曹一哲　冉純嘉　禹如杰

摘 要：隨著油耗法規(guī)的逐步加嚴(yán)，企業(yè)在進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)時(shí)對(duì)于車型燃油經(jīng)濟(jì)性的考量將占據(jù)越來越重要的位置。但目前行業(yè)對(duì)于各項(xiàng)節(jié)能技術(shù)節(jié)油效果與技術(shù)成本的評(píng)估多基于經(jīng)驗(yàn)值，缺乏建立于國內(nèi)現(xiàn)有乘用車大數(shù)據(jù)的系統(tǒng)的數(shù)理分析結(jié)果。本文基于近6000條車型數(shù)據(jù)，構(gòu)建了計(jì)量模型，篩選出30余項(xiàng)可影響車型油耗的技術(shù)升級(jí)手段，對(duì)其節(jié)油效果與成本提升進(jìn)行了測算。結(jié)果表明，節(jié)油效果超過10%的技術(shù)均為混合動(dòng)力相關(guān)技術(shù)，即HEV強(qiáng)混與48V弱混，其余技術(shù)節(jié)油效果均在10%以內(nèi);而HEV強(qiáng)混技術(shù)成本接近3萬元，48V弱混技術(shù)成本僅不足3千元。

關(guān)鍵詞：節(jié)能技術(shù) 節(jié)油效果 技術(shù)成本

Calculation of Energy Saving Effect and Cost of Key Energy Saving Technologies

Cao Yizhe，Ran Chunjia，Yu Rujie

Abstract：With the gradual tightening of fuel consumption regulations， the consideration of fuel economy will occupy an increasingly important position in product development. However， at present， the evaluation of the fuel saving effect and cost of various energy-saving technologies in the industry is mostly based on empirical values， lacking of mathematical analysis results based on the existing domestic passenger car big data system. Based on the data of nearly 6000 vehicle models， this paper constructs a measurement model， selects more than 30 technical upgrading means that can affect the fuel consumption of vehicle models， and calculates the fuel saving effect and cost increase. The results show that the technologies with more than 10% fuel saving ratio are hybrid related technologies， that is， HEV technology and 48V MHEV technology， and the fuel saving ratio of other technologies is less than 10%; while the cost of HEV technology is close to 30000 yuan， and the cost of 48V MHEV technology is only less than 3000 yuan.

Key words：energy-saving technology， energy saving effect， cost

1 引言

1.1 研究背景

2021年起，我國即將實(shí)施乘用車第五階段油耗法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)（2021～2025年），各乘用車企業(yè)都面臨很大的節(jié)能降耗壓力，因此，合理選擇各類產(chǎn)品所搭載的節(jié)能技術(shù)，將是企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)時(shí)的重要環(huán)節(jié)，而只有在較為準(zhǔn)確的了解各項(xiàng)節(jié)能技術(shù)的節(jié)油效果與技術(shù)成本之后，企業(yè)才可綜合判斷某項(xiàng)技術(shù)組合的合理性，在降低產(chǎn)品油耗的同時(shí)兼顧車型制造成本，最終選擇合理的技術(shù)升級(jí)方案。

目前，各項(xiàng)節(jié)能技術(shù)的節(jié)油效果與技術(shù)成本多數(shù)依靠行業(yè)流傳的經(jīng)驗(yàn)值，或源于國外一些知名機(jī)構(gòu)公布的仿真或?qū)嶒?yàn)結(jié)果，其中，行業(yè)流傳的經(jīng)驗(yàn)值存在來源不統(tǒng)一、權(quán)威性無法保證、數(shù)據(jù)偏差較大等問題，而仿真、實(shí)驗(yàn)結(jié)果多數(shù)來自于歐盟或美國相關(guān)機(jī)構(gòu)公布的結(jié)果，因此缺乏基于國內(nèi)車型大數(shù)據(jù)的分析測算。

1.2 國外相關(guān)機(jī)構(gòu)公布的技術(shù)節(jié)油效果與成本數(shù)據(jù)

美國NHTSA（美國高速公路安全管理局）公布了較全面的節(jié)能技術(shù)節(jié)油效果與技術(shù)成本數(shù)據(jù)庫，詳見表1。

歐洲ACEA（歐洲汽車制造商協(xié)會(huì)）也公布了一些重點(diǎn)節(jié)能技術(shù)節(jié)油效果范圍與大致技術(shù)成本，詳見表2。

