预测电池电动汽车与国内电动汽车相比的价值

具体而言，我们分析了2016年和2050年，当这些输入参数与大部分默认设置相差约±15%时，BEV和ICEV的相对值指数是如何变化的。然而，有充分的理由[42、51、52]假设±50%是测试技术改进率（k）的更合适范围。灵敏度结果如图11和12所示。根据图11中低性能紧凑型BEV和ICEV的灵敏度测试结果，我们发现总体结果与基线或默认结果相似：即使灵敏度测试的输入参数变化±15%，技术改进率变化±50%，相对用户价值指数直到2050年后才超过可比低性能紧凑型ICEV。20电价、汽油价格、时间价值、充电时间和电池成本加价系数等输入参数的变化对低性能紧凑型BEV和ICEV的相对价值指数影响较小。另一方面，家庭或工作场所充电百分比的变化对低性能紧凑型BEV的相对价值指数有显著影响。也就是说，BEV可以给那些主要在家或工作中为其BEV充电的消费者带来更大的价值。虽然这可能是我们的模拟中可能缺乏稳健性的证据，但我们注意到一个重要的缓解因素。首先请注意，只有在较低的行驶里程下，此参数的灵敏度才较大，因为在较长的行驶里程下，高电池成本在保持BEV相对值指数较低方面起着主导作用。由于低量程BEV可能仅适用于从家到工作的旅行，并且仅适用于一些人，因此这种对家庭/工作收费的敏感性似乎并不意味着我们在本文中尝试评估的大规模替代。

对比图11-（a）和11-（b），我们再次看到技术进步确实缩小了ICEV和BEV之间的相对价值差距，因此预计技术进步率变化的敏感性为±50%，见图11-（b）。然而，即使是这项测试也支持这样的结论，即即使在2050年，锂离子BEV也不太可能在大众市场上替代。总的来说，敏感性结果表明，低性能紧凑型BEV的相对用户价值并不意味着到2050年，即使驾驶员在家或工作中对BEV充电超过90%，即使技术进步率在过去20年的趋势上增加了50%，它也会超过可比的低性能紧凑型ICEV。这进一步表明，到2050年，汽车市场不太可能转向锂离子电池。图12中高性能大型车辆的敏感性测试结果还表明，电价、汽油价格、时间价值、充电时间和电池成本加价系数的变化并没有显著改变高性能大型BEV和ICEV的相对用户价值指数。然而，家庭或工作场所充电的百分比以及技术改进的不确定性再次对高性能大型BEV的相对用户价值指数产生重大影响。具体而言，2016年，如果驾驶员在家或工作中对其高性能大型BEV充电超过90%，则当BEV的行驶里程很短时，BEV的相对用户价值指数可能与可比高性能大型ICEV相似或更高。

此外，2050年，高性能大型电动汽车的相对用户价值可能会大大高于或低于同等高性能大型电动汽车的相对用户价值，具体取决于驾驶员的家庭或工作场所充电百分比，以及从现在到2050年之间实现的技术进步率。因此，对于高性能车辆的长期价值比较而言，驾驶员在家或工作场所的充电百分比以及即将到来的21节锂离子电池的技术改进率是重大的不确定性。总的来说，图12中的结果表明，锂离子电动汽车很可能在高性能豪华汽车市场上与ICEV竞争或优于ICEV。然而，这些结果并不像图11中的结果那样对环境重要，因为扩大的奢侈品市场将无法实现BEV所期望的环境目标。图11：。2016年和205022年低性能紧凑型车辆的灵敏度测试结果图12。2016年和2050年高性能大型车辆的灵敏度测试结果23 4。讨论和结论本研究评估和预测了与行驶里程和电池成本方面的主要挑战相关的设计变更和技术改进是否以及何时会使BEV的用户价值大于ICEV的用户价值。在研究的初始部分，我们根据电池尺寸和油箱尺寸的变化（将其他输入参数保持在2016年水平不变），模拟了假设的低性能紧凑型和高性能大型BEV和ICEV的车辆属性和相对价值指数的变化。

