电动汽车采用的简单经济学

摘要

日益提高的能源价格导致了对于电动汽车发展兴趣的重燃。与此同时，许多客户会视电动汽车为汽油动力汽车的次一级替代品，基于有限的范围、车补给需要的时间长度、以及相关基础设施的有限可用性。此外，市场上可以买到的且经过良好测试的混合动力汽车技术提供了不需要额外基础设施投资的大量燃油节约。而且，混合动力汽车不受使用范围限制的问题。本文提供了关于电动汽车采用的第一正式模型。本文表明，根据模型的参数值会出现上班族除了购买汽油动力汽车之外还会购买电动汽车作为他们的第二辆车的情况。同时，改善燃油经济性类似于发展混合动力汽车技术会导致广泛采用电动汽车作为家庭唯一的车。本文对电动汽车采用问题提供了一个框架模型，这将是未来研究的拓展方向。

关键词：电动汽车，混合动力汽车

1引言

日益提高的能源价格导致了对于电动汽车发展兴趣的重燃。最近汽车发展特征主要表现在汽车制造商开始提供电动汽车，大量车型（如日产聆风，特斯拉跑车等）开始向公众发售。日产公司计划使用日本、美国和英国的生产设备从2013年底开始每年生产超过250000辆聆风电动车。政府的政策也转向支持电动汽车：在一些国家，政府补贴或税收优惠政策是可供购买的电动汽车。这一市场段的承诺对汽车制造商相当有利可图，因为当前高油价时代电动汽车的定价，是为了迎合客户的的成本节约。政府提供的优惠措施旨在帮助客户解决电动汽车的高购买价格：如果没有税收优惠，日产聆风的成本约为35000美元，大约是丰田花冠的两倍，是一种高效的汽油动力轿车。

越来越多的政府和生产商对电动汽车的关注是可以理解的，但是，这些车辆的广泛普及很可能会遇到一些相当困难的挑战。有限和不确定的范围，再加上充电时间长和稀缺的充电站可能会阻碍家庭采用电动汽车。此外，电动汽车充电基础设施的发展（包括充电站建设和升级的家园/车库使国内电动汽车充电）可能对电网带来了额外的负担，从而在必需的升级后，面临电力市场的挑战，并导致用煤炭发电的地区环境损害加重。

有趣的是，尽管存在良好的混合汽油电动汽车技术，生产商和政府也要推动电动汽车发展，它比汽油动力汽车提供了大量可用燃油。丰田的普锐斯模型在这里是一个无可争议的领导者：这个车型在前被认为是美国市场最有效的商用汽油动力车。雪佛兰是一种不同种类的混合动力车。虽然普锐斯开关电动和汽油动力取决于驾驶条件之间，充电电池作为驱动制动；一旦电池出现故障伏特所使用的电源会切换到汽油发动机。最后，当这项研究开始时社会怎样对混合动力汽车与电动汽车的发展最优分配可用资源是一个重要且迫切的问题。

在本文中，我们提供了第一个正式采用的电动汽车模型。这种建模方法假定上班族居住的地方到他们的工作和购物的地方有不同的距离，并且必须使用私家车满足的上下班和购物的需求。虽然所有人都假定住在电动汽车的工作范围上下班，事实上有些人居所离他们的购物地很远也希望能够使用电动汽车满足他们的出行需求。研究表明，根据模型的参数的值，可能出现的情况下，一些乘客购买电动汽车作为他们的第二辆车，除了购买普通汽油动力车。同时，在燃油经济性的改善类似的混合动力汽车技术的发展，可以导致广泛采用的混合动力汽车作为家庭的唯一汽车。

这项研究不是关于电动汽车辩论的最后一个字。恰恰相反，我们要开始这场辩论。我们的论文提供了一个框架模型，它可以扩展到未来的研究中去。

论文的其余部分组织如下。第2节给出了一个非常简短的概述相关文献。第3节提出的建模框架，和第4节扩展了它来分析通过福利影响的电动汽车与混合动力汽车的制造商。第5节总结讨论了可以在未来的研究中解决的问题。

