2023年亚太杯APMCM数学建模大赛C题中国新能源电动汽车的发展趋势解题全过程文档及程序

2023年亚太杯APMCM数学建模大赛

C题 中国新能源电动汽车的发展趋势

原题再现：

  新能源汽车是指采用非常规车用燃料（非常规车用燃料是指汽油、柴油以外的燃料）作为动力源，将先进的技术原理、新技术和新结构集成到汽车动力控制和驱动中的汽车。新能源汽车包括四大类型：混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池电动汽车和其他新能源汽车。新能源电动汽车作为一种新能源汽车，由于其低污染、低能耗、调峰能力强等特点，近年来得到了快速发展。新能源电动汽车，包括电动公交车和7座以下的家用电动汽车，已经受到世界各国消费者和政府的青睐。

  2011年以来，中国政府积极推进新能源电动汽车发展，制定了一系列优惠政策。新能源电动汽车产业取得巨大发展，逐渐成为继“中国高铁”之后的又一个中国标志。现在请您的团队完成以下问题：

  问题1：分析影响我国新能源电动汽车发展的主要因素，建立数学模型，描述这些因素对我国新能源电动汽车发展的影响。

  问题2：收集我国新能源电动汽车行业发展数据，建立数学模型，对未来10年我国新能源电动汽车的发展进行描述和预测。

  问题3：收集数据并建立数学模型，分析新能源电动汽车对全球传统能源汽车行业的影响。

  问题4：一些国家针对我国新能源电动汽车的发展制定了一系列政策。建立数学模型，分析这些政策对我国新能源电动汽车发展的影响。

  问题5：分析城市新能源电动汽车（包括电动客车）电气化对生态环境的影响。假设城市人口为100万，提供模型的计算结果。

  问题6：根据问题5的结论，向市民写一封公开信，宣传新能源电动汽车的好处和世界各国电动汽车产业的贡献。

整体求解过程概述(摘要)

  本文讨论了与中国新能源汽车的发展和影响相关的多个问题。
  在第一个问题中，收集2010-2022年的专利数量、补贴、人均可支配收入和充电站数量作为影响因素。新能源汽车销量为因变量。建立多元回归方程，回归系数表示各因素的重要性。重要性顺序确定为补贴、专利、人均收入和充电站增长率。
  在第二个问题中，确定了代表电动汽车行业发展的7个指标，包括市场渗透率、充电站数量和产量。利用ARIMA模型对市场渗透率和销售量进行时间序列分析，确定其为关键发展指标。
  第三个问题涉及新能源和传统车辆的数据收集，采用最小二乘法进行分析。人口竞争模型预测了新能源和传统汽车拥有和销售的未来趋势，并根据原始数据进行了验证。
  对于第四个问题，选择新能源汽车出口量作为政策影响指标。利用时间序列方法研究了主要市场国家对中国新能源发展的历史限制。采用DID模型分析了我国对外政策执行与新能源汽车出口之间的强负相关关系。
  最后，第五个问题需要建立一个基于城市汽车统计数据的多项式模型，以获得100万居民城市的数据。该数据被用来构建一个评估汽车电气化对环境影响的模型，该模型考虑了汽油排放的CO2系数等因素。

模型假设：

  假设1
  假设从搜索中获得的数据具有一定的可信度和合理性。
  假设2
  在最优种群竞争微分方程模型中假设，当新能源汽车独立存在时，它们遵循种群变化的logistic模式。
  假设3
  假设新能源电动汽车在最优种群竞争微分方程模型中被视为纯电动汽车。
  假设4
  假设问题5中的所有新能源电动汽车都是纯电动的。
  假设5
  假设问题5中的城市车辆不包括卡车，所有燃油车辆都使用汽油作为能耗。

问题重述：

  背景
  近年来，世界各国都在呼吁低碳环保。只有发展清洁能源和新能源产业，才能促进世界新能源的蓬勃发展。面对全球温室效应和日益严重的环境污染，传统汽车排放的燃油已经成为温室效应的主要原因。在这样的大环境下，新能源汽车，特别是电动汽车应运而生。
  随着科学技术的发展，我国对汽车尾气排放的要求不断提高。新能源电动汽车（NEEVs）作为一种新型、环保、高效的产业，符合绿色能源理念，能有效减少环境污染。[1] 因此，新能源电动汽车的发展及其影响是人们越来越关注的两个话题。
  但新能源电动汽车的发展受到多方面因素的影响。识别影响新能源电动汽车发展的因素，合理判断各因素的重要性，预测未来发展趋势和社会影响，是当前急需解决的问题。

  问题重述
  考虑到问题陈述中确定的背景信息和限制条件，我们需要解决以下问题：
  问题1
找出影响新能源电动汽车发展的主要因素，建立相应的数学模型，说明这些因素对我国新能源电动汽车发展的影响。

  问题2
  选择合适的能够反映我国新能源电动汽车发展的影响因素，选取影响所选因素的指标并收集更详细的数据，建立合理的数学模型，预测未来十年我国新能源电动汽车的发展。

  问题3
  基于问题1和问题2的研究结果，将中国模型推广到世界，收集所需数据并对模型进行改进，分析新能源电动汽车产业对传统能源汽车产业的影响。

  问题4
  为了限制我国新能源电动汽车的快速发展，一些国家出台了抵制我国新能源电动汽车的政策，建立了反映这些政策对我国新能源电动汽车发展影响的模型。

  问题5
  分析了城市新能源电动汽车对生态环境的影响，并以百万人口城市为例进行了实证分析。

  问题6
  根据上一个问题的模型和结论，写一封公开信，宣传新能源电动汽车的好处及其行业对世界各国的贡献。

模型的建立与求解整体论文缩略图

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部分程序代码：

from pyecharts import Bar

attr = ["{}月".format(i) for i in range(1, 13)]
v1 = [2.0, 4.9, 7.0, 23.2, 25.6, 76.7, 135.6, 162.2, 32.6, 20.0, 6.4, 3.3]
v2 = [2.6, 5.9, 9.0, 26.4, 28.7, 70.7, 175.6, 182.2, 48.7, 18.8, 6.0, 2.3]
bar = Bar("Bar chart of the impact of governance on sales")
bar.add("Pre policy sales", attr, v1, mark_line=["average"], mark_point=["max", "min"],is_random=True)
bar.add("Sales after policy implementation", attr, v2, mark_line=["average"], mark_point=["max", "min"],is_random=True,legend_pos='right')
bar.render('Bar chart of the impact of governance on sales.html')
from pyecharts import Bar
# data
goods =["endurance", "rules", "comfort", "price", "consumption", "emissions"]
sales1 =[20, 70, 36, 55, 60, 100] 
bar3 = Bar("Importance of each characteristic variable of new energy vehicles")
bar3.add('New energy vehicles',goods, sales1, is_convert=True,legend_pos='right')
bar3.render('Importance of each characteristic variable of new energy vehicles.html')

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