張 琦，何永秀

(華北電力大學 經(jīng)濟與管理學院，北京 102206)

基于臨界電價分析的電動汽車發(fā)展模式設計及落地機制研究

張 琦，何永秀

(華北電力大學 經(jīng)濟與管理學院，北京 102206)

近年來，我國西北地區(qū)風電、光伏等新能源發(fā)電項目建設迅速，新能源裝機容量迅速擴大。但同時由于經(jīng)濟發(fā)展滯后、消納能力不足造成棄風棄光現(xiàn)象嚴重。電動汽車作為交通領域推動電能替代、消納棄風電力的主力軍，發(fā)展推廣模式亟待創(chuàng)新。以此為背景，從只考慮運行費用和考慮全壽命周期費用兩個角度出發(fā)，分別對電動汽車替代傳統(tǒng)汽車的臨界電價進行分析，找到電動汽車發(fā)展受阻的癥結(jié)所在。設計出電動汽車發(fā)展的新模式，并結(jié)合實際提出適合電動汽車發(fā)展的建議。

電能替代；電動汽車；臨界電價；推廣模式；落地機制

面對日益嚴峻的環(huán)境污染和日益緊張的能源供給狀況，發(fā)展低碳經(jīng)濟已成為世界各國的基本共識。而在內(nèi)涵十分豐富的低碳經(jīng)濟框架中，低碳交通無疑是其核心內(nèi)容之一。從世界范圍來看，交通系統(tǒng)消耗了全球約1/3的能源[1]，而且這一數(shù)字還在不斷上升。

我國西北地區(qū)由于其地理優(yōu)勢，風能、太陽能資源豐富，基于當前棄風棄光的背景將風光電廣泛應用于交通電氣化中，在交通領域?qū)嵤耙噪姶汀北M可能地實現(xiàn)節(jié)能、節(jié)油是很有必要的。伴隨著電動汽車的發(fā)展，近年來學者們分別從技術、政策、商業(yè)模式以及市場推廣等方面對電動汽車的推廣和發(fā)展進行了相關研究。文獻[1]和[2]從過去、現(xiàn)在到未來綜合論述了全球電動汽車的發(fā)展歷程；文獻[3]重點論述了電動汽車在臺灣的發(fā)展歷程；文獻[4]和[5]結(jié)合中國國情，通過對國內(nèi)目前電動汽車發(fā)展狀況的分析，對電動汽車在我國的發(fā)展前景做出預測；文獻[6]和[7]探討出適合我國國情的家用電動汽車商業(yè)推廣模式；文獻[8]和[9]提出了適合我國國情的，新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的財稅政策；文獻[10]結(jié)合特斯拉在中國的推廣模式提出適合中國的電動汽車發(fā)展新模式；文獻[11]至[14]對電動汽車充電設施的發(fā)展前景和運營模式進行了探討，并以上海市為例進行了數(shù)據(jù)測算；文獻[15]和[16]提出了換電和電池租賃模式，并對該模式的運營成本、收費標準進行了測算；文獻[17]對插電式混合動力電動汽車對可持續(xù)發(fā)展的影響進行了評估；文獻[18]通過介紹了電動汽車發(fā)展給電網(wǎng)公司帶來的機遇與挑戰(zhàn)。

本文提出電動汽車替代傳統(tǒng)汽車臨界電價的概念，從只考慮運行費用和考慮全壽命周期費用兩個角度出發(fā)，分別對電動汽車替代傳統(tǒng)汽車的臨界電價進行分析，找到電動汽車發(fā)展受阻的癥結(jié)所在，設計出電動汽車發(fā)展的新模式。

1 電動汽車經(jīng)濟性評價

對電動汽車進行全面的經(jīng)濟評價，主要采用臨界電價指標進行分析與評價。臨界電價是指當電價到達某一臨界點時，電能對其他能源的替代具有經(jīng)濟性，該臨界點的電價即為基于被替代能源的臨界電價。將臨界電價與現(xiàn)行銷售電價進行比較，若臨界電價高于銷售電價，則說明對用戶來說應用電能替代具有經(jīng)濟性；若臨界電價低于銷售電價，則說明對用戶來說應用電能替代不具有經(jīng)濟性。

從如下兩個角度計算出電動汽車替代傳統(tǒng)燃油汽車的臨界電價：①將兩種汽車運行中的費用進行比較，得出臨界電價一；②考慮初始投資，將兩種汽車全壽命周期內(nèi)的費用進行比較，得出臨界電價二。