1. 相关文献

由于电动汽车的使用是在其起步阶段，允许系统的研究电动汽车所需的足够的数据还没有产生。研究评估潜在的电动汽车需求和影响的人也少，例如kurani等人（1996）、列文等人（2011）。两个研究都使用调查数据评估电动汽车潜在的危害，并建议电动汽车的价格和适用范围。列文等人还建议根据他们的结果，电动汽车可能占据德国汽车市场的约百分之5（这将对应于每年约175000辆新电动汽车）。格雷厄姆-罗夫根据40个拥有寻常汽车车主被给予使用一周电动汽车访谈提出电动汽车范围限制（随着范围的焦虑，这导致驾驶者不使用所有的车辆的功能，以最大限度的范围，一般是减少乐趣和舒适）和电动汽车采用的障碍，进一步的技术发展的可能性。

与电动汽车相比，混合汽油的电动汽车已经在使用了数年，并取得了很大程度的市场渗透。出现了相应的文献，主要集中在定量的影响，对混合动力汽车销售的影响。特别是，加拉赫和muehlegger（2011）表明销售退税需求增加的幅度比收入的税收优惠更高（前者是直接的折扣，而后者是延期降价为例）。戴蒙（2009）得出了同样的结论，但是，他也表明，较高的汽油价格是比任何税收优惠都重要的推动力对于混合动力车的需求。Beresteanu和Li（2011）也认为，相比于税收补贴，汽油价格的上涨才是负责以较大的幅度需求的更多混合动力汽车。Chandra et al. (2010) 估计退税是负责约四分之一的混合动力汽车销售，而退税计划是活跃的，他们还记录了一些替代混合动力车从更大的燃油效率低下和一些小型燃油效率高的车辆。

我们的模型框架，可以考虑的单中心城市空间结构模型的一个非常简化的情况下，在城市和劳动经济学很受欢迎。这个模型的起源可以追溯到Alonso (1964) and Mills (1972)。在这一领域的进一步理论研究导致了多中心发展模式(例如Wieland,1987;Yinger, 1992)。最近，在这些就业人口选址模型研究状况已经由Zenou进行描述（2009）。

1. 模型

3.1建立

我们的模拟训练以需要使用个人车辆来工作和休闲的通勤者为中心。通勤者均匀地分布在一个单一的长度的线性街道，在同一位置工作（例如，一个中央商务区，或CBD）。休闲/购物的地点和CBD之间的距离，如图1。

每个上班族，然后其位置唯一确定在街道上，通过。我们假设没有通勤者能够走路上班，并排除在我们的模型中的公共交通选项-每个通勤者，然后需要一个私人的车，以满足他/她的旅行需求。我们的通勤者有2个可供选择的车：一辆普通车和一辆电动汽车（EV）。普通车和电动汽车之间的区别在于，后者是一个单一的行程范围。这就意味着，虽然所有的乘客都可以使用电动汽车进行工作上下班；对一些人来说，将不是一个可行的选择，到休闲/购物的地点。我们将进一步表示通过：

————————————————————（1）边缘通勤者的位置，允许使用电动汽车为工作和休闲/购物旅行。也就是说，人们之间的市中心，并将能够使用电动汽车为所有他们的旅行需求；而乘客生活之间和将需要保持他们的正常车辆，至少在购物旅行。

在一段时间内（例如，一周，两周，一个月）每一个通勤者都会去N次市中心，以及一次旅行到休闲目的地。也就是说，每一个时期的一个通勤者都有一段距离。通勤的总费用取决于通勤者所拥有的汽车。具体而言，假设汽车拥有成本在一段时间内由固定成本的货币单位，每周期（例如，定期贷款支付）和成本的货币单位每英里的驾驶。使用标准的普通汽车和电动汽车，我们认为有以下这些成本之间的关系：

；——————————————————（2）

这三个不等式意味着电动汽车的特点是较低的变量，但较高的固定成本相比于普通汽车。一个通勤者所选择的一套选择将取决于他/她是否能够使用电动车辆为他/她的旅行需求（即，无论是左或右）。在前者的情况下，通勤者的选择是拥有一辆普通汽车或电动汽车。我们指定的总收益（实用程序）拥有一个普通的汽车为：