上述兩家機(jī)構(gòu)針對(duì)各類節(jié)能技術(shù)對(duì)油耗及售價(jià)的影響研究目前多數(shù)是基于仿真或?qū)嵻嚋y試開展完成，其中美國NHTSA機(jī)構(gòu)所使用的車型油耗是基于美國EPA工況的測試結(jié)果，與國內(nèi)目前使用的NEDC工況不同，因此其節(jié)油效果仿真或測試結(jié)果會(huì)與NEDC工況下節(jié)油效果產(chǎn)生偏差;而歐洲ACEA機(jī)構(gòu)所用測試工況雖然與國內(nèi)NEDC工況相同，但其具體測試規(guī)程同樣會(huì)異于國內(nèi)規(guī)程，因此，通過對(duì)國內(nèi)車型數(shù)據(jù)庫展開的分析將更加適用于國內(nèi)情況。

2 數(shù)據(jù)處理

2.1 數(shù)據(jù)源

本研究采用的數(shù)據(jù)基于某知名汽車網(wǎng)站的車型配置信息數(shù)據(jù)庫，其包含一萬余條車型數(shù)據(jù)，車型覆蓋近10年來已上市的全部在售的乘用車車型。每條車型數(shù)據(jù)包含200余個(gè)車型參數(shù)或配置信息字段，包括整車參數(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)參數(shù)、變速箱參數(shù)、新能源相關(guān)參數(shù)、底盤轉(zhuǎn)向參數(shù)等動(dòng)力配置參數(shù)，以及安全、輔助/操控、座椅、門窗、燈光、多媒體等附加配置參數(shù)。樣本的具體統(tǒng)計(jì)情況見表3。

2.2 數(shù)據(jù)篩選

由于本文的研究對(duì)象為各項(xiàng)節(jié)能技術(shù)的節(jié)油效果與技術(shù)成本，其分別對(duì)應(yīng)車型參數(shù)中的“工信部油耗”與“廠商指導(dǎo)價(jià)”，即通過比較不同動(dòng)力配置下的車型油耗，可推算出一項(xiàng)或多項(xiàng)技術(shù)升級(jí)手段可實(shí)現(xiàn)的油耗降低程度，而通過比較不同動(dòng)力配置下的車型指導(dǎo)價(jià)，可推算出一項(xiàng)或多項(xiàng)技術(shù)升級(jí)手段可實(shí)現(xiàn)的售價(jià)提升幅度，即可分別視為該技術(shù)組合的節(jié)油效果與技術(shù)成本。因此，需對(duì)同上市年份同車型的一組數(shù)據(jù)按照排列組合方式進(jìn)行兩兩分組，并從中篩選出動(dòng)力配置不同而附加配置基本相同的車型組。

由于安全、內(nèi)外飾、座椅、門窗、燈光等附加配置全部相同的車型組合較少，為擴(kuò)大樣本數(shù)量，需允許兩車型間的某些附加配置存在一定程度的不同。而附加配置的不同一般僅會(huì)影響車型售價(jià)，而不會(huì)影響油耗，因此，選取成本在1000元以下的配置為可變配置，如內(nèi)置行車記錄儀、后排杯架、遮陽板化妝鏡等。由于本文僅針對(duì)傳統(tǒng)能源汽車的節(jié)能技術(shù)開展研究，因此需去掉插電式混合動(dòng)力、純電動(dòng)、燃料電池等動(dòng)力類型的車型，僅保留傳統(tǒng)汽柴油、HEV強(qiáng)混、48V弱混車型。為了保持回歸結(jié)果的合理性，需要排除老舊車型對(duì)技術(shù)效果與成本的干擾因素，因此刪除2016年及之前年份的數(shù)據(jù)。另外，由于變速箱種類繁多，而樣本量不支持如此多種類變速箱的分析，因此將不同檔位的AT變速箱簡化為4～6擋AT與7～10擋AT兩類，而MT、DCT、AMT等同樣存在細(xì)分擋位數(shù)的變速箱分別統(tǒng)一視為一類變速箱技術(shù)。通過對(duì)數(shù)據(jù)庫的篩選與整理，最終形成2947組車型數(shù)據(jù)，每組包含兩條車型數(shù)據(jù)，即共包含5894條車型數(shù)據(jù)。

