基于價值傳遞關系的氫燃料電池汽車產業GERT網絡模型研究

薛雨淳 劉全 趙振東 辛江慧 張海濤

摘 要：氫燃料電池汽車產業作為江蘇“產業強鏈”50條重點產業鏈之一，江蘇省政府對其極為重視，但依舊面臨著一些亟待解決的問題。本文為探究氫燃料電池汽車產業鏈上各企業之間的價值傳遞關系，基于調研數據構建了一種基于資源與價值傳遞關系的氫燃料電池汽車產業GERT網絡模型，并對其進行計算分析，為江蘇省有關部門的宏觀調控提供有效的定量支持。研究結果表明：若政府選擇該產業鏈上某一類型企業進行政策扶持時，建議優先選擇燃料電池關鍵部件制造商；若政府選擇價值參數（生產成本、技術研發投入、人力成本）其中之一進行政策扶持時，建議優先選擇生產成本。

關鍵詞：燃料電池汽車 GERT網絡 政策優選

Abstract：As one of the 50 key industrial chains of Jiangsu's “strong industrial chain”， the hydrogen fuel cell vehicle industry attaches great importance to it， but it still faces some urgent problems to be solved. In order to explore the value transfer relationship between enterprises in the hydrogen fuel cell vehicle industry chain， this paper constructs a GERT network model of hydrogen fuel cell vehicle industry based on the relationship between resources and value transfer based on the survey data， and calculates and analyzes it， so as to provide effective quantitative support for the macro-control of relevant departments in Jiangsu Province. The results show that if the government chooses a certain type of enterprise in the industry chain for policy support， it is recommended to give priority to the manufacturer of key components of fuel cells; If the government chooses one of the value parameters （production cost， technology R&D investment， labor cost） for policy support， it is recommended to give priority to production cost.

Key words：fuel cell vehicles; GERT Network; Policy Preferred

1 引言

邁入21世紀以來，環境污染和化石能源即將枯竭的問題一直困擾著人們[1-2]。氫燃料電池汽車通過電化學反應產生電能。其使用過程中產物只有水且零尾氣排放，所以具有非常好的環保性能[3-4]，因此氫燃料電池汽車成為現代人們出行最好的方式之一。

企業是國民經濟的主體，國家要發展低碳經濟，主要靠企業來落實和實施[5]。在種種政策指導下，江蘇省推動氫燃料電池汽車產業鏈及產業鏈上企業發展的形勢日益緊迫，雖然氫燃料電池汽車產業鏈已經成為江蘇“產業強鏈”50條重點產業鏈之一[6]，但仍存在不少迫在眉睫的問題，總結為以下三點[7-9]：（1）對政策依賴性較強。（2）關鍵零部件技術不成熟。（3）各項成本過高。

對于我國而言，氫燃料電池汽車產業仍處于產業初期，技術和設備皆不夠完善，但已經有意識地尋求發展之路。而目前為止，國內外學者很少有對氫燃料電池汽車產業的價值傳遞關系進行研究。因此，為探索氫燃料電池汽車產業間的價值傳遞關系，本文深入分析現有政策和文獻資料并基于調研數據構建了一種基于價值傳遞關系的氫燃料電池汽車產業GERT網絡模型，以此來研究氫燃料電池汽車產業鏈上各企業之間的價值傳遞關系，通過數值實驗分析產業價值增值的內在機理，為政府制定科學合理的產業政策提供借鑒和參考。

2 價值流動GERT網絡模型構建及求解

GERT是一款集建模和分析為一體的網絡模型，事實上很多系統都可以建立GERT網絡模型，系統的動、靜態特和概率分布都可以通過這個模型來得出。該技術已廣泛應用于項目管理、運輸路線選擇、生產線設計、質量控制、時間成本分析等領域。目前，對GERT網絡的研究主要集中在項目管理、產品生產過程和時間參數等方面，且僅限于單時間參數GERT網絡算法的理論應用研究[10]。然而，在現實系統中，特別是復雜的宏觀經濟系統中，它往往不僅包含時間參數，甚至根本不包含時間參數，但存在多個傳輸參量，網絡活動之間的每個傳輸參量具有不同的分布形式，因此，GERT網絡的研究領域非常有限。

2.1 模型構建

如圖1所示，一般的產業價值流動GERT網絡模型由節點、箭線、流三要素構成[11]。

圖中，i和j代表上下游關鍵主體，下稱節點i和節點j；活動（i，j）代表設計節點i到節點j價值傳遞活動；Vij代表活動（i，j）實現的產業價值流；Pij代表節點i實現條件下活動被實施概率；Zij（1），Zij（2），…，Zij（n）代表節點i到節點j實現價值傳遞的n種價值參量。

2.2 模型求解

定理1：設Wr（S1，S2…，Sn）為產業價值流動GERT網絡中節點i到節點j第r條直達路徑傳遞函數，r=1，2，…，k，k≥1，Wa（Lm）是m階環中第a環傳遞函數系數，則由節點i到節點j的等價傳遞函數為：