———————————————（3）

这里表示消费者的收入。相应地，有一个电动汽车的好处是：

———————————————（4）

一个通勤者x在某个位置上，将选择一个电动汽车，如果。解决这个不等式给出：

————————————————（5）

作为电动汽车拥有者的条件，生活在电动汽车范围内的消费者。我们可以进一步确定通过一个通勤的位置，生活在电动汽车范围内，谁将是一个普通的汽车和电动汽车之间的中间点。显然：

————————————————（6）

现在，如果所有乘客都住在电动汽车范围内，将拥有一辆电动汽车；但是在电动汽车范围内，没有人会采用电动汽车。最终，如果，然后，乘客位于0点和之间，不会采用电动汽车，而那些位于和r将采用电动汽车。

下一步，考虑在间隔时间内的通勤者所面临的问题。一个有代表性的通勤者在这里面临着一个问题，他除了经常车外，还面临着一个固定的汽车和购买电动汽车的问题。在后一种情况下，电动汽车将用于交通公约，而普通汽车将用于休闲旅行。由消费者自所有权获得的利益：

—————————————（7）这项选择将是最好的，只有一个普通的汽车，如果：

————————————————————（8）

同样地，我们所做的工作在电动汽车的范围内，为所有的旅行需求，我们可以定义一个通勤者之间保持他/她作为唯一的车辆和购买电动汽车作为第二车之间的通勤的位置。具体而言，我们定义：

————————————————————（9）

然后，如果所有的乘客都住在电动汽车外，他们将购买一辆电动汽车作为他们的二手车。另一方面，没有人会买二手车。有趣的是，位置的点不依赖于定期车的周期固定成本。

3.2车辆所有权模式

根据模型的参数，我们可以确定六个可能的结果，从引进的电动汽车。拥有一个电动汽车的家庭份额将被确定为：我们将继续描述所有可能的情况。

例1：；这是一个微不足道的结果，在那里没有人采用电动汽车。在这种情况下，。

例2：；这种情况代表了另一个极端，与每一个通勤者采用电动汽车。然而，在购买电动车的人，而不是普通的汽车，而人们生活在购买电动车作为他们的第二汽车。显然，在这里。

例3：；这是一种情况，有些人或所有人居住在电动汽车以外的地方购买一辆二手车。在同一时间，没有人居住在范围内采用电动汽车。在这种情况下，。

例4：；这一结果，通勤者生活在电动汽车以外的范围不买二次车，而一些生活在电动汽车范围内的通勤者采用电动汽车作为其唯一的车辆，而不是一个普通的汽车。在这种情况下，。

例5：；这是有效的情况下，例2采用电动车辆的乘客生活在电动汽车范围内；。这是第一种情况，三种不同类型的汽车的所有权出现：有些人拥有普通车，其他人只有一个电动汽车，以及所有的人生活在电动汽车以外的所有汽车-这两辆车，他们使用的休闲旅行，和电动汽车，这是用于通勤的市中心。这个例子是在下面的图2。

例6：；这是最复杂的情况。在这些参数值下，一些通勤者生活在电动汽车范围内的电动汽车；以及一些乘客生活更进一步远离生物多样性公约购买电动汽车作为他们的第二辆车；。这种情况也值得一看，见下图3。

从我们已经进行的分析，我们可以看到，有一定的差异，影响通勤的车辆拥有选择的参数，取决于是否在电动汽车范围内或外部的通勤生活。具体而言，到休闲目的地的距离和固定的定期车拥有固定的定期费用不起作用的通勤生活在电动汽车以外的范围。这是可以理解的，因为这是预定的通勤者使用汽油驱动车前往休闲目的地。然而，在这两种情况下，电动汽车拥有更高的固定和可变成本与电动汽车，鼓励由较高的可变成本的汽油动力车，和较大数量的生物多样性公约，其他东西，鼓励劝阻。所有这些结果都非常直观。

3.3数值案例

我们开发的数值例子，在这个子部分演示，除其他外，我们开发的情况下，我们在前面的子部分可以真正被排除。为了清晰的目的，我们会解决所有参数，除了固定的周期成本。具体来说，我们将设置;；；；。有了这些价值观，我们得到了：

上述表达式的另一个问题是，我们可以得出一系列的价值观，因为在电动汽车范围以外的通勤者会购买电动汽车作为第二汽车。我们知道这个范围是定义的，这对于我们的参数值，我们很容易地

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