田野、曹一哲、王師、李宏偉

（1.廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院，廣州 511434；2.中國汽車技術(shù)研究中心有限公司·中汽數(shù)據(jù)有限公司，天津 300300）

0 引言

2021年起，乘用車燃料消耗量五階段標(biāo)準(zhǔn)開始實施。新階段標(biāo)準(zhǔn)在企業(yè)油耗核算方面進一步加嚴(yán)，如新能源車核算倍數(shù)繼續(xù)逐年降低，由2021年的2 倍逐步降至2025年的1 倍，預(yù)示著生產(chǎn)新能源車在企業(yè)油耗核算方面優(yōu)惠力度的下降。另外，企業(yè)達標(biāo)放大倍數(shù)也持續(xù)下降，由2021年的123%逐步降至2025年的100%，預(yù)示著企業(yè)油耗達標(biāo)壓力逐年升高。

2020年6月，工業(yè)和信息化部發(fā)布了適用于2021～2023年的《乘用車企業(yè)平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》（以下簡稱“雙積分”辦法）。新一版雙積分辦法首次引入“低油耗乘用車”概念，明確了低油耗乘用車的定義及鼓勵措施，這體現(xiàn)了國家對企業(yè)在生產(chǎn)燃油經(jīng)濟性表現(xiàn)優(yōu)異傳統(tǒng)能源車方面的引導(dǎo)[1]。

由此可見，隨著政策法規(guī)對企業(yè)油耗核算的加嚴(yán)，新能源車參與核算方面優(yōu)惠力度的減弱，以及對“低油耗乘用車”鼓勵措施的引入，傳統(tǒng)能源車如何節(jié)能降耗，傳統(tǒng)車節(jié)能技術(shù)應(yīng)如何投放才能既滿足合規(guī)要求，又盡可能降低成本，成為各乘用車企業(yè)未來關(guān)注的重點[2]。

本文綜合考慮積分辦法核算要點及企業(yè)油耗、積分與成本測算流程，基于MATLAB 建立了一個簡便易行的企業(yè)合規(guī)測算工具（圖1）。該工具通過導(dǎo)入現(xiàn)有產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)及各產(chǎn)品技術(shù)升級路徑，可測算得到不同技術(shù)升級方案下企業(yè)的積分情況及合規(guī)成本等。之后企業(yè)可通過對各方案計算結(jié)果的綜合評估，最終形成符合自身發(fā)展需求的節(jié)能技術(shù)升級方案[3-4]。

圖1 基于MATLAB 的合規(guī)測算工具構(gòu)建

1 合規(guī)測算工具構(gòu)建思路

1.1 整體思路

該合規(guī)測算工具的整體思路為，首先輸入企業(yè)現(xiàn)有車型參數(shù)信息與未來各年整體規(guī)劃信息；然后對需要進行技術(shù)升級的相關(guān)車型進行技術(shù)升級配置選擇，形成各技術(shù)方案。再利用工具內(nèi)嵌的運算邏輯與數(shù)據(jù)庫，程序可自動測算出技術(shù)升級后相關(guān)車型的油耗及技術(shù)升級成本，從而最終得到各技術(shù)方案下企業(yè)的積分情況及整體技術(shù)升級成本（圖2）。

圖2 合規(guī)測算工具整體思路

1.2 數(shù)據(jù)輸入

該合規(guī)測算工具在進行合規(guī)測算之前需要輸入以下3 類數(shù)據(jù)。

第一類是企業(yè)現(xiàn)有車型參數(shù)信息，包括企業(yè)目前在產(chǎn)各車型的燃料類型（汽油、柴油、混動和純電等）、混動類型（MHEV、HEV、PHEV和REEV）、發(fā)動機參數(shù)（排量、氣缸數(shù)和進氣方式等）、變速器型式、變速器擋位數(shù)、整備質(zhì)量、油耗、純電續(xù)航以及產(chǎn)量占比等共24 個參數(shù)。

第二類為企業(yè)整體規(guī)劃信息，即企業(yè)在目標(biāo)年份的總產(chǎn)量規(guī)劃及各車型占比規(guī)劃。

第三類為技術(shù)升級配置選擇信息，即對需要進行技術(shù)升級的車型及總成進行技術(shù)升級配置勾選及總成占比輸入，與企業(yè)現(xiàn)有車型參數(shù)對應(yīng)，共24 個參數(shù)。

