纯电动汽车替代方案及经济性分析

舒 晗， 何永秀

(华北电力大学 经济与管理学院，北京 102206)

纯电动汽车替代方案及经济性分析

舒 晗， 何永秀

(华北电力大学 经济与管理学院，北京 102206)

通过构建电动汽车百公里可节约成本模型，对公共交通中实施电动汽车替代方案进行了经济性分析，并选择了燃油价格、充电电价、政府补贴以及车辆购置价格4个因素进行了敏感性分析，找出了制约公共交通领域电动汽车推广应用的关键因素。结果表明，现阶段在公共交通领域推广电动汽车的替代工作在百公里运营成本上具有经济性，且车辆购置成本对电动公交车的百公里运营成本影响最大，燃油价格对电动出租车百公里运营成本的影响最大。

纯电动汽车；经济性分析；敏感性分析

0 引言

近年来，电动汽车以其污染少、噪音小、能源利用率高等优点逐渐成为人们关注的焦点。其中，纯电动汽车既是混合动力汽车和燃料电池汽车的技术基础，又是可直接利用电能的交通工具，已在我国部分城市成功地进行了推广应用。当前许多纯电动汽车试验车型的技术性能已接近传统燃油汽车，纯电动汽车的推广在技术上是可行的[1]。目前，制约电动汽车推广的主要因素是电池成本及性能、能源供给的基础设施等[2-3]。

关于电动汽车经济性研究主要集中在对电动汽车全寿命周期成本的分析及不同运营模式下电动汽车使用成本比较分析方面。有学者对比分析了电动汽车和传统汽车在其寿命期内的使用成本，发现电动汽车在环境效益及运营成本上具有显著地优势[4-7]。结合新能源发展的情况，有学者定量和定性地分析了推广电动汽车的减排效益[8]。在现有技术水平及补贴政策下，传统汽车在其寿命周期内的使用成本比电动汽车要高[9]。插电式混合动力汽车相对于纯电动汽车更具经济性[10]。对现有换电网络中“集中充电、分散换电”和“分散充换电”2种不同模式的经济性比较分析发现，现阶段“分散充换电”模式经济性较好[11]。对电动汽车整车购置、车辆购置(不含电池)、电池租赁3种经营模式比较分析,发现在全寿命周期成本上电池租赁模式最不经济，整车购买模式最经济[12]。同时，有学者对电动汽车提供辅助服务的经济性进行了计算，发现在电力市场环境下电动汽车通过代理机构提供调频和旋转备用服务在经济上是可行的[13-14]。

从以上研究来看，对公共交通中电动汽车替代方案的经济性研究较少。本文针对公共交通领域内推广电动汽车替代项目，在整车购买的模式上分析纯电动汽车替代公交车和出租车的经济性，对影响电动汽车百公里可节约成本的因素进行敏感性分析。

1 电动汽车典型替代方案分析

1.1 电动汽车典型替代方案替代空间分析

目前，我国电动汽车推广应用主要集中在中部以及东部沿海地区，西部地区电动汽车的推广应用较少。西部地区以甘肃为例，据政府公布数据显示，2016年甘肃省将推广应用新能源汽车5 500辆，公交、出租、租赁、公务、环卫、物流等公共服务领域当年新增或更新车辆中，新能源汽车配备比例不低于30%；到2020年达到7 700辆，公共服务领域新能源汽车应用规模进一步扩大。在公共交通领域，到2012年底，甘肃省实有公共汽车运营数量5 101辆，实有出租汽车数量17 115辆，主要以汽油、柴油、天然气为动力燃料。公共交通领域替代前景广阔。截至2014年末，甘肃省民用汽车拥有量185.3万辆，比上年末增长18.5%。其中，私人汽车拥有量163.35万辆，增长20.38%。当年新注册汽车31.3万辆，增长10.06%。2014年底，民用轿车保有量87.59万辆，增长20.68%。其中，私人轿车保有量73.26万辆，增长24.87%。电动汽车主要应用领域如图1所示。