(1)臨界電價一

在臨界電價一的計算中只考慮電動汽車與燃油汽車、燃氣汽車的運行費用。假設年行駛費用相等，得到如下等式：

(1)

式中D——小客車年行駛里程數(shù)；CO——燃油汽車每百公里油耗量；CE——電動汽車每百公里電耗量；CG——天然氣汽車每百公里氣耗量；PO——當前市場油價；PE/O——電動汽車對燃油汽車替代的臨界電價；PE/G——電動汽車對天然氣汽車替代的臨界電價；PG——當前市場天然氣價格。

由式(1)可以分別得到只考慮運行費用的電動汽車替代燃油汽車和天然氣汽車的臨界電價一為：

(2)

根據(jù)目前的情況，綜合各地情況考慮，取CO為10L/100km，PO取93號汽油5.56元/L，CG為8m3/100 km，PG取CNG加氣站終端銷售價格2.90元/m3，CE為20 kWh/100 km，可得只考慮運行費用的電動汽車替代臨界電價一。

(2)臨界電價二

目前，電動汽車推行較為困難的原因之一是電動汽車的價格較高。因此，在計算的基礎上通過考慮初始投資，得到全壽命周期內(nèi)的費用公式：

(3)

其中

(4)

式中N1、N2、N3、N4——燃油汽車、電動汽車和燃氣轎車的年運行費用；i——折現(xiàn)率；D——小客車年行駛里程數(shù)；CO——燃油汽車每百公里油耗量；CE——電動汽車每百公里電耗量；CG——天然氣汽車每百公里氣耗量；PO——當前市場油價；IO、IE、IG——燃油汽車、電動汽車和燃氣汽車的初始投資額；LO、LE、LG——燃油汽車、電動汽車和燃氣汽車的壽命周期；PE/O——電動汽車對燃油汽車替代的臨界電價；PE/G——電動汽車對天然氣汽車替代的臨界電價；PG——當前市場天然氣價格。

由式(3)，可以分別得到考慮初始投資的電動汽車替代燃油汽車和天然氣汽車的臨界電價二為：

(5)

(6)

通過計算得到全壽命周期的電動汽車替代臨界電價如表1所示。表1參照北京市電動汽車充電收費標準，表中公共充電設施服務費取0.6元/kWh。競爭性比較=臨界電價-實際電價，若競爭性比較為正則表示具有經(jīng)濟性，若競爭性比較為負則表示不具有經(jīng)濟性)

表1 電動汽車替代傳統(tǒng)汽車臨界電價一和臨界電價二

從表1可以看出，只考慮汽車運行過程中的費用，電動汽車替代燃油汽車的臨界電價為2.78元/kWh，競爭性比較均為正值。電動汽車的經(jīng)濟性遠高于燃油汽車。若電動汽車用戶采用家庭插座充電，按照居民電價支付，將具有相當可觀的經(jīng)濟優(yōu)勢。若采用公共充電設施對電動汽車進行能源補給，電動汽車相較于燃油汽車仍具有較可觀的經(jīng)濟性。電動汽車替代燃氣汽車的臨界電價為1.16元/kWh，若執(zhí)行居民電價電動汽車的經(jīng)濟性亦是相當明顯，而當執(zhí)行公共設施充電價格時，與高峰電價的競爭性比較為負，此時的經(jīng)濟性將劣于燃氣汽車，但平段與低谷的充電價格仍具有經(jīng)濟性。隨著天然氣價格的升高，電動汽車相對于天然氣汽車將具有更大的經(jīng)濟優(yōu)勢。因此在電動汽車的運行階段，若用戶能夠合理選擇充電地點與充電時間，電動汽車的經(jīng)濟性還是相當明顯的。

政府要加以適當?shù)恼咭龑?，加大宣傳力度，并鼓勵和引導用戶采用平段和低谷電價進行充電將很容易實現(xiàn)電能替代。

從表1可以看出，由于電動汽車造價較高，在考慮了初始投資后，電動汽車全壽命周期的替代臨界電價大大降低。此時，電動汽車替代燃油汽車的臨界電價降為1.053元/kWh，替代天然氣汽車的臨界電價降為0.647元/kWh，經(jīng)濟性不再明顯，競爭性比較出現(xiàn)負值。由此可見，目前電動汽車在不發(fā)達地區(qū)發(fā)展緩慢的主要原因是初始投資過高，讓大眾望而卻步。在這種情況下，政府部門應從降低用戶的初始投資入手，出臺相關補貼優(yōu)惠政策從而推動電動汽車的發(fā)展。

