Optimal government subsidy strategies for improving charging stations in ride-hailing services

Technisches Resümee: Optimale staatliche Subventionsstrategien zur Verbesserung von Ladestationen im Ride-Hailing-Sektor

Problemstellung
Die Integration von New Energy Vehicles (NEVs) in Ride-Hailing-Dienste hat eine kritische Abhängigkeit zwischen der Effizienz des Ride-Hailing und der Ladeinfrastruktur geschaffen. Während Regierungen weltweit den Fokus der Subventionen vom Fahrzeugkauf hin zur Ladeinfrastruktur verschoben haben, bleibt die optimale Strategie zur gezielten Unterstützung des Ride-Hailing unklar. Die bestehende Literatur übersieht oft das Zusammenspiel zwischen Ride-Hailing-Plattformen, heterogenen Ladedienstleistern (Schnell- vs. Konventionalladen) und spezifischen Marktbedingungen wie dem Grad der städtischen Wirtschaftsentwicklung. Diese Arbeit adressiert diese Lücke, indem sie untersucht, wie verschiedene staatliche Subventionsstrategien – Ladesubventionen (für Fahrer), Nutzungssubventionen (für Stationsbetreiber) und Bausubventionen (für den Bau der Infrastruktur) – die Gleichgewichtsergebnisse eines kompetitiven Ride-Hailing- und Lade-Ökosystems beeinflussen.

Methodik
Die Autoren entwickeln ein spieltheoretisches Modell, das vier Schlüsseleinheiten umfasst: eine Ride-Hailing-Plattform, einen konventionellen Ladedienstleister (Provider-c), einen Schnelllade-Dienstleister (Provider-f) und die Regierung. Das Modell beinhaltet:

• Zweistufiger Entscheidungsprozess: Zuerst entscheiden sich die Fahrer, ob sie aktiv werden, basierend auf Einkommen und Ladekomfort, und wählen dann zwischen Schnell- oder Konventionalladen basierend auf Preis, Wartezeit und Fahrstrecke.
• Subventionsszenarien: Drei verschiedene Strategien werden analysiert:
  1. NC-Strategie: Ladesubvention ($\tau$) für Fahrer, die Schnellladestationen nutzen.
  2. NU-Strategie: Nutzungssubvention ($\mu$) für Provider-f basierend auf der Stationsauslastung.
  3. NB-Strategie: Bausubvention ($\eta$) für Provider-f basierend auf der Anzahl der errichteten Stationen.
• Erweiterungen: Das Basismodell wird um Szenarien erweitert, in denen die Plattform über eine kooperative Beteiligung in Schnellladestationen investiert, sowie um Szenarien, die die Heterogenität der Fahrersensitivität gegenüber der Anzahl der Ladestationen berücksichtigen.
• Analyse: Die Studie verwendet Rückwärtsinduktion, um Gleichgewichtsentscheidungen (Preise, Stationsanzahl, Tarife) abzuleiten und führt Sensitivitätsanalysen zu Parametern wie Netzexternalitäten, Differenzierung der Ladezeitkosten ($\Delta$) und Baukostenkoeffizienten ($k$) durch.

Zentrale Beiträge

1. Substituierbarkeit und Dominanz: Die Arbeit stellt fest, dass Ladesubventionen und Nutzungssubventionen sich gegenseitig substituieren und ähnliche Auswirkungen auf das Marktgleichgewicht haben. Im Gegensatz dazu spielen Bausubventionen eine distinkte, positive Rolle. Die Studie identifiziert einen kritischen Schwellenwert: Wenn die Bausubvention einen gewissen Wert überschreitet, dominiert die Bausubventionsstrategie sowohl die Lade- als auch die Nutzungssubvention und liefert überlegene Ergebnisse für alle Akteure.
2. Nicht-lineare Rentabilität: Entgegen intuitiver Erwartungen zeigt die Forschung, dass Schnellladeanbieter nicht immer eine höhere Rentabilität erzielen, wenn die Differenzierung der Ladezeitkosten ($\Delta$) steigt. Hohe Baukosten ($k$) in Kombination mit hoher Differenzierung können zu einer reduzierten Marktkapazität und niedrigeren Gewinnen führen.
3. Marginale Schwellenwerte: Die Analyse zeigt, dass die marginalen Schwellenwerte für Bausubventionen, die erforderlich sind, um eine "Win-Win"-Situation für alle Akteure zu gewährleisten, sich nicht schneiden. Dies impliziert, dass das Erreichen eines universell vorteilhaften Ergebnisses spezifische, nicht überlappende Subventionsniveaus erfordert, abhängig von der gewählten Strategie.
4. Regionale politische Implikationen: Die Studie bietet einen Rahmen zur Anpassung von Subventionsstrategien an lokale wirtschaftliche Bedingungen. Entwickelte Regionen, die durch höhere Service-Raten und Sensitivität gekennzeichnet sind, eignen sich besser für Nutzungs- oder Ladesubventionen. Im Gegensatz dazu können unterentwickelte Regionen durch Bausubventionen bessere Ergebnisse erzielen, um anfängliche Infrastrukturbarrieren zu überwinden.

