基于代理的模型来研究插电式混合动力电动汽车的市场渗透率外文翻译资料

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基于代理的模型来研究插电式混合动力电动汽车的市场渗透率

玛格丽特 · 泼 ^{, n} 大卫 · 格罗弗. ^b 杰弗里 · 马歇尔 ^b 唐娜 · 里佐

摘要：利用基于代理模型的汽车消费者选择模型探讨敏感性和插电式混合动力车 (PHEV) 市场渗透的各种潜在影响的非线性相互作用。初步的仿真结果表明，这种模式的可能用来识别潜在的杠杆点之间的非线性相互作用，得知政策影响 PHEV 市场渗透，系统的对搜集的数据进行建模。本文研究汽油价格，燃料费用， PHEV 技术，PHEV 购买价格和折扣，PHEV 电池对于消费者购买决策影响权重，模型的参数估计采用有关的汽油使用量。我们的模拟表明，PHEV 市场渗透率，外部环境如汽车贴纸，汽油税等明显影响消费者购买决策，我们还可以推断潜在的协同作用，从所得的汽油税用来投入长程降本 PHEV 电池的研发。

关键词：插电式混合动力汽车；市场渗透率；基于代理模型

1.介绍

插电式混合动力汽车 (Phev) 相对于传统的车辆有许多潜在的优势，但尚不清楚什么政策能成功促进这种新的汽车技术的市场渗透率最具成本效益。这篇文章采用了（a）目前新型的消费者选择模型框架，（b）这种模型可以用于由决策者和车辆制造商确定优先级影响 PHEV 市场扩散以及（c）确定额外的实证证据，将有必要改善这种模型的预测能力。推动这项工作，我们首先回顾 PHEV 的潜在优势，PHEV市场渗透障碍，及有关代理模型。

最近联合电力研究研究所 (EPRI) 和自然资源 (NRDC) 报告 (杜瓦尔 et al.，2007年) 发现，插电式混合动力车有可能大幅度减少温室气体排放量。从消费者角度来看，插电式混合动力车提供更高的燃油效率，相对于纯电动汽车 (EVs)，在燃料的选择上更加方便以及灵活。由于车辆行驶平均大约23英里（37 公里/天）每天在美国 (玻色etal.2003 年)，绝大多数日常旅行应该在30–60英里（50-100 公里）的范围内，假设充电是在日常可用的基础上。哈拉米略等人 (2009) 表明 PHEV 的温室气体排放量，要大约一半的当前汽油和柴油发动机燃料，即使当使用燃煤发电，假设 CO₂捕获和存储。在一个由研究得出了类似结论史密斯 （2010 年） 对插电式混合动力车在爱尔兰的汽车车队中的潜在用途。

绿色能源的推广以及汽油价格上涨，减少排放和燃油节省，插电式混合动力车市场将会更大。到 2030 年的预计生命周期分析报价等人（2010 年）比较插电式混合动力车，电动汽车纯、 氢燃料电池汽车与内燃机车辆。研究发现的 PHEV 电池比燃料电池或内燃机车辆生命周期成本低。PHEV 的广泛采用将有额外的好处，大幅度增加了潜在的净电能存储容量，可以提高电力系统的稳定性。例如，安德森等人（2009 年）和安德森等（2010 年）提出将有助于可再生能源（如风能）的发展甚至高峰和低谷电能的使用波动和供应。

尽管有这些潜在的优势，但采用的新的 PHEV 技术仍然存在重大障碍。在2008 年的美国消费者的调查中显示，69%的受访者说很少或没有熟悉PHEV技术(Axsen 和Kurani，2008年)，虽然在2010年的调查，超过一半的受访者说认识雪佛兰沃蓝达 (Zypryme 研究和咨询，2010年)。很多消费者在犹豫是否采纳不熟悉的技术，而且电池寿命、重置成本和充电时间等问题的不确定性 (Sovacool 和赫胥，2009年; Zypryme 研究和咨询，2010)。不确定性在未来石油价格和挑战在估算不同行程长度燃料使用情况可以很容易地为消费者对准确地估计财政以及环境 PHEV 权衡与其他车辆。研究基于消费者购买混合动力电动汽车(Hev)的数据(绸缎et al.，2007年; 特伦坦和 Kurani，2007; Griskevicius et al.2010) 支持结论，大多数消费者选择购买混合动力汽车为非财政原因，(例如，以象征他们致力于减少汽油消耗，减少温室气体排放，以减少对外国石油的依赖)，而不是详细合理财务分析的生命周期成本。在任何情况下，电动汽车不是目前高的选择;最近一项研究由不列颠哥伦比亚省汽车协会 (支链氨基酸，2010年) 发现混合电动汽车的研究没有2010年加拿大汽油甚至 5 年的投资回报时价格 （高于美国汽油价格），相比他们类似的汽油车辆 (GV)同行（唯一例外的是昂贵的奢侈品HEV）。