图1 电动汽车主要应用领域

在公共交通领域，以公交车百公里油耗30 L，日运营200 km的标准计算，若达到100%的替代比例，在公交车领域甘肃省每年可节约燃油8.1万t，促进电能每年多消纳3.7亿kW·h；出租车则以百公里油耗9 L，日运营300 km的标准计算，年节约燃油量约12.2万t，促进电能每年多消纳4.9亿kW·h，仅在公交车和出租车行业内年节约燃油量就达20多万t，促进电能每年多消纳8.6亿kW·h。

在私家车领域，以国家规定非营运私家车最大行驶里程60万km强制报废的标准计算，百公里油耗为9 L的私家车在其寿命内消耗燃油约39.15 t。私家电动汽车由于甘肃省充电设施建设不完善，价格等因素普及率低。未来随着充电技术的不断发展，充电站配套设施建设的完善，生产成本的降低，私家车领域电动汽车市场前景广阔。

由上述分析可以看出，实施电动汽车替代仅在公共交通领域就能大幅促进新能源消纳，这在一定程度上能够缓解西北地区当下日益严重的弃风弃光现象，同时对缓解大气污染大有裨益。

1.2 电动汽车典型替代方案的构建

针对当下西部地区电动汽车产业刚起步的现状，本文提出在西部地区实施电动汽车替代方案。在推广试点过程中开始可以以旅游景区、政府机关、事业单位为试点，进行小范围推广，待相关政策、基础设施建设完善以后可以逐步推广到公交系统、出租车行业等公共交通领域。就目前看来，东部沿海不少城市已成功推广电动公交，并且取得了不错的效益。电动汽车替代项目方案如图2所示。

图2 电动汽车替代方案图

从成功推广公共交通电动汽车替代项目的城市情况来看，有以下几点需要注意：

(1)制定明确的新能源汽车推广目标。

替代方案实施前，政府部门应该联合相关企业结合甘肃省实际情况做好电动汽车替代工作的发展目标。确定电动汽车在公共服务领域的推广范围，可以在城市公交系统、企事业单位、旅游景区等领域率先推广应用，但同时应该制定明确的年度计划、推广替代数量标准等，确保方案的具体可行。

(2)做好配套项目实施规划。

尽快制定城市、城镇、国省道沿线、旅游景区充电基础设施建设规划，明确建设条件和数量比例。按照国家相关标准要求，在城市中心商务区、行政办公区、宾馆饭店等公共场所建设若干插卡式快速充电桩，同时出台高速公路服务区充电设施建设规划。电网企业积极配合做好报装增容服务和电力基础网络建设。

(3)出台详细可行的新能源汽车补贴政策文件。

就目前看来，现有的新能源汽车补贴政策主要有：

①对于符合条件的新能源汽车消费者给予适当补贴，补贴总额不得高过车辆售价的50%。

②对符合条件的纯电动汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池汽车免征车辆购置税。

③对使用新能源的车船免征车船税。

④新能源汽车充电基础设施建设项目纳入省级预算工业发展专项资金支持范围，原则上按项目设备投资的5%左右给予补贴，对向电网经营企业直接报装接电的经营性集中式充电设施用电，执行大工业用电价格，2020年前免收基本电费。

⑤对新能源汽车不实行机动车限号、限行措施。

从文件来看，政府的补贴力度较大，但在实施过程中对于享受补贴的车型国家有明确的规定，只有在国家规定新能源汽车补贴目录当中的车型才有相关补助。

2 电动汽车替代方案经济性分析

电动汽车替代的经济性分析是在公共交通中通过构建替代前后百公里可节约成本计算模型比较分析替代之前与替代之后在运营成本上的变化，判断在当前政策及价格水平下实行电动汽车替代在经济上是否可行。燃油汽车百公里总运营成本包括能耗成本、折旧成本、运营维护成本、其他项成本。替代之前传统燃油车百公里运营成本可以用式(1)表示：

(1)

用电动汽车替代燃油汽车以后其百公里成本计算模型可以用式(2)表示：

(2)

(3)

式中：ΔC为电动汽车替代传统汽车后可节约的百公里运营成本；Co为燃油汽车百公里运营成本；Ce为电动汽车百公里运营成本；CE为燃油汽车排放尾气的环境成本。

2.1 电动公交车经济性对比分析

电动公交车经济性分析选取比亚迪K9纯电动大巴为算例，2011年比亚迪纯电动大巴在深圳福田区202路公交线正式投入试运营，普通燃油车和K9纯电动车车型主要参数如表1所示。