仿真和分析表明，BEV的相对价值指数低于ICEV，因为尽管BEV具有高扭矩、高能效和低燃料成本，但其电池成本和充电时间成本较高。因此，在当前情况下，美国普通消费者不太可能发现BEV比ICEV更有价值。此外，尽管美国政府对BEV的税收抵免增加了BEV相对于ICEV的相对价值，但这似乎不足以使BEV的相对价值与ICEV相似或大于ICEV，尤其是在主流非豪华车型领域（本研究中以低性能紧凑型车为代表）。这些结果与以下事实相一致：与ICEV不同，BEV在汽车市场上尚未被广泛接受。这些结果也与迄今为止性能更高的大型豪华BEV（特别是特斯拉）的相对成功相一致。模拟还表明，与ICEV不同，BEV的相对价值指数随着行驶里程的增加而急剧下降，因为BEV电池的边际成本比ICEV油箱的膨胀要昂贵得多（内部容积变化、加速性能和充电时间成本的影响要小得多）。如果BEV的电池尺寸增大，并且BEV的行驶里程与市场上的ICEV相似，则BEV和ICEV之间的相对价值差异会变大。因此，在70–100英里的范围内，可以明显观察到最大化BEV相对价值指数的最佳行驶里程。也就是说，模拟表明，BEV的行驶里程应设计为大约70-100英里，以最大限度地提高BEV为美国普通消费者提供的价值。

目前市场上大多数BEV的行驶里程与这些结果一致，这表明支持这样一种说法，即本研究中使用的模拟结果和相对价值指数是对现实的合理近似。此外，我们的模拟结果表明，与低性能紧凑型汽车相比，高性能大型汽车中的BEV和ICEV之间的相对值差异较小，因为BEV比ICEV更容易实现高加速性能。这符合并可能解释了为什么特斯拉的高性能大型BEV尽管价格很高，但在美国汽车市场上的销量优于其他低性能紧凑型BEV。模拟表明，目前在BEV市场上销售高性能豪华车比销售低性能非豪华车在结构上更为有利。在本研究的预测部分，随着锂离子电池的能量密度和成本因持续的技术变革而提高，我们模拟了假设BEV的车辆属性和相对价值指数的变化。由于电池成本的提高，BEV的拥有成本变得更便宜，并且由于电池能量密度的提高，BEV的加速性能得到改善。通过模拟分析，我们发现，由于锂离子电池的技术改进，到2050年，高性能大型BEV可能比高性能大型ICEV具有更高的相对价值。然而，在本研究中以低性能紧凑型BEV为代表的大众市场中，锂离子BEV的价值仍将显著低于可比ICEV，即使在相同（可能更高）的技术改进水平之后。

这表明，到2050年（或更早）几乎完全用BEV替代ICEV的预期可能是错误的。这一结论是本研究的主要发现，由于这是一个预测，因此必须特别仔细考虑其局限性。目前的研究存在各种各样的局限性，可以进行分析。表6给出了我们现在讨论的四个主要限制来源的含义。表6：。当前研究的局限性和对结论的影响Slimitation可能的含义1。相对价值指数和交易抵销模拟如果不正确，预测以及现状描述可能错误2。全球vs美国市场考虑如果全球需求比美国更强烈地支持BEV，则预测的环境影响是不正确的3。其他车辆技术变化如果锂离子电池或其他车辆技术以外的电池在2050年之前发展，预测的负面影响可能会误导4。未来汽车需求结构如果到2050年汽车共享和/或自动驾驶汽车变得普遍，预测可能会出错。预测的第一个限制是使用相对价值指数模型，该模型由BEV和ICEV的仿真模型分析。如果这两个模型中的任何一个都不能充分代表现实，那么预测就很可疑。相对价值指数（用于描述BEV和ICEV基本属性的最小属性）的简单性以及与车辆复杂现实相比的模拟的相对简单性表明，这一限制具有潜在的重大意义。

虽然我们不能简单地断言这一限制并不重要，但我们认为，结果与当前市场和设计选择的一致性表明，他们对现实的描述是可以接受的。特别是，我们的结果表明，与大众市场汽车相比，高性能豪华BEV与可比ICEV相比更具竞争力，这与美国汽车市场的市场现实非常吻合。同样，我们的结果和现实也与大众市场上能够提供的最高价值车辆的行驶里程为70-100英里的指示相一致。此外，参数具体值的选择——特别是技术进步率——不会大大改变预测，因此也不会改变我们的主要结论。表6中列出的第二个限制是，我们的研究侧重于美国市场结果，从环境角度来看，全球汽车需求预测更为重要。有两种观点表明，这种限制不太可能破坏论文中的脑震荡。首先，美国的BEV市场是目前最发达的市场，其次，其他地方的消费者没有已知的理由接受BEV和ICEV与美国用户不同的属性。当前研究的第三个限制因素可能比通常公认的更广泛。先前对广义摩尔定律的支持、锂离子电池的数据以及改善率50%的正偏差并没有推翻大众市场的结论，都有力地证明了锂离子电动汽车不太可能在2050年之前在大众汽车市场超过ICEV。然而，其他技术可能实现相同的环境目标，我们的分析中不包括这些技术。