1.3 工具運算

該合規(guī)測算工具利用內(nèi)嵌的運算公式與技術(shù)經(jīng)濟性數(shù)據(jù)庫完成測算。內(nèi)嵌運算公式包括總成油耗實際值、目標(biāo)值、達標(biāo)值計算公式、企業(yè)平均油耗實際值、企業(yè)平均油耗目標(biāo)值、企業(yè)平均油耗達標(biāo)值計算公式、新能源單車積分計算公式、企業(yè)油耗積分與新能源積分計算公式、總成技術(shù)升級成本計算公式、企業(yè)整體技術(shù)升級成本計算公式以及企業(yè)積分抵償成本計算公式等。內(nèi)嵌技術(shù)經(jīng)濟性數(shù)據(jù)庫包含在各年分下各類節(jié)能技術(shù)的節(jié)油效果與成本[5-7]。

其中，總成油耗目標(biāo)值、總成油耗達標(biāo)值、企業(yè)平均油耗實際值、企業(yè)平均油耗目標(biāo)值、企業(yè)平均油耗達標(biāo)值、新能源單車積分、企業(yè)油耗積分與新能源積分等計算方法，由GB 27999-2019《乘用車燃料消耗量評價方法及指標(biāo)》和“雙積分”辦法中所確定的公式及方法計算。而總成油耗實際值、總成技術(shù)升級成本、企業(yè)整體技術(shù)升級成本、企業(yè)積分抵償成本和企業(yè)整體合規(guī)成本，由如下方法計算。

總成油耗實際值計算公式：

式中CFa,m,n——年份a（基礎(chǔ)年份）第m 個車型的第n 個總成的油耗實際值

CFb,m,n——年份b（目標(biāo)年份）第m 個車型的第n 個總成的油耗實際值（即技術(shù)升級后該總成油耗）

FSb,i——新搭載的第i 個節(jié)能技術(shù)在年份b 的節(jié)油效果，如表1所示

總成技術(shù)升級成本計算公式：

式中TCb,m,n——年份b 第m 個車型的第n 個總成的技術(shù)升級成本

Cb,i——新搭載的第i 個節(jié)能技術(shù)在年份b 的技術(shù)成本（表1）

表1 技術(shù)經(jīng)濟性數(shù)據(jù)庫（節(jié)選，以2021年為例）

企業(yè)整體技術(shù)升級成本計算公式：

式中GCb——年份b 企業(yè)整體技術(shù)升級成本

TCb,m,n——年份b 第m 個車型的第n 個總成的技術(shù)升級成本

企業(yè)積分抵償成本計算公式：

式中GPb——年份b 企業(yè)積分抵償成本

Pb——年份b 積分價格

CRCAFC——該企業(yè)油耗積分

CRNEV——該企業(yè)新能源積分

企業(yè)整體合規(guī)成本計算公式：

式中Gb——企業(yè)整體合規(guī)成本

GCb——年份b 企業(yè)整體技術(shù)升級成本

GPb——年份b 企業(yè)積分抵償成本

1.4 結(jié)果輸出

1.4.1 總成維度

總成維度的結(jié)果輸出包括：目標(biāo)年份各車型各動力總成的油耗實際值、油耗目標(biāo)值、油耗達標(biāo)值、新能源單車積分和總成技術(shù)升級成本。

1.4.2 企業(yè)維度

企業(yè)維度的結(jié)果輸出包括：目標(biāo)年份企業(yè)平均油耗實際值、目標(biāo)值、達標(biāo)值、企業(yè)油耗積分、企業(yè)新能源積分、企業(yè)整體技術(shù)升級成本、企業(yè)積分抵償成本和企業(yè)整體合規(guī)成本。

1.4.3 方案選擇

本文采用2 種原則進行最終方案選擇：一種是合規(guī)成本最低方案，即“企業(yè)整體合規(guī)成本”最；另一種是政策風(fēng)險最小方案，即企業(yè)積分抵償成本最低。

2 應(yīng)用研究

基于上述測算原理與方法，本文以乘用車領(lǐng)域某年產(chǎn)百萬輛級典型合資企業(yè)為研究對象，以其2020年所產(chǎn)車型為測算基準(zhǔn)，進行合規(guī)測算工具的應(yīng)用研究。

首先，導(dǎo)入該企業(yè)在2020年所產(chǎn)25 款車型的信息，包括各車型所含所有動力總成的燃料類型、排量、氣缸數(shù)、進氣方式、供油方式、變速器型式、變速器擋位數(shù)、混動類別、混動構(gòu)型、整備質(zhì)量、油耗實際值、純電續(xù)航以及產(chǎn)量占比等共24 個參數(shù)的基礎(chǔ)信息。