种类繁多的政府规章和鼓励措施被提出或实施，以加快插电式混合动力车 (www.afdc.energy.gov/afdc) 的市场渗透率。Tomorrow等人（2010 年）讨论燃料税，燃油经济性标准，增加的影响，并购买节油型汽车的税收抵免。他们检查的节油型车辆购买使用这些方法和预测美国能源信息署国家能源建模系统的灵敏度。他们发现，在一般情况下，购置税减免是昂贵和不能有效的减少排放量，而提高燃料利用效率的最有效途径是增加汽油费用。Skerlos 和 Winebrake（2010 年）审查了退税PHEV购买，介绍了在 2009 年由美国政府提供给所有的消费者都同样在全国各地的影响。作者认为，这些税收抵免将更有效，如果有针对性的在 PHEV 技术提供了最大效益，某些地理位置，如果他们依赖消费者收入。钻石 （2009年）检查混合采用率和在美国不同的州政府激励政策之间的关系。他的调查结果同样表明混合通过和汽油的价格，但多弱混合动力通过与关系政府奖励的强关系。

虽然研究基于过去数据趋势混合电动汽车和其他省油车型提供相关的洞察力，适用性的有限。但插电式混合动力技术提供了新的市场渗透挑战，认识环境的态度也不同于过去几十年。虽然在世界许多地区的车辆废气排放在全球气候变化中的作用很高，但尚不清楚消费者会如何权衡车辆。消费者的选择并不一定基于资金水平 (特伦坦和 Kurani，2007年)，并且消费者选择的值经常受到媒体和社交网络影响 (贤，1999年; Newig 和 Hesselmann，2004; 皮尤研究中心的人民和出版社，2009 年)。传统的离散选择模型假设的决策策略的静态分布但不支持消费者行为变化以及社会或其他外部压力。然而，最近的离散选择模型提出了社会或心理因素的重要性 (博尔达克 et al.，2008年) 和 邻居 影响 对消费者的态度随着给定的车型的市场份额的增长 (茂 et al.，2008年).

基于代理模型 (ABMs) 随机模拟空间直观交互和行为的自主和异构的代理商，以观察和研究在更大的空间和时间尺度相干 （但动态） 系统行为的出现。ABMs 已成为运输物流和交通研究中越来越受欢迎的模型(Dia，2002年; Henesey et al 2005)。特别是有关弹道导弹，在米勒和 de Haan （2009 年） 研究了对购买汽车的动机的影响和效果的综合税制的办法，以鼓励购买高能源效率汽车 (de Haan et al.2009年)。在另一个有关 PHEV 市场渗透研究中 (沙利文 et al.2009年)，车辆首选项取决于大小、 性能和品牌，附带条件是他们必须留在他们每月的预算范围内。因此，PHEV 渗透表明要强烈地依赖于永久 PHEV 退税、 补贴和销售免税。

在本文中，我们检查要考虑燃料成本，（iii) PHEV 购买价格和折扣，PHEV （iv) 全电动范围 （v） 消费值关于金融的代理能力 （ii） （i） 汽油价格的影响与车辆采购的非财务问题，（六） 代理舒适阈值与对 PHEV 的 PHEV 技术，及 （七） 社会和媒体影响市场渗透和燃料效率的 25 年后产生的舰队。我们的研究结果初步见解和潜在模型使用的能源和运输政策讨论。

2.基于ABMs模型

在文中介绍的模型执行我们向几个简化假设，由于在很大程度低模型敏感性到具体的细节或缺乏实证数据可以证明一个更复杂的模型。例如，我们目前的假设，每个代理的年龄和社交网络是静态的;我们模型个人消费者，而不是家庭;我们假设统一日常驾驶模式和可用性的日常充电;和我们模型只有一小部分的车辆选项。尽管这些限制的假设，模型敏感性探索提供有用见解定性系统行为和潜在的杠杆点之间的相互作用。随着更多的数据变得可用，模型框架可以轻松容纳更切合实际的假设和车辆选项。

汽车消费者权衡成本和收益的燃料类型，例如座位容量、货运能力、安全、可靠性和传动系统。我们原先认为建模两步决策过程类似于受雇于米勒和 de Haan （2009 年）。第一步将涉及标识哪些不同的型号适合所需属性 （非燃料类型），其余模型之间进行成本效益分析一些基本集的筛选过程。然而，这种方法要求的规格种类繁多的假设插电式混合动力车尚不能投机。第一代插电式混合动力车虽然很大程度上紧凑型车辆，它是合理的假设，随着 PHEV 技术的成熟，很多类似的车型将会提供与无插件的选项。在这种情况下，无论其他消费者的喜好，决定减少对购买插件选项。出于这些原因，和控制我们研究变量，我们专注于建模的潜在新购车者（代理）子集选择了这里谁有缩小其选择三个紧凑型车辆之一︰ 气体车辆 (GV)、 混合动力电动汽车 (HEV) 或其他方面都类似的所有特征除了燃料类型插电式混合动力电动汽车 (PHEV)的燃油效率，和购买价格。在我们的模型中，燃料效率的差异可以影响两种理性的财务考虑（如果代理已提供燃料节约合理估计）和其他启发式的考虑（如燃料储蓄或希望减少温室气体排放、漏油、或对外国石油的依赖的经济上不合理猜测）有关车辆的选择，虽然不重量的汽车因素不同。

