电动汽车充电设施盈利模式及经济效益分析

胡 龙 王志会 谭杰仁

(1.广州供电局有限公司 2.中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司 )

0 引言

机动车尾气排放造成的雾霾、光化学烟雾污染等一系列环境问题近年来愈发受到人们的关注[1][2]，对各地PM2.5源解析数据表明，机动车尾气对雾霾形成的贡献率占15-30%之间[3]，是大气污染的重要组成部分。电动汽车替代燃油车已成为一种针对该问题有效的解决方案，对于节能减排，防止大气污染等问题具有重要的意义。

2015年11月，国家发改委印发了《电动汽车充电基础设施发展指南(2015—2020年)》，提出了到2020年，新增集中式充换电站超过1.2万座，分散式充电桩超过480万个，以满足全国500万辆电动汽车充电需求。另外，李克强总理在《2020年国务院政府工作报告》中将新能源汽车充电桩列为“新型基础设施建设”的重要组成部分。随着电动汽车充电桩的大规模建设，对其运营模式和经济性的讨论也开始兴起，这也正是本文要着重讨论的内容。

1 电动汽车充电设施盈利模式分析

当前电动汽车充电设施的收益大致可以分为四个部分：电费收入、充电服务费收入、停车费收入、其他收入。

1.1 电费、充电服务费及补贴收入

2014年国家发展改革委发布了《关于电动汽车用电价格政策有关问题的通知》，规定电动汽车充电设施企业可以向用户收取电费和服务费，这也是目前我国电动汽车充电设施的主要收入来源。当前我国电动汽车的电费和服务费定价标准还处于政府管制阶段，其中售电价普遍根据一般工商业电价执行，而充电服务费则执行各地政府发布的指导价。根据《关于电动汽车用电价格政策有关问题的通知》，充电服务费的价格标准在2020年后将逐步放开。目前我国主要城市的充电服务费指导价如下表所示：

表1 各城市充电服务费最高限价

1.2 停车费收入

目前除公交车充电站外，大部分的普通乘用车充电站均采取P&C(Park and Charge)模式，即在电费以及服务费的基础上加收停车费，征收标准不一，一般来说城市中心区的停车费要比市中心外围的费用标准要高。部分的P&R(Park and Ride，换乘停车场)也引入了充电的服务[5]，这种模式一般是以停车为主充电为辅，设置的充电桩也多是交流慢充桩，但这类停车场一般位于市中心外围，具有与公共交通枢纽接驳的功能，收费也较为低廉，对缓解交通拥堵具有重要意义。

1.3 其他收入

随着我国电动汽车保有量的提升，电动汽车充电市场规模的扩大，充电设施盈利模式将从传统的“电费+充电服务费+停车费”向更加多元化的方向转变。从盈利模式来看，除了传统的“电费+充电服务费+停车费”，电动汽车充电设施还可以向两个方向拓宽盈利渠道。

一是增值服务收入。增值服务收入是以电动汽车充电站为平台开展一系列增值服务业务的收入，可以分为以下几种类型[6]：

表2 电动汽车充电站增值服务类型

虽然电动汽车充电设施拥有潜在丰富增值服务模式，但以单个充电站为主体开展相关业务在一定程度上会无疑增大充电站的运营成本且不利于形成规模效应。一个可行的路径是通过第三方平台整合众多的充电设施资源形成双边市场，以充电平台的形式吸引充电用户以及充电设施[11]，充分发挥充电平台在交易中介、广告媒体、支付结算方面的优势，降低以充电设施为主体开展增值服务的运行成本，实现充电设施与平台运营商的互利合作。

二是电网互动收入。随着智能电网建设的推进以及V2G(Vehicle to Grid，车电互联)技术的成熟[7]，电动汽车充电站可以整合站内车载电池资源参与电力辅助服务市场。一般来说，大部分的汽车一天中90%的时间都处在停驶的状态[8][9]，因此随着电动汽车保有量的提升，充电站可以作为重要的V2G平台，通过为电网提供调频、调峰或需求侧响应服务来实现电网互动收入[10]，并与电动汽车用户分成。