該數(shù)據(jù)即為后續(xù)分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計(jì)該數(shù)據(jù)庫可知，其上市年份覆蓋從2017年到2021年，包含主流自主、合資、進(jìn)口企業(yè)，以及歐、美、日、韓、中系主流品牌，技術(shù)方面，涵蓋動(dòng)力類型技術(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、變速箱技術(shù)、輕量化技術(shù)、排放水平技術(shù)、助力類型技術(shù)等共30余項(xiàng)技術(shù)。

3 研究方法

由于一組中的兩車型間一般存在2～5項(xiàng)技術(shù)差異，即一組車型的油耗與售價(jià)差異是由2～5項(xiàng)技術(shù)差異共同疊加形成的，為了研究單項(xiàng)技術(shù)的節(jié)油效果與技術(shù)成本，需排除技術(shù)組合的疊加影響。為了解決這一問題，本文基于上述已整理好的車型參數(shù)數(shù)據(jù)庫，采用計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型來估計(jì)和分析單一變量對(duì)車型油耗與售價(jià)的影響，可有效排除各因素間的相互影響。這一方法首先被Knittel[8]采用，并在后續(xù)的研究中被廣泛使用[9-11]。本文在以上學(xué)者的研究基礎(chǔ)上，構(gòu)建了針對(duì)性分析節(jié)能技術(shù)對(duì)油耗與售價(jià)影響的計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型，分別以油耗變化的百分比與價(jià)格差值作為因變量構(gòu)建兩種回歸模型，具體公式分別見公式（1）、（2）。

模型1

FCR=a0+∑jaj·pij+∑kβk·Xik+εi

其中FCR=-1（1）

模型2

其中PCD=P2-P1 （2）

其中FCR表示油耗變化的百分比，F(xiàn)1、F2分別表示一對(duì)車型中的第一個(gè)、第二個(gè)樣本的工信部油耗;PCD表示價(jià)格差值，P1、P2分別表示一對(duì)車型中的第一個(gè)、第二個(gè)樣本的廠商指導(dǎo)價(jià)。pij表示車型i的第j個(gè)影響因素，均為連續(xù)變量。Xik表示虛擬變量，具體含義包含以下兩種：（1）上市年份，例如2018年上市，則相應(yīng)的虛擬變量取1，非2018年上市則取0;（2）動(dòng)力配置是否相同，例如一對(duì)樣本中，進(jìn)氣形式由自然吸氣變化為渦輪增壓，則相應(yīng)的虛擬變量取1;進(jìn)氣形式由渦輪增壓變化為自然吸氣，則相應(yīng)的虛擬變量取-1;進(jìn)氣形式無變化則取0。aj表示影響因素pij的回歸系數(shù)。βk、γk表示虛擬變量Xik的回歸系數(shù)。a0表示常數(shù)項(xiàng)。εi表示殘差項(xiàng)。

具體來說，自變量為車型上市年份、關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)的差異、是否搭載關(guān)鍵節(jié)能技術(shù)的差異，包括動(dòng)力類型差異、整備質(zhì)量變化的百分比、進(jìn)氣形式差異、氣缸數(shù)差異、最大功率變化的百分比、供油方式差異、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)差異、是否有怠速啟停、變速器差異、驅(qū)動(dòng)方式差異、主力類型差異。由于功率、增壓直噴、排量有較強(qiáng)的相關(guān)性，通常情況下是保持功率不變的前提下，采用增壓技術(shù)可以減小排量，因此自變量中僅保留最大功率變化的百分比和進(jìn)氣方式差異，而不含排量差異。

4 結(jié)果分析

4.1 回歸結(jié)果

對(duì)模型1和模型2分別進(jìn)行回歸，其中由模型1可得到車型關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)和節(jié)能技術(shù)對(duì)油耗的影響，回歸系數(shù)為正表示該技術(shù)變化將導(dǎo)致油耗增加;由模型2可得到節(jié)能技術(shù)變化對(duì)價(jià)格的影響成本，回歸系數(shù)為正表示該技術(shù)變化將導(dǎo)致價(jià)格上升?；貧w結(jié)果見表4。

