电动汽车跨区域充换电计量计费清分结算研究



电动汽车跨区域充换电计量计费清分结算研究

徐冲, 周侣

(国网杭州供电公司,浙江 杭州310009)

摘要:为确保电动汽车跨区域充换电顺利完成电费结算,研究了跨区域充换电的交易流程,并提出一种成本清分和收入清分的方法,并建立了运营商运营成本模型和客户支付充换电的费用单价模型.在此基础上,设计开发了一套清分结算系统,并对上述两个模型的实用性加以论证,为实施跨区域充换电提供参考.

关键词：电动汽车; 充换电站; 跨区域; 清分结算规则

在国家倡导“低碳生活”、推行“节能减排”的大背景下,推广使用电动汽车成为当前缓解环境压力、提高资源利用效率的有效途径之一.与发达国家相比,中国电动汽车产业起步晚,但发展十分迅速[1-3].

当前,电动汽车运营模式分为“整车充电”与“电池更换”两种,前者通过车辆直接充电获取电能,后者采用直接更换车载电池的方式为车辆补充电能,车辆本身不进行充电[4].国家电网公司提出“换电为主、插电为辅、集中充电、统一配送”的理念,选取部分城市进行充换电服务网络商业运营试点,并通过省(城)际互联逐步扩大试点规模,实际上是主推“电池更换”模式[5].然而当省(城)际互联扩大至一定规模,跨区域充换电将成为常态.目前,关于电动汽车技术、充换电模式及站点规划、商业运作模式等方面的研究较多[6],但充换电设施计量计费体系尚处于研究试行阶段,其关键技术之一——如何开展跨区域交易以及区域间的电费清分结算业务等难题亟待解决.基于此,本文以华东某区域跨城际智能充换电服务网络建设运营为基础,对跨区域交易业务流程以及电费清分结算的业务规则、系统开发应用等相关内容进行了探讨.

1跨区域充换电业务流程

1.1　跨区域充电关键业务

跨区域充电业务流程如图1所示.充电桩读取客户智能电卡内信息后,首先判别是否能够与交易地运营管理系统连接.

图1　跨区域充电关键业务流程

若为离线状态,则为客户先行充电,并保存相关信息,待上线后再将本次充电的信息上传.若为在线状态,则由交易地判断车辆归属地,由归属地和财务支付系统对车辆进行双重鉴权.鉴权通过后,允许进行充电,并由交易地统计充电费用形成应收,财务支付系统相应对账户进行扣款.最终形成的交易记录以及充电情况将写入客户智能电卡,并同步至归属地与总部的运营管理系统.

1.2　跨区域换电关键业务

跨区域换电业务流程如图2所示.换电终端读取客户智能电卡内信息后,依旧由交易地识别车辆归属地,由归属地和财务支付系统对车辆进行鉴权.鉴权通过后形成鉴权结果.同时,由车辆归属地对车上原有电池进行归属地判别:若为本省电池,则直接读取电池信息;若为非本省电池,则向电池提供地发出申请,提取电池信息.归属地将鉴权结果与电池信息打包,通过总部发送至交易地.换电终端获得交易地允许后,实施换电操作.交易地统计换电费用形成应收,财务支付系统相应对账户进行扣款.最终形成的交易记录以及充电情况将写入客户智能电卡,并同步至归属地与总部的运营管理系统.若之前判别为非本省电池,则电池提供地也将根据交易结果同步更新电池信息.

2清分结算规则研究

2.1　两种清分结算方式

电动汽车跨区域充换电的清分结算包括两个内容:一是要确定各运营商(包括电池提供方、电

图2　跨区域换电关键业务流程

能提供方以及充换电服务提供方)的运营成本;二是要解决客户充换电的计量计费问题,即客户应按什么单价支付充换电费用.前者可利用成本清分的方法确定;后者可利用收入清分的方法加以解决.

2.1.1成本清分

经分析,一次充换电的成本主要包括电能成本、服务成本和电池成本,分别对应电能提供方、电池提供方以及充换电服务提供方.其中,电池成本仅在换电模式下考虑.