其次，導(dǎo)入該企業(yè)在目標(biāo)年份的整體規(guī)劃信息，本文以2025年作為目標(biāo)年份，輸入企業(yè)2025年的總產(chǎn)量規(guī)劃及各車型占比規(guī)劃。

再次，輸入企業(yè)2025年各車型及動力總成的技術(shù)升級配置規(guī)劃。由于不同規(guī)劃方案可得到不同的企業(yè)積分及技術(shù)升級成本計算結(jié)果，參考目標(biāo)企業(yè)自身產(chǎn)品特點與規(guī)劃信息，本文對該企業(yè)2025年的車型設(shè)定了4 種版本的規(guī)劃方案。

方案一：僅對1.4T 發(fā)動機進行技術(shù)升級，即目前的1.4T 發(fā)動機全部替換為全新1.5T 發(fā)動機。

方案二：在方案一基礎(chǔ)上，基于該企業(yè)某A 級SUV 產(chǎn)品規(guī)劃一款HEV 車型，采用雙電機混聯(lián)結(jié)構(gòu)。

方案三：在方案一與方案二的基礎(chǔ)上，再規(guī)劃一款BEV 車型，產(chǎn)量占比達到10%。

方案四：對傳統(tǒng)能源車型均不進行技術(shù)升級，僅規(guī)劃一款BEV 車型，產(chǎn)量占比達到20%。

2.1 僅對1.4T 發(fā)動機進行技術(shù)升級

參考目標(biāo)企業(yè)自身規(guī)劃信息，該企業(yè)將在2022年起引入一款全新1.5T 發(fā)動機，匹配可變截面（VTG）渦輪增壓、35 Mpa（350 bar）高壓直噴和米勒循環(huán)等節(jié)能技術(shù)，用于替換目前使用的1.4T 發(fā)動機。方案一設(shè)定目前所有1.4T 發(fā)動機在2025年均替換為1.5T發(fā)動機，因此2025年相關(guān)車型動力總成技術(shù)升級配置需將排量由1.4 L 變更為1.5 L，進氣方式由“渦輪增壓”升級為“VTG 渦輪增壓”，供油方式由“缸內(nèi)直噴”升級為“高壓直噴”，循環(huán)方式由“奧托循環(huán)”升級為“米勒循環(huán)”，再設(shè)定其總成占比，即完成對各車型及動力總成的技術(shù)升級配置信息輸入。該方案企業(yè)平均油耗、企業(yè)積分與合規(guī)成本計算結(jié)果如表2所示。

表2 方案一測算結(jié)果

2.2 在方案一基礎(chǔ)上規(guī)劃一款HEV 車型

參考目標(biāo)企業(yè)自身規(guī)劃信息，該企業(yè)或?qū)⒃?025年引入一款HEV 車型，混動系統(tǒng)采用雙電機混聯(lián)結(jié)構(gòu)，匹配1.5T 發(fā)動機。設(shè)定該HEV 車型基于某A 級SUV 開發(fā)，因此2025年需對該車型增加一條動力總成信息，即燃料類型為“混動”，混動類別為“HEV”，混動構(gòu)型為“串并聯(lián)”，再設(shè)定其總成占比及其他參數(shù)。同時依照方案一設(shè)定其他車型技術(shù)升級配置信息，即完成所有車型動力總成的技術(shù)升級配置信息輸入。該方案企業(yè)平均油耗、企業(yè)積分與合規(guī)成本計算結(jié)果如表3所示。

表3 方案二測算結(jié)果

2.3 在前兩方案基礎(chǔ)上再規(guī)劃一款BEV 車型

參考目標(biāo)企業(yè)自身規(guī)劃信息，該企業(yè)在2021年開始推出全新平臺純電動車型，并將在未來逐漸擴大純電動車型規(guī)劃。因此以該企業(yè)2021年新上市的全新純電平臺A 級SUV 為樣例，將其設(shè)定為2025年推出的純電動車型，占比達到10%，燃料類型為“純電動”，再設(shè)定其他參數(shù)。同時依照方案一與方案二設(shè)定其他車型技術(shù)升級配置信息，即完成所有車型動力總成的技術(shù)升級配置信息輸入。該方案企業(yè)平均油耗、企業(yè)積分與合規(guī)成本計算結(jié)果如表4所示。