表1中K9纯电动大巴市场价格约为200万元，参考2014年11月28日《广州新能源汽车推广应用管理暂行办法》对于车身大于10 m的纯电动客车补贴50万元的标准，以及深圳市地方补贴50万元，车辆购置成本为100万元。公交车的百公里油耗量选取的是深圳公交车正常情况下的油耗量，燃油价格是选取0#柴油2015年9月29日的燃油市场价格，电价是深圳工业用电全天峰谷平均电价0.73元/kW·h。燃油公交车的环境污染成本依据广东省2015年8月18日印发的《关于调整排污费征收标准实行差别收费政策的通知》中对废气污染物收费标准进行计算， 即二氧化硫及氮氧化物按每污染当量1.2元征收，一氧化碳按每污染当量0.6元征收。清洁能源供电情况下，中重型商用燃油车百公里主要污染物排放量如表2所示。

表1 普通燃油车和K9纯电动车车型主要参数

表2 中重型柴油车与电动汽车排放对比 kg/百公里

依据上述参数以及汽车百公里运营成本计算模型计算出电动汽车及燃油汽车百公里运营成本如表3所示。

表3 电动公交车百公里运营成本计算结果 元

从表3计算结果中可以看出，在不考虑国家和地方政府对于新能源的补贴的情况下，K9电动公交车百公里运营成本远高于普通燃油公交车，若考虑国家对于新能源汽车的补贴，则百公里运营成本电动公交车较低。在现有的补贴政策及市场燃油价格水平下，用比亚迪k9纯电动大巴代替传统燃油公交车在百公里运营成本上具有经济可行性。

2.2 电动出租车经济性对比分析

电动出租车经济性分析选取比亚迪e6电动汽车为例，计算出租车运营经济性。2015年9月29日，35辆纯电动出租车投入深圳市场。普通燃油出租车和e6纯电动车车型主要参数如表4所示。

表4 出租车运营参数

市场上比亚迪e6款电动车价格约为30万元，根据2014年11月28日《广州新能源汽车推广应用管理暂行办法》续驶里程大于250 km的纯电动乘用车每辆补贴6万元，深圳市每辆车补贴6万元的标准，比亚迪e6车型的购车价格为18万元。燃油价格取93#汽油2015年9月29日的市场价格5.94元/L，根据出租车的充电频次，白天晚上较为均衡，电价为深圳工业用电全天峰谷平均电价0.73元/kW·h。年运营天数扣除每月维修保养1 d，取353 d。

燃油出租车的环境污染成本依据广东省2015年8月18日印发的《关于调整排污费征收标准实行差别收费政策的通知》中对废气污染物收费标准进行计算，其中轻型商用燃油车百公里主要污染物排放量如表5所示。

表5 清洁能源供电传统汽油车与电动汽车排放对比 kg/100 km

依据上述参数以及汽车百公里可节约成本计算模型计算出电动汽车及燃油汽车百公里运营成本如表6所示。

表6 电动出租车百公里运营成本计算结果 元

从表6计算结果中可以看出，在不考虑电动出租车充电桩的固定投资成本的情况下，仅从运营成本的角度来看，一次性购买电动出租车，不论考虑政府补贴与否，电动出租车的百公里运营成本都要比普通燃油出租车低。在现有的补贴政策及市场燃油价格水平下，用比亚迪e6纯电动汽车代替传统燃油出租车，在百公里运营成本上具有经济可行性。

3 敏感性分析

考虑影响百公里可节约总成本的因素，对电动公交车替代方案进行敏感性分析。选取的影响因素包括电动汽车整车购置价格、燃油汽车油价、电动汽车充电电价、国家新能源补贴。选取不确定性因素±20%波动幅度来考察其对公交车百公里可节约成本的影响，得到不确定性因素对百公里运营成本影响表和敏感性分析图，结果如图3所示。