(1)

式中:Cct——一次充换电的成本;

S——两次换电间行使的里程数;

Pe——每公里平均耗电电费;

Cb——一次充换电的电池成本,即为客户提供服务所产生的电池折旧费;

Cs——一次充换电的服务成本,包含充换电设施的折旧以及人工运行维护等费用.

需要说明的是,将电池购置费除以电池全寿命充放电总里程数(平均值),可以获得每公里的电池成本,目前,国内成组电池在试验中已能够实现充换电1 000次以上.

此外,充换电设施的折旧费可参照电池成本计算方式、人工运行维护费则与当地平均收入水平、日均充换电次数相关.

2.1.2收入清分

目前,关于收入清分的讨论集中在按里程计费和按电能计费两种模式.[7]

其中,按里程计费模式是指根据前后两次抄表所行驶的里程数来计算客户的充换电费用.该费用的计算式为:

(2)

式中:Cch——一次充换电的费用;

Pch1——每公里单价(归属地单价).

按电能计费模式是指根据客户实际消费的电能来计算充换电费用.该费用的计算式为:

(3)

式中:Wch2——客户实际消耗的电能;

Pch2——消耗单位电能的费用(归属地单价).

显然,若要确保收支平衡,一次充换电的成本必须与费用相等,即:

(4)

2.1.3清分结算案例

经统计,纯电动汽车充换一次约20 kWh,能行驶40~50 km,在此按平均45 km计算,即S=45 km,Wch2=20 kWh.

以成本清分为例,一次充换20 kWh,普通居民用电为0.56元/kWh,则每公里平均耗电电费为0.25元,即Pe=0.25元/km.

一组电池成本约15 000元,按照1 000次的充换电寿命计算,每次充换电的电池折旧费为15元,即Cb=15元.服务成本是比较难以量化的一个参数,且各城市间因工资、物价等差异,导致服务成本不同.目前,我国某新能源试点推广城市每次充换电服务费用按18元计算,即Cs=18元.

根据式(1),则Cct=0.25×45+15+18=44.25元.

以收入清分为例,由式(4)可得Cch1=44.25元,即一次充换电需缴纳费用44.25元.按里程计费,则每公里的充换电费用为0.98元.按电能计费,则每消耗1 kWh的充换电费用为2.21元.

显然,两种计费模式仅仅是计算方式的差异,理论上均可在实际中应用.

2.2　清分结算规则

2.2.1收入清分规则

(1) 资金充值属地化管理客户充值资金由归属地运营商进行管理,即客户无论在本地还是异地充值,其充值资金都划归客户归属地运营商进行管理.该原则有助于鼓励各地运营商发展电动汽车客户.

(2) 收入清分因客户已将资金充至归属地运营商账户,故客户充换电的资金来源为客户归属地运营商,即客户归属地运营商根据里程实际发生地的里程数或消耗电能量,向交易地运营商支付费用.

2.2.2成本清分规则

成本清分时,交易地运营商根据式(1),将资金划拨给相关运营商.其中,电能成本划拨给电能提供单位,即前一次充换电运营商;电池成本划拨给电池提供单位,即电池归属运营商;服务成本划拨给服务提供单位,即前一次充换电运营商.

3清分结算系统的开发应用

清分结算系统主要基于统一的跨区域交易业务模型、清分结算规则与数据接口而开发设计,具体包括收入清分管理、成本清分管理、数据对账管理、结算管理、基础业务管理等功能.该系统能为跨区域充换电业务提供标准化业务规范、交易资金管理规范与信息交互规范,以保障电动汽车跨区域充换电业务正常、高效地开展.

3.1　交易清分

交易清分包括收入清分管理和成本清分管理,是交易结算的数据准备阶段.本地运营商提交非本地客户在本地发生的充换电交易数据及本地客户在外地发生的充换电交易数据.系统对交易发生所在地、客户所属运营商、上次交易地运营商、电池信息、交易发生日期、交易笔数、交易金额等进行汇总、整理、分类,做好对账准备.

3.2　交易数据对账

以交易清分为基础,根据对账报文进行交易对账.若遇到异常数据,则以交易发生地提供的数据为准.