Zentrale Ergebnisse

• Einfluss von Subventionen: Eine Erhöhung der Lade- oder Nutzungssubventionen veranlasst den Schnellladeanbieter dazu, zusätzliche Tarife zu erhöhen, während Bausubventionen direkt die Stationserweiterung stimulieren, ohne die Tarifstruktur zu verändern.
• Win-Win-Bedingungen: Ein "Win-Win"-Szenario für die Plattform, beide Anbieter und die Fahrgäste ist unter der Bausubventionsstrategie erreichbar, wenn das Subventionsniveau ($\eta$) den Maximalwert spezifischer Schwellenwerte ($\max\{\eta_2, \eta_5, \eta_6\}$) überschreitet.
• Plattforminvestition: Wenn die Plattform über eine Beteiligung mit dem Schnellladeanbieter kooperiert, schrumpft der Bereich für einen "Fünf-Wege-Gewinn" (einschließlich der Fahrgäste) unter der Bausubventionsstrategie, dehnt sich jedoch unter der Nutzungssubventionsstrategie aus, wenn die Beteiligungsquote steigt.
• Fahrersensitivität: Die Heterogenität in der Sensitivität der Fahrer gegenüber der Verfügbarkeit von Ladestationen bestätigt die Robustheit des Basismodells. Fahrer, die die Effizienz des Schnellladens priorisieren ($\rho_1$), erweitern den Multi-Win-Bereich, während die Sensitivität gegenüber konventionellen Stationen ($\rho_2$) die Effektivität von Nutzungssubventionen einschränken kann.

Bedeutung und Ansprüche
Das Papier behauptet, dass seine Erkenntnisse entscheidende Orientierungshilfe für Regierungsbehörden und Ride-Hailing-Manager bieten. Es stellt fest, dass ein "Einheitsansatz" bei Subventionen ineffektiv ist; stattdessen muss die Politik von den lokalen wirtschaftlichen Entwicklungsstufen und der spezifischen Marktstruktur abhängen (z. B. ob die Plattform in die Infrastruktur investiert). Die Studie betont, dass Bausubventionen im Allgemeinen robuster und positiver sind, ihre Dominanz jedoch an das Überschreiten spezifischer Schwellenwerte gebunden ist. Darüber hinaus hebt die Forschung hervor, dass Ride-Hailing-Plattformen bestrebt sind, in Schnellladeinfrastruktur zu investieren, insbesondere in entwickelten städtischen Gebieten, um die Serviceeffizienz zu steigest. Schließlich stellt das Paper fest, dass das Streben der Fahrer nach Ladeeffizienz als Katalysator für die nachhaltige Entwicklung des städtischen Verkehrs fungiert, sofern die Subventionsstrategien mit diesen Marktdynamiken abgestimmt sind.

Limitierungen
Die Autoren räumen ein, dass das Modell derzeit keine privat genutzten NEVs ausschließt, die nicht am Ride-Hailing teilnehmen, welche einen signifikanten Kundenstamm für Lendianbieter darstellen. Zudem vereinfacht das Modell den Marktwettbewerb auf eine spezifische Gruppe von Anbietern, während reale Märkte komplexere Drei-Wege- oder Multi-Parteien-Wettbewerbsdynamiken aufweisen können.