3 氫燃料電池汽車產業價值流動GERT網絡模型

以氫燃料電池汽車產業鏈上關鍵部門（企業）為節點、以特定資源為價值流、以價值傳遞活動為箭線所構造的網絡化模型，具體設定如下：

（1）產業價值參數為生產成本C、技術研發投入R和人力成本H。

（2）以價值效用指數（取值0-1）作為測度產業價值的量化指標，該值越趨近于1相對價值效用越高，反之越趨近于0相對價值效用越低。

（3）產業價值流動GERT網絡模型中價值參數服從常數分布。

圖2所示為氫燃料電池汽車產業價值流動GERT網絡圖。

氫燃料汽車產業鏈一般分為上游：制氫、原材料；中游：關鍵零部件的生產、各項系統的生產；下游：整車制備。為簡化模型，本模型將上游的制氫和中游的儲氫結合為一個節點。因此1～8節點分別代表原材料供應商、電機制造商、燃料電池關鍵部件制造商（燃料電池關鍵部件包括膜電極、質子交換膜等）、整車控制系統制造商、制氫與儲氫系統制造商、燃料電池制造商、整車制造商和消費者，?0節點代表價值損耗流向。

根據假設（1）和（2），選取生產成本、技術研發投入成本和人力成本作為氫燃料電池汽車產業價值流動GERT網絡中的價值載體，以價值效用指數（取值0-1）作為價值載體的量化指標，如表1所示。為獲取表1中價值參數，面向江蘇省氫燃料電池汽車產業鏈中多家企業發放2021年調查問卷，經過篩選，最終整理出生產成本C、技術研發投入R和人力成本H的數據來源。將各節點企業的生產資金、技術研發投入和人力資本分別相加，相加后結果做歸一化處理，統一映射到[0，1]區間內，再邀請多位氫燃料電池汽車產業行業內專家根據各環節不同參數的價值效用，以歸一化數據為基礎，最終定下各環節的價值參數。

由式（8）和式（9）的計算結果可知，對原材料供應商投入會有0.896的部分在消費者環節中得到產出，即整個氫燃料電池汽車產業鏈的等價傳遞概率為0.896，產業價值總增值量為1.902，其中生產成本平均增值量為0.655、技術研發投入平均增值量為0.609、人力成本平均增值量為0.638。同樣，通過計算分析還可以得到對氫燃料電池汽車產業鏈上不同節點（企業）投入在產業鏈上獲得的產出，以及節點間的等價傳遞概率、產業價值增值量等一系列值，這些值可以為國家的政策宏觀調控提供有效的定量支持。

4 政策情景設計

任何產業的發展除了靠企業自身的努力之外，政府的引導及補貼也在其中扮演著及其重要的角色。政府能拿出的補貼不可能是無限的，所以怎么把有限的補貼發揮最大的作用是政府首要考慮的問題。本節設計兩個政策情景，分別計算并比較在該政策影響下的氫燃料電池汽車產業鏈的價值流動參數的變化，以此來找尋最佳的政策著力點。

4.1 設計情景一

如果選擇氫燃料電池汽車產業鏈上的某一節點（企業）進行政策扶持，假設將方案1-5分別代表節點2、3、4、5、6的生產成本、技術研發成本、人力成本在原有基礎上提高，為了體現扶持后結果有較為明顯的提升，故選擇提高300%，以此計算對產業鏈上不同節點（企業）投入增加時，哪個節點的投入能對整個產業鏈帶來最高的收入。以節點2為例，未接受政策扶持前，其生產成本C為0.073，在接受扶持后，其生產成本變為0.292（0.073+0.073*300%），同理，節點2的技術研發成本變為1.008，人力成本變為0.128，其他節點的價值參數變化方式同上。表2為價值參數改變后，價值增值量和增幅比。

顯然，通過數據對比，相比于未經補貼的基準方案，方案2的價值增值量的增幅百分比的是最大的，為5個方案中的最優方案。因此，如若政府選擇氫燃料電池汽車產業鏈上某一節點（企業）進行政策扶持時，將燃料電池關鍵部件制造商作為扶持對象，政策作用的效果是最佳的。

4.2 設計情景二

如果政府選擇生產成本、技術研發投入、人力成本這三個價值參量給予政策扶持，但只能選擇其中一個參量。假設得到政策扶持后，這個參量在各個節點（企業）上的價值效用值提升了200%。方案1、2、3分別代表改變生產成本、技術研發投入、人力成本分別代表。方案1、2、3所得的價值增值量和增幅比如表3所示。

顯然，通過數據對比，相比于未經補貼的基準方案，方案2的價值增值量增幅百分比是最大的，為3個方案中的最優方案。因此，如若政府選擇生產成本、技術研發成本、人力成本其中之一進行政策扶持時，將生產成本作為扶持對象，政策作用的效果是最佳的。

5 結論

目前，氫燃料電池汽車還處于發展階段，但憑借其優勢，已然成為我國汽車產業升級轉型的重要戰略選擇之一。促進氫燃料電池產業發展也是對國家“雙碳”政策的支持[12-13]。本文就氫燃料電池汽車產業鏈展開研究，通過對其建立GERT網絡模型來進行分析，得到了產業鏈在價值流動過程中價值增值過程及等價傳遞概率、價值增值量等相關數據，并據此設計了兩個政策情景，為江蘇省有關部門的宏觀調控提供有效的定量支持。

研究結果表明：如果政府選擇氫燃料電池汽車產業鏈上某一節點（企業）進行政策扶持時，相比于其他企業，選擇扶持燃料電池關鍵部件制造商能得到的收益最大。如果政府選擇價值參數（生產成本、技術研發投入、人力成本）其中之一進行政策扶持時，選擇扶持生產成本，可以得到最佳的收益。

基金項目：江蘇高校哲學社會科學研究重大項目（2021SJZDA053）。

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