結(jié)合上述經(jīng)濟性分析，本文從降低用戶的初始投資入手，設計出如下四種推動電動汽車發(fā)展的模式。

2 基于臨界電價分析的替代模式研究

要推動電動汽車的發(fā)展以實現(xiàn)電能替代的目的，不僅要擴大電動汽車的銷售量，增加用戶對電動汽車的購買量，同時要不斷完善電動汽車的充電網(wǎng)絡。本節(jié)從電動汽車推廣的投資和運營兩個階段，針對不同主體的特征設計出多種電動汽車電能替代模式。

在前期投資階段，對于電動汽車車體的投資，可以根據(jù)不同用戶經(jīng)濟基礎的差異，設計出整車分期付款、融資租賃和買車體租電池三種模式；對于充電設施的投資，從減少電網(wǎng)公司建設成本縮短投資回收期的角度出發(fā)，設計出多方投資充電設施模式。在后期運營階段，針對前期對電動汽車投資模式的差異，衍生出充電模式、換電模式以及分時租賃模式等，如表2所示。

表2 分階段模式設計

2.1 “花未來的錢買車”推進電能替代模式

“花未來的錢買車”推進電能替代模式指對于經(jīng)濟狀況不十分寬裕但家庭汽車使用率又比較高的用戶，允許消費者分期付款、低首付買車等方式吸引這部分消費者購買電動汽車[6-7](見圖1)。這將在很大程度上增加電動汽車的銷售和使用量，對加快電能替代腳步實現(xiàn)“以電代油”具有重要意義。

圖1 “花未來的錢買車”推進電能替代模式圖

(1)投資階段

對于想要購買整車但目前又無力支付全款的用戶，可以通過向金融機構(gòu)融資貸款的方式分期付款購買整車。用戶向汽車商支付一定比例的車款首付，其余車款向金融機構(gòu)申請貸款由金融機構(gòu)代交，電動汽車所有權歸用戶所有。之后用戶按照貸款利率向金融機構(gòu)分期還款。這將大大提高用戶購買新能源汽車的積極性，增加電動汽車的銷量實現(xiàn)“以電代油”電能替代的目的。

(2)運營階段

用戶利用充電設施進行電能補給，采用“電費+服務費”的方式進行繳費。其中電費歸電網(wǎng)公司所有，服務費歸充電設施投資商所有。

該模式緩解了用戶一次性購車的壓力，吸引更多潛在用戶購買電動汽車。先使用后付款的方式不僅有利于電動汽車的推廣與銷售，更提前實現(xiàn)了“以電代油”電能替代。

在“花未來的錢買車”這種分期付款購車模式下，電動汽車的銷售量將大幅度增長，汽車商利潤將隨之提高，電網(wǎng)公司將獲得更多的售電收入，政府稅收也隨之提高，加快了電能替代的腳步。

2.2 “我買車你用車”融資租賃促電能替代模式

“我買車你用車”融資租賃促電能替代模式是指對于家庭汽車使用率不高的用戶，電網(wǎng)公司可以撮合汽車商與租賃公司聯(lián)合推出整車租賃，消費者在需要用車時，通過租賃公司租借電動汽車(見圖2)。這種模式不僅可以為沒有私家車的用戶提供便利，也讓更多用戶感受電動汽車的節(jié)能與環(huán)保，有利于推動電動汽車的普及，實現(xiàn)“以電代油”電能替代。

圖2 “我買車你用車”融資分時租賃促電能替代模式圖

(1)投資階段

汽車商可以利用自身優(yōu)勢，成立租賃公司，也可與租賃公司合作推出電動汽車租賃模式。租賃公司與汽車生產(chǎn)商首先通過購買合同支付貨款，獲得電動車所有權后，租賃公司與用戶簽訂經(jīng)營性租賃合同進行租賃，電動車所有權都在第三方汽車租賃公司。同時租賃公司對電動汽車的充電設施進行投資，保證汽車的能源供給。