2 不同场景下电动汽车充电经济分析

2.1 场景假设

目前电动汽车充电站基本上可以分为两类，一类是专为特种车辆提供服务的充电站，如电动公交充电站；一类是为小型乘用车提供充电服务的充电站，其服务对象一般是电动网约车、私人电动汽车等。因此本文分为四种情景进行讨论：

小型公交车充电站：为电动公交提供充电服务的小型充电站，充电桩规模为5台100kW直流充电桩。

大型公交车充电站：为电动公交提供充电服务的大型充电站，充电桩规模为20台100kW直流充电桩。

小型乘用车充电站：为社会车辆提供充电服务的小型充电站，充电桩规模为5台40kW直流充电桩，50台7kW交流充电桩。

大型乘用车充电站：为社会车辆提供充电服务的大型充电站，充电桩规模为30台40kW直流充电桩，30台7kW交流充电桩。

2.2 建设规模及投资分析

考虑不同情景下充电机数量、工作效率、同时系数、对其他负荷的估算以及变压器最佳负载率等因素，计算不同情景下的容量需求，确定建设规模如下表所示：

当你要切东西或者钻洞的时候，可能会用到楔子。它有时是圆圆的、尖尖的，像图钉一样；有时是长长的、薄薄的，像刀一样。

表3 建设规模一览表

直流充电桩俗称“快充”，其搭载了直流充电机，可以为电动汽车动力电池直接充电，而交流充电桩需要借助车载充电机来充电，因此两类充电桩价格存在较大的差异。当前(2020年初)不同电压等级充电桩的价格如下表所示：

表4 当前交直流充电桩价格水平

因此四个情景工程静态投资如下表所示：

表5 不同情景工程静态投资一览表(万元)

从上图可见，四个情景中小型乘用车充电站交流充电桩容量比例最大，因此单位千瓦投资中充电设施的投资也最低，为915元/kW，但由于单桩功率较小，在同等规模容量情况下充电桩数较大，因此单位投资总建安费用及安装费用比例也相对较高，因此从整体上看小型乘用车充电站的单位kW静态投资较高，而直流充电容量比例较高的大型公交车充电站的单位kW静态投资较较低。

此外，相同单位静态投资与充电桩规模相关，当充电桩规模越大，其单位静态投资相对要更低一些。另外单位静态投资受设计标准、相关设备及人工价格的影响，因此后文中将着重分析静态投资变动对投资效益的影响。

3.3 成本及效益分析

3.2.1收益分析

以广州地区为例，大工业电价中的低谷电价为0.3647元/kWh，平段电价为0.6805元/kWh。一般来说，公交车主要以“夜间充电，白天补电”形式运行，此外小型乘用车也主要在夜间充电，假设谷段以及平段充电量比例约为2∶1，故综合售电价格为0.470元/kWh。考虑到广州地区平均服务费水平，初步按0.5元/kWh取定。另外，考虑小型乘用车充电站充电一般加收停车费，停车费征收标准按前2小时免费，多出的时间按5元/小时收取。

由于当前阶段电动汽车充电设施普遍主要采用“电费+服务费+停车费”的模式实现投资收益。目前电动汽车充电设施增值服务盈利模式不清晰因而收入占比较小，电网互动收入目前也缺乏清晰的收益计算的原则，因此本研究暂不考虑以上两类收入。

根据电动公交及小型乘用车日平均里程以及耗电指标，设电动公交一次充电量为200 kW.h，小型乘用车一次充电量为20 kW.h，初步假定每台充电桩每日利用率为25%(一年按365天考虑)，即各情景年充电量如下表所示：

表6 不同情景下充电量

3.2.2成本分析

表7 各情景运行维护费一栏(万元)