尤其是，2050年之前，锂离子电池以外的其他电池系统肯定是可行的。尽管此类电池的技术改进率（k）可能高于锂离子电池，但基于各种电池系统的长期性能数据，此类电池的技术改进不太可能明显更快【44】。然而，电容器是一种电能存储技术，已知其k值要高得多【44】，事实上，据预测，到2030年代，电容器的储能能力将超过电池【41】。此外，燃料电池的发展速度比电池快【40】，因此，在2050年之前，H2燃料电池汽车可能优于锂离子BEV（然而，H2储存也具有挑战性）。因此，我们对锂离子电池技术的关注是一个局限，可能不会推翻我们对BEV的基本结论；然而，如果考虑其他替代方案，这可能是一个严重的限制。特别是，在2050年之前，电容式电动汽车（CEV）有相当大的机会优于ICEV。当然，在目前销售的CEV为零的情况下，预测这一点是非常困难的。表6中列出的潜在限制的第四个来源是，我们的分析在某种程度上假设2050年的汽车市场结构与今天的属性重要性相似。总的来说，这并不一定正确，在未来30年内，运输业的发展可能会显著改变属性的结构和可取性。例如，极高的碳税将促进无碳电力的发展，并可能抵消BEV相对于ICEV的价值缺口。

尽管从过去几十年来看，这似乎不太可能，但也不能排除政治意愿的变化。除了政治上的不确定性之外，还有一些其他的技术变革，特别是无人驾驶汽车和共享汽车，这些变革在2050年之前可能变得越来越重要。这些变化似乎都不利于BEV的自然优势/劣势属性；事实上，共享和/或无人驾驶车辆可能不太青睐更高的性能和较低的行驶里程，这使得BEV在此类环境中的竞争力更低。任何预测未来30年以上的局限性都无法完全消除，本研究中的预测也是如此。我们之前的分析表明，到2050年，锂离子电池竞争力的最大不确定性涉及可能但目前无法预见的大规模政治行动。该分析揭示的另一个主要不确定性是，即使在2050年之前，其他技术，尤其是CEV，也可能很好地实现ICEV的预期目标。这一积极的结论导致人们强调，不要过早锁定理想的替代方案是可取的，因为我们不想制定一个好的方法来阻止更好的方法的发展。感谢作者感谢SUTD/MIT国际设计中心的支持。28参考文献[1]Bjerkan KY，Norbech TE，Nordtomme。促进挪威采用电池电动汽车（BEV）的激励措施。运输。2016年第D部分决议；43:169-180. [2] DeShazo JR，Sheldon TL，Carson RT.设计清洁技术的政策激励：加州插电式电动汽车返利计划的经验教训。J、 环境。经济。管理。2017;84:18-43. [3] Hardman S、Chandan A、Tal G、Turrentine T。

电动汽车金融购买激励措施的有效性——证据回顾。更新维持能源版次。2017;80:1100-1111. [4] Langbroek JH、Franklin JP、Susilo YO。政策激励对电动汽车采用的影响。2016年能源政策；94:94-103. [5] Sierzchula W、Bakker S、Maat K、van Wee B.经济激励和其他社会经济因素对电动汽车采用的影响。2014年能源政策；68:183–194. [6] Wesseling JH、Faber J、Hekkert议员。竞争力如何支撑电动汽车的发展。技术。预测Soc。2014年变更；81:154-164. [7] 内部EVS。插入电动汽车销售报告卡，https://insideevs.com/december-2017-plugin-electric-vehicle-sales-report-card/; 2018年[于2018年4月1日查阅]。[8] Axsen J、Kurani KS、Burke A.电池是否已为插电式混合动力车买家做好准备？。运输。政策2010；17(3):173-182. [9] Egbue O，Long S.《电动汽车普及的障碍：消费者态度和认知分析》。2012年能源政策；48:717-729. [10] Kempton W.电动汽车：练习场。纳特。能源2016；1(9):16131. [11] Neubauer J，Wood E.射程焦虑和家庭、工作场所和公共充电基础设施对模拟电池电动汽车寿命效用的影响。J、 电源变酸。2014;257:12–20. [12] Pl"otz P、Schneider U、Globisch J、Dütschke E.谁将购买电动汽车？确定德国早期采用者。运输。2014年A部分决议；67:96–109. [13] Rezvani Z，Jansson J，Bodin J.消费类电动汽车采用研究进展：回顾和研究议程。运输。2015年第D部分决议；34:122–136. [14] Schmuch R，Wagner R，H"orpel G，Placke T，Winter M.锂基可充电汽车电池材料的性能和成本。纳特。能源2018；3（4）：267.29【15】Nykvist B，Nilsson M。