表4 方案三測算結(jié)果

2.4 僅規(guī)劃一款BEV 車型

方案四僅規(guī)劃一款BEV 車型，因此在基準(zhǔn)年份基礎(chǔ)上僅增加一條純電動車型技術(shù)升級配置信息即可，其他車型均不進行技術(shù)升級。與方案三中對純電動車型的技術(shù)升級配置信息設(shè)定相同，僅調(diào)整其產(chǎn)量占比為20%。該方案企業(yè)平均油耗、企業(yè)積分與合規(guī)成本計算結(jié)果如表5所示。

表5 方案四測算結(jié)果

綜合對比4 個方案的合規(guī)成本（圖3），可以看出方案一是合規(guī)成本最低方案，但積分抵償成本最高，即所產(chǎn)生的負(fù)積分最多，政策風(fēng)險最大。方案三是政策風(fēng)險最小方案，即積分抵償成本最低，所產(chǎn)生的負(fù)積分最少，雖然技術(shù)升級成本最高，但整體合規(guī)成本折中。

由此可見，單純對傳統(tǒng)動力總成進行技術(shù)升級規(guī)劃，雖然技術(shù)升級成本低，但即便進行大范圍換搭與升級，仍會產(chǎn)生較多油耗與新能源負(fù)積分，造成企業(yè)面臨較大的政策合規(guī)風(fēng)險（方案一與方案二）。由圖3對比來看，加大BEV 規(guī)劃力度是企業(yè)積分降低政策合規(guī)風(fēng)險最行之有效的方法（方案四），但考慮到未來有限的新能源市場空間與依然較大的負(fù)積分缺口，適度進行傳統(tǒng)車技術(shù)升級也是勢在必行的合規(guī)手段。只有綜合考慮新能源車投放與傳統(tǒng)能源車技術(shù)升級，才能在盡可能降低政策風(fēng)險的同時，獲得一個可以接受的合規(guī)成本（方案三）[8-9]。

圖3 4 個方案合規(guī)成本對比

3 結(jié)論

本文基于企業(yè)積分合規(guī)整體測算原則，綜合考慮車型動力總成配置、油耗與積分達標(biāo)情況以及整體合規(guī)成本之間的內(nèi)在聯(lián)系，站在技術(shù)規(guī)劃者的角度，為企業(yè)設(shè)計了一款簡便易行的合規(guī)測算工具，以解決“企業(yè)如何對產(chǎn)品進行技術(shù)升級規(guī)劃以實現(xiàn)政策合規(guī)的目的”這一問題。該工具通過輸入企業(yè)在基準(zhǔn)年份的車型動力總成信息、目標(biāo)年份總產(chǎn)量及各車型產(chǎn)量規(guī)劃信息以及各車型在目標(biāo)年份的技術(shù)升級配置信息等，依照工具內(nèi)嵌的計算公式與技術(shù)經(jīng)濟型數(shù)據(jù)庫，便可測算出目標(biāo)年份各車型及企業(yè)整體的油耗、積分與合規(guī)成本。

隨后，本文以某典型合資企業(yè)2020年車型為基準(zhǔn)，對其面向2025年的規(guī)劃設(shè)定了4 種規(guī)劃方案，分別測算了4 種方案下企業(yè)的積分與合規(guī)成本，并對其進行了綜合比較。通過比較可以看到，加大BEV 規(guī)劃力度是企業(yè)現(xiàn)階段積分合規(guī)最行之有效的方法，但考慮到未來有限的新能源市場空間以及較大的負(fù)積分缺口，適度進行傳統(tǒng)車技術(shù)升級也是勢在必行的合規(guī)手段。只有綜合考慮新能源車投放與傳統(tǒng)能源車技術(shù)升級，才能在盡可能降低政策風(fēng)險的同時，獲得一個可以接受的合規(guī)成本。

本文由于時間與精力限制，還有很多工作有待進一步展開，如技術(shù)經(jīng)濟性數(shù)據(jù)庫中各技術(shù)的節(jié)油效果與技術(shù)成本數(shù)據(jù)需要進一步細(xì)化與完善；未來各年份的積分價格、工況切換油耗上浮程度等過程參數(shù)需繼續(xù)進行優(yōu)化，以獲得更真實可靠的預(yù)測結(jié)果。另外，目前該工具的規(guī)劃方案僅能人為進行設(shè)定，未來應(yīng)向?qū)崿F(xiàn)自動求解功能方向進步，即通過邏輯算法的嵌入實現(xiàn)模型的自動迭代計算，以達到自動獲得預(yù)定目標(biāo)下最優(yōu)規(guī)劃方案的目的。