以及无车辆销售量约束模型，按照纯电动汽车减排潜力0.665万吨co2/万车估算，至2033年需要累计推广75.5万辆纯电动汽车；该研究地区2020年私家车总保有量为366.2万辆，每年新车销售量由两部分构成，一部分来源于车辆废旧换新，一部分来源于纯新增购车人群，根据历年数据，车辆废旧换新比例约为总保有量的3-5%，纯新增购车人群约为总保有量的7-10%，取11%作为当年新车销售量占总保有量比例，即每年私家车销售量约为40.3万辆，13年累计销售约523.7万辆，以2020年销售车辆数据，电动汽车销售量占全部销售量约10%，2021-2033年该比例平均值取12.5%，即至2033年，该研究地区电动汽车实际推广量约为65.4万辆，低于75.5万辆理论预测推广数值，若按照单一新能源汽车类型以及无车辆销售量约束模型计算结果进行苏州市交通运输碳达峰实施路径规划，到2033年可能由于无法推广75.5万电动汽车而不足以形成足够减排空间，从而导致交通运输领域碳达峰年份推迟。
17.以上数据为本发明中预测模型的输入参数选取，根据不同地区的规划特征，输入参数取值会相应变化，以下部分为本发明预测方法的使用：1.碳减排目标空间布尔矩阵计算：纯电动汽车平均年碳排放量ce=0.665万吨co2/万车，引入氢燃料电池汽车车型，
经测算，氢燃料电池汽车平均年碳排放量ch=1.19万吨co2/万车，对纯电动汽车保有量ne从0至100万辆、以2.5万辆为步长，对氢燃料电池汽车保有量nh从0至20万辆、以1.0万辆为步长，分别进行减排潜力空间扫描计算，如图（2）所示；将图2内每元素数值与碳减排总量q1（50.2万吨co2）进行大小比较，并通过碳减排目标空间布尔矩阵计算公式（5）计算得到如图3所示的布尔矩阵；2. 新能源车辆年销售量布尔矩阵计算：经过前期调研与数据分析，至2033年苏州市电动汽车实际推广量nt约为65.4万辆，将纯电动汽车保有量ne与氢燃料电池汽车nh之和与nt进行大小比较，通过新能源车辆销售年销售量布尔矩阵计算公式（6）计算得到如图4所示的布尔矩阵；3.单位碳减排社会资金投入最小化分配计算：对符合上述地区年减排目标空间、新能源汽车销售量两个约束条件的布尔矩阵进行逻辑and计算，并通过纯电动汽车保有量和氢燃料电池电动汽车保有量预测分配计算公式（7）计算得到如图5所示的纯电动汽车保有量ne与氢燃料电池汽车nh的可能分配方案集合；考虑新车销售价格，以普通五座私家车为参考，电动汽车平均售价为20万元，氢燃料电池汽车平均售价为45万，将上述基础数据代入本方法所使用的单位碳减排社会资金投入最小化分配计算公式（8）计算得到如图6所示的单位碳减排社会资金最小化投入阶梯分布：经进一步精细化求解，当电动汽车分配保有量为ne=52.7万辆、氢燃料电池汽车分配保有量nh=12.7万辆时，新能源车辆购置资金投入达到最小化效果，投入成本约为1628.4亿元，若财政补贴比例为5%，则政府侧投入分摊约为81.4亿元，平均每年6.3亿元。
18.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。