4.2 對(duì)回歸結(jié)果的分析

從動(dòng)力類型來看，在其他因素不變的前提下，從柴油切換到汽油之后，油耗上升9.4%，售價(jià)降低1.74萬元;48V弱混相對(duì)于汽油車，油耗降低12.7%;HEV強(qiáng)混相對(duì)于汽油車，油耗降低28.3%，售價(jià)提升2.92萬元。

從發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)來看，在其他因素不變的前提下，4缸發(fā)動(dòng)機(jī)車型相對(duì)于3缸發(fā)動(dòng)機(jī)車型油耗上升1.6%，售價(jià)提升1.31萬元;6缸發(fā)動(dòng)機(jī)車型相對(duì)于4缸發(fā)動(dòng)機(jī)車型油耗上升5.9%，售價(jià)提升6.01萬元;渦輪增壓相對(duì)于自然吸氣油耗下降3.2%，售價(jià)提升0.31萬元;缸內(nèi)直噴相對(duì)于多點(diǎn)電噴型油耗下降4.9%，售價(jià)提升0.26萬元;缸內(nèi)直噴相對(duì)于混合噴射油耗升高1.2%，售價(jià)下降0.34萬元;搭載啟停技術(shù)的車型相對(duì)于無啟停技術(shù)車型油耗下降1.9%;發(fā)動(dòng)機(jī)功率提升10%，車型油耗上升1.98%。

從變速箱技術(shù)來看，在其他因素不變的前提下，綜合比較各類變速箱的節(jié)油效果可知，MT最省油，4-6AT最耗油，幾類變速箱的節(jié)油效果排名依次為MT>CVT>DCT>7-10AT>4-6AT，例如，DCT相對(duì)于CVT油耗上升2.9%，DCT相對(duì)于7-10AT油耗下降7.8%。另外，綜合比較搭載各類變速箱車型的成本可知，MT成本最低，7-10AT成本最高，幾類變速箱的成本排名依次為MT

從回歸結(jié)果還可看出，在其他因素不變的前提下，四驅(qū)車型相對(duì)于兩驅(qū)車型油耗上升4.4%，售價(jià)上升1.74萬元;車型整備質(zhì)量上升10%，油耗上升4.8%。另外，助力類型、排放水平變化對(duì)車型油耗和售價(jià)無顯著影響。

5 結(jié)語

本文基于2947組（5894條）車型數(shù)據(jù)，構(gòu)建了計(jì)量模型，分析了關(guān)鍵節(jié)能技術(shù)對(duì)車型油耗與售價(jià)的影響，并得出如下結(jié)論：

（1）在本文所分析的二十余項(xiàng)節(jié)能技術(shù)中，僅兩項(xiàng)技術(shù)節(jié)油效果超過10%，均為混合動(dòng)力相關(guān)技術(shù)，即HEV強(qiáng)混技術(shù)與48V弱混技術(shù)，其中HEV強(qiáng)混技術(shù)節(jié)油效果最佳，達(dá)到28.3%，48V弱混技術(shù)節(jié)油效果達(dá)到12.7%。其余節(jié)能技術(shù)節(jié)油效果均在10%以內(nèi)。

（2）整體來看，改變汽車動(dòng)力類型可獲得的節(jié)油效果均較明顯，例如HEV強(qiáng)混、48V弱混與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，該三項(xiàng)技術(shù)節(jié)油效果均接近或超過10%，位列所有技術(shù)節(jié)油效果的前三名。其中柴油機(jī)節(jié)油效果達(dá)到9.4%。

（3）在發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)中，減缸、直噴、增壓三項(xiàng)技術(shù)節(jié)油效果最明顯，分別為5.9%（6缸減至4缸）、4.9%、3.2%，因此增壓小型化的技術(shù)組合節(jié)油效果顯著，已得到目前行業(yè)的廣泛應(yīng)用。

（4）變速箱技術(shù)方面，由于變速箱種類繁多，同類變速箱依然有更細(xì)的技術(shù)分類，因此兩兩比較時(shí)其節(jié)油效果存在一定偏差，但整體來看幾類變速箱的節(jié)油效果排名如下：MT>CVT>DCT>7-10AT>4-6AT。

（5）技術(shù)成本方面，HEV強(qiáng)混與混合噴射技術(shù)成本提升在2萬元以上，柴油機(jī)、7-10AT（相對(duì)于CVT、DCT）成本提升接近或超過1萬元，其他技術(shù)成本提升均在1萬元以下。

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