另外，由于充电桩购放电之间存在电量损耗(5%-10%之间，本文按5%取定)，因此电量损耗的金额也是充电站成本项之一。除此之外，还有折旧(按配网设施折旧年限为10年，充电系统折旧年限为5年考虑)、税费以及财务成本(按30%自有资金，长期借款率4.9%、短期借款利率4%考虑)等。以0.5元/kW.h服务费为例，四个情景中整个运营期内平均度电成本构成如图2所示。

可见各项成本中折旧占比还是最高的，度电折旧费为0.172元/kW.h，占度电成本的42%，其次到度电运维费0.114元/kW.h，占度电成本的28%。

3.2.3投资效益分析

通过财务测算，各情景中的财务效益指标表：

表9 不同情景财务指标

上表中“小型-乘用”以及“大型-乘用”表示未考虑停车费时的收益情况，“小型-乘用-停车费”以及“大型-乘用-停车费”指考虑了停车费的情况下的收益情况。此外对于未考虑停车费的情况下，相同利用率的收益率水平与单位容量投资成负相关关系，即公交车充电站收益水平要优于乘用车充电站，大型乘用车充电站收益水平要优于小型乘用车充电站。

考虑了停车费后，小型乘用车充电站收益率水平则优于大型乘用车充电站，其原因在于小型乘用车充电站低功率的交流充电桩占比较大，这类充电桩需要较长时间才能将电动汽车电池充满，因此可以相应地提高停车费的收入，实现较好的投资收益。

3.2.4敏感性分析

敏感性分析是在基准情境下，改变相关敏感性因素，考察不同敏感性因素变化对内部收益率或者收益平衡点的影响程度。

本文以充电桩利用率水平、服务费水平作为敏感性因素，分析其变动对资本金内部收益率的影响，其结果如图3、图4所示。并设定了内部收益率目标为8%，以利用率水平、投资变化水平为敏感性因素，分析其变动对服务费平衡点的影响，其结果如图5、图6所示。

图3、图4为反应不同利用率水平下以及不同服务费水平下各情景的资本金内部收益率，可以看出收益率水平与充电桩利用率水平呈正相关关系。相同敏感性因素下，大型公交充电桩的收益率水平对利用率和服务费的变化更为敏感，直线斜率分别为2.39和1.21。相同情境下，利用率水平的变化则较服务费水平变化更为敏感性，以小型乘用充电站为例，资本金内部收益率对利用率和服务费的敏感性系数分别为6.91和5.44。因此充电桩运营单位应当加大电动汽车充电设施的营销力度，可以适当地通过降低服务费的形式参与市场竞争，提升充电桩的利用率水平。

图5、图6表示不同利用率水平和投资变化下，以8%的资本金税后内部收益率反算的各情景下的服务费平衡点。可见随着利用率水平的上升和投资变化率下降，服务费平衡点也会随之下降。相同情景下，充电桩利用率的敏感性系数要普遍大于投资变化的敏感性系数，以小型公交充电站为例，充电桩利用率的敏感性系数绝对值为0.91，而投资变化率的敏感性系数绝对值仅为0.61.

5 结论

随着我国电动汽车保有量的提升，电动汽车充电市场规模的扩大，充电设施盈利模式将向更加多元化的方向转变。但除了提供充电服务以外，以单个充电设施为主体提供其他增值服务会增大充电站的运营成本且不利于形成规模效应，因此需要第三方整合整合众多的充电设施资源形成双边市场，降低以充电设施为主体开展增值服务的运行成本，实现充电设施与平台运营商的互利合作。

投资分析表明，大型充电站较小型充电站可以实现更低的单位投资投资，直流充电站较交流充电站可以实现更低的单位投资。对电动汽车充电设施的成本分析表明，度电成本中折旧占比较高，其次是运维成本，因此充电设施的投资水平对其经济性影响较大。

效益分析表明当前投资水平和服务费水平下，电动汽车充电设施可以实现较为良好的经济效益。在考虑到停车费收入之后，同等充电服务费水平下充电功率较低的交流充电桩可以实现更多的停车费收入。 敏感性分析表明充电设施的利用率水平较服务费水平敏感性程度更大，因此可以通过适当的降价促销活动提高提升充电桩的利用率水平。