3.3　交易结算

清分与对账完成后,将进行交易结算,可分为销售收入结算、运营成本结算和跨省代收结算.

(1) 销售收入结算客户归属地运营商根据客户消费里程数进行销售收入结算,并将结算后的销售收入划拨给上次交易地运营商.

(2) 运营成本结算运营成本包括电能成本、服务成本和电池成本.上次交易运营商进行运营成本结算,并将销售收入按照电能成本、服务成本和电池成本,分别划拨给上次交易运营商、服务提供运营商和电池产权运营商.

(3) 跨省代收结算收费服务提供运营商根据客户缴费充值金额进行跨省代收结算,并将结算后的代收资金划拨给客户归属地运营商.

3.4　基础业务管理

基础业务管理指对清分周期、结算周期、清分规则及清分规则协议的维护,其中清分规则及清分规则协议的维护包括了相关内容的查询、增减、编辑和查看等功能.

3.5　统计监控

清分结算系统人机交互界面可通过图表、地图等方式直观展示电动汽车跨区域运营和清分结算情况.展示的内容包括车辆数、充电次数、换电次数、换电电池组数、里程消费金额、各地收支情况等.图3为省际互联清分结算统计监控示意.

图3　省际互联清分结算统计监控示例

4结论

(1) 应用成本清分和收入清分方法能清晰地确定一次充换电中各运营商的成本,以及客户充换电费用的单价.

(2) 客户充换电费用的单价有按里程计费和按电能计费两种模式,笔者对此进行讨论分析,认为两种模式均能在实际中应用.分别建立了成本清分与收入清分的数学模型,并通过实例进行了验证.

(3) 本文为大规模开展跨区域充换电提供了清分结算理论依据和实际操作规则.同时,鉴于成本清分工作相对较复杂,特别是服务成本,计算涉及较多不定因素,准确量化具有一定难度,还需作进一步的分析和研究.

参考文献：

[1]侯健生,蔡欣谕,吴秀刚.电动汽车产业发展模式的探索与研究[J].浙江电力,2012(9):72-81.

[2]张文亮,武斌,李武峰,等.我国纯电动汽车的发展方向及能源供给模式的探讨[J].电网技术,2009,33(4):1-5.

[3]才艺欣,王贺武,叶强,等.深圳和杭州电动出租车充电或换电池服务的商业模式[J].汽车安全与节能学报,2013,4(1):54-60.

[4]杨铎,刘宗歧,刘诗宁,等.基于不同购电模式相结合的电动汽车充换电站运营模式研究[J].现代电力,2012,29(6):51-55.

[5]周逢权,连湛伟,王晓雷,等.电动汽车充电站运营模式探析[J].电力系统保护与控制,2010,38(21):63-66.

[6]罗卓伟,胡泽春,宋永华,等.换电模式下电动汽车电池充电负荷建模与有序充电研究[J].中国电机工程学报,2012,32(31):1-10.

[7]聂亮,郑正仙,张帆.电动汽车充/换电服务计费方法的研究[J].浙江电力,2013(3):58-68.

(编辑胡小萍)

Study of Clearing and Settlement for Electric Measurement and Billing of Cross-region Electric Vehicle

ChargingXU Chong, ZHOU Lu

(State Grid Hangzhou Power Supply Company, Hangzhou310009, China)

Abstract:In order to accurately calculate the electricity fee of charging for electric vehicles across different regions,the business process of charging across different regions is formulated,and the method of cost clearing and revenue clearing is proposed to establish the operating cost model for operators and unit price model for customers.On this basis,a clearing and settlement system is developed to prove that the models are practical,and the reasearch provides conditions for the implementation of cross-regions charging.

Key words:electric vehicle; charging station; cross-region; clearing and settlement rule

中图分类号：TM910.6; U469.72

文献标志码：A

文章编号：1006-4729(2015)06-0597-05

通讯作者简介：徐冲(1983-),男,工学硕士,工程师,浙江临安人.主要研究方向为电网调度与控制,智能电网建设等.E-mail:chongx1983@163.com.

收稿日期：2015-04-09

DOI：10.3969/j.issn.1006-4729.2015.06.021