图3 电动公交车百公里可节约成本敏感性分析图

从图3中可以看出，对电动公交车百公里可节约成本影响最大的因素是电动汽车购买价格。当电动公交车K9的售价变化5%时，电动公交车的百公里可节约成本变动幅度为135%，且在现有市场价格基础上K9售价上升幅度达到3.7%以上时，用K9电动大巴替换传统燃油公交车是不经济的。0#柴油价格对百公里可节约成本的影响排在第二位，当油价波动幅度达到5%时，百公里可节约成本波动幅度为78.8%，当0#柴油价格降低幅度超过6.3%时，用K9电动大巴替代燃油公交车是不经济的。电动汽车补贴政策对百公里可节约成本的影响排在第三位，当电动汽车政府补贴金额波动5%时，百公里可节约成本波动幅度达到67.4%，在现有补贴100万元的基础上，若电动汽车补贴金额降低幅度超过7.4%时，用K9电动大巴替代普通燃油公交车是不经济的。对百公里可节约成本的影响最小的因素是充电电价，当充电电价波动5%时，百公里可节约成本波动幅度为41.7%，若充电电价在现有基础上上涨幅度超过12%时，用K9电动大巴替代普通燃油公交车是不经济的，即充电电价若取深圳工业用电为全天峰值电价，则是不经济的，若取用电低谷电价，则替代方案是经济的。

考虑影响百公里可节约总成本的因素，对电动出租车替代方案进行单因素敏感性分析。选取不确定性因素±20%波动幅度来考察其对电动出租车百公里可节约成本的影响，得到不确定性因素对百公里运营成本敏感性分析图如图4所示。

图4 电动出租车百公里可节约成本敏感性分析图

从图4中可以看出，对电动出租车百公里可节约成本影响最大的因素是93#汽油价格，当93#汽油价格变化5%时，电动公交车的百公里可节约成本变动幅度为9.4%，且在现有市场价格基础上93#汽油价格下降幅度达到53.4%以上时，用e6电动汽车替换传统燃油公交车是不经济的。价格对百公里可节约成本的影响排在第二位，车价波动幅度达到5%时，百公里可节约成本波动幅度为6.8%，当车价上涨幅度超过73.1%时，用e6电动汽车替代燃油公交车是不经济的。电动汽车充电价格对百公里可节约成本的影响排在第三位，当电动汽车充电电价波动5%时，百公里可节约成本波动幅度达到2.7%。对百公里可节约成本的影响最小的因素是电动汽车补贴金额，当补贴金额在现有补贴金额的基础上波动5%时，百公里可节约成本波动幅度为2.6%。

4 结论

本文在分析电动汽车推广试点典型案例的基础上，首先提出了在公共交通领域推广电动汽车替代燃油汽车的方案，并结合已成功推广电动汽车替代的试点城市对方案进行了经济性分析，最后通过敏感性分析找出影响电动汽车推广应用的关键因素。通过计算分析发现，公共交通领域电能替代空间广阔，在现有技术水平及市场条件下，不考虑前期固定投资在公共交通领域推广电动汽车的替代工作，在百公里运营成本上具有经济性。从敏感性分析结果中可以看出，在没有考虑电动汽车的充电基础设施建设的固定投资成本的情况下，公共交通领域中，选取的不确定性因素对于电动公交车和电动出租车的影响程度是不同的。在选取的影响因素中车辆购置成本对电动公交车的百公里运营成本影响最大，燃油价格对电动出租车百公里运营成本的影响最大。

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The Economic Analysis of Pure Electric Vehicle Replacement Scheme

SHU Han, HE Yongxiu

(School of Economics and Management, North China Electric Power University, Beijing 102206, China)

In the paper, the economic analysis for pure electric vehicle replacement in public transport is carried out by constructing a cost saving per 100 km model. The sensitivity analysis of main factors including the fuel price, electricity price, government subsidies and vehicle purchase price, which have great impact on the economic performance of the alternative scheme, is also carried out. The results show that the scheme of promoting pure electric vehicles in public transport is economical for the present stage. The cost of vehicle purchase has the greatest impact on the operation cost of the electric bus, while the fuel price has the greatest influence on the operating cost of the electric taxi.

pure electric vehicle; economic analysis; sensitivity analysis

10.3969/j.ISSN.1672-0792.2017.04.005

2016-11-22。

TM721

A

1672-0792(2017)04-0026-06

舒晗(1992-)，男，硕士研究生，主要研究方向为电力经济及管理。

何永秀(1970-)女，教授，研究方向为电力经济及管理、能源管理。