2.1.代理属性

每个消费者代理在安蒙有几个关联的属性，包括年龄、年薪、住宅位置、典型年的汽车保有量 (Y) 和车辆年龄、燃料类型、年度车辆行驶里程 (VMT)，燃油经济性他们当前的车辆，包括全电动范围 （如果有） 和英里每加仑 (MPG) 时不在全电动模式下。此外，每个代理有关联 空间邻域 ，社交网络 ，阈值 (T) 的感知 PHEV 市场份额是他们很愿意考虑采用 PHEV 技术和水平的合理性 (R) 如何（如果有的话）他们估计预计的燃油成本。调查表明，很多消费者表示愿意支付更多的小排量车价格溢价(特伦坦和 Kurani，2007年; Zypryme 研究和咨询，2010)，非理性可能高估了潜在的燃料储蓄 (特伦坦和 Kurani，2007年)，和非财政原因与有关的环境下，能源，和对新技术的吸引力可以扮演一个大角色，在消费者愿意购买混合动力汽车 (特伦坦和 Kurani，2007年)，电动汽车或 PHEV (Zypryme 研究和咨询，2010年)。我们模型这通过代理属性 G，指示代理地方试探性地感知享受有关节约汽油，是独立的理性多少重量估计金融收益 （即 G 可以被解释为占是希望减少温室气体排放，漏油，或依赖外国石油，以及在非理性估计的节省燃料费用）。为简单起见，大多数代理属性被视为提请净现值通货膨胀调整 2009 年美元计算，静态的和所有的财务成本。在模拟过程中可以更改的唯一代理属性是（a）G，可由于社会和媒体动态变化的影响 （虽然对这种影响代理敏感性是异构）的启发式重量和（b）当前车辆所有权（和相关的车辆属性，包括车辆年龄）。外部力量建模动态（时间序列）数据正如媒体报道有关需要减少汽油消费、汽油价格和电力价格的强度。而不是让代理能够理性考虑动态变化估计燃料成本或允许 R 采取 0 或 1 以外的值 (在早期版本的模型; 做看佩伦 et al.，2010年)，我们选择把 R 视为一个二进制的控制参数，使我们可以有条不紊地探讨模型结果的敏感性对此重要的属性。

在本节中，我们 2.2 大纲如何这些（和其他）属性用于在决策过程中。在 2.3 节中我们讨论这些属性和它们在报道的实验中我们初始化约束。为了提高可读性，我们做不显式下标代理或车辆属性中的文本，但应该了解这些不同的代理和车辆模型中的具有不同的值。

2.2.代理决策

在本文，代理模拟按流程图图 1。我们应用均匀随机代理顺序全年代理更新。在已编号的步骤图 1 下面进行较详细的解释。

媒体覆盖面和社会相互作用影响消费者态度(贤，1999年; Newig 和 Hesselmann，2004; 皮尤研究中心的人民和出版社，2009 年)。因此，在步骤 1 中，我们允许代理的价值为启发式重量 G 来增加或减少由于媒体和/或社会的影响，如下所示。媒体的报道 (M) 传达需要减少汽油和能源消耗强度，我们采用 0 到 1 之间的实数代表日常时间序列，将它定义 为媒体报道，包括诸如当前事件（如全球气候变化、重大溢油事件和外国战争与石油资源的连接），公共服务通告 (PSAs) 和节油型汽车的 绿色 广告。所有代理都暴露在相同的日常传媒广泛报道;然而，每年平均在媒体报道改变 DM 天通向每个代理认为买一辆车不同。基于假设媒体覆盖范围变化可以随着时间的推移影响人们的态度，每个代理值调整 G 基于代理的个人易感性 (S_M) 对媒体的影响如下︰

G =G Delta;M *M （1）

每个代理也有包括其他代理商的年龄相仿，薪水和住宅位置 （在给定代理特定距离） 一个社会网络。每年，代理与指定代理的磁化率对社会的影响 (S_S) 的概率，评估及其启发式重量 G 是否高于或低于那些在其社会网络中的 G 值的中位数。如果以上 （下图），一个 朋友 随机 （来模拟随机社会影响） 从选择代理的社会网络，是上半年也以上 （下图） 这中位数和代理将采用其朋友的 G 值如果它是高 （低） 比代理的当前值。此更新程序被出于社会科学领域的同质性与整合的理论。那就是，人们倾向于赞同别人那些相似 (麦克弗森等人，2001 年) 希望能有

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