(2)運營階段

租賃公司采用分時計價模式，以小時甚至是分鐘作為計費單位的租賃方式，用戶按照租用時長進行繳費。電動汽車所需的充電費用由租賃公司向電網(wǎng)公司支付。

這種模式下消費者通過較低的成本和風險就可以實現(xiàn)對新能源汽車的體驗，同時為用戶省去了燃油費、保養(yǎng)費、停車費等支出。所以它在新能源汽車前期推廣中具有較大的優(yōu)勢，對于交通領域“以電代油”電能替代的推廣具有重要意義。

2.3 “買車體租電池”換電推動電能替代模式

“買車體租電池”換電推動電能替代模式是車電分離，整車企業(yè)可以只銷售裸車，消費者不需要購買電池(見圖3)。用戶到換電站進行電池的租賃與更換，并繳納電池的電量費和維護租用費。

圖3 “買車體租電池”換電推動電能替代模式圖

(1)投資階段：對于不具有一次性購買整車能力又不想背上負債包袱的用戶，可以只購買車體，不需要購買電池。電池作為電動汽車中最主要也是費用最高的配件，由第三方電池企業(yè)提供電池租賃、充換電及維護等服務，政府對于電池企業(yè)給予補貼[15]。這就使消費者購買和維護成本大大減少，同時降低了用戶使用電池的風險。

(2)運營階段：第三方電池公司集中進行電池的管理、維護和回收，并收取一定的費用。用戶進行電池更換，支付電池電量費與租賃維護費。其中電費歸電網(wǎng)公司所有，租賃與維護費歸第三方電池企業(yè)所有[16]。

這種模式不僅降低了消費者購買整車的經(jīng)濟負擔，而且使用過程中可以方便消費者不用進行長時間的充電等待。同時可以利用夜間用電低谷充電不僅節(jié)約成本，而且對于消納夜間新能源電量，調(diào)節(jié)峰谷差具有明顯作用。這極大地促進了電動汽車的推廣，有助于電能替代的進一步推進。

2.4 “1+N”投資完善充電網(wǎng)絡促電能替代模式

“1+N”投資完善充電網(wǎng)絡促電能替代指在充電樁建設過程中形成包括電網(wǎng)公司、政府和第三方投資商(主要包括設備供應商、社會資本、整車企業(yè)等)在內(nèi)的聯(lián)合投資建設模式(見圖4)。

圖4 “1+N”投資完善充電網(wǎng)絡促電能替代圖

(1)投資階段：在多方聯(lián)合建設模式下，設備供應商、社會資本、整車企業(yè)作為第三方參與到充電樁的投資建設中。電網(wǎng)公司與第三方投資商共同投資建設充電樁，均可享受政府補貼。

(2)運營階段：用戶在使用充電設施過程中繳納電費和服務費，其中服務費歸充電設施投資運營商所有，并且各運營商根據(jù)運營成本在規(guī)定范圍內(nèi)確定自有充電設施的服務費，電費歸電網(wǎng)公司所有[12-13]。電網(wǎng)公司與新能源電廠協(xié)商，使低價新能源電優(yōu)先上網(wǎng)，同時為用戶降低電價讓利。

“1+N”投資完善充電網(wǎng)絡促電能替代能大幅度降低電網(wǎng)公司對充電設施的投資成本，縮短投資回收期，同時擴大汽車品牌影響力，促進電動汽車的推廣，加快電能替代的腳步。促進了新能源電力的消納，為用戶讓利的同時擴大了電網(wǎng)公司的利潤空間。

3 結(jié)語

本文以整體利益與局部利益相協(xié)調(diào)為原則，針對各個主體提出具體的電能替代落地建議。

(1)政府部門采取減免車輛購置稅、消費稅和車船稅等措施，鼓勵消費者優(yōu)先購買新能源汽車，以財稅激勵手段加速新能源汽車的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。加大政府對于新能源汽車的強制性采購，形成消費示范效應，扶持新能源汽車的示范運行等。充分發(fā)揮信息技術的促進作用。

(2)電網(wǎng)公司積極規(guī)劃引領電能替代發(fā)展。利用營銷對市場情況的掌握，以規(guī)劃為引領，大力強化市場競爭意識和效益意識，充分發(fā)揮電能清潔、環(huán)保、高效的優(yōu)越性，主動服務；加大宣傳力度，不斷提高電能占終端能源消費的比重。

(3)運營商應建立健全售后服務體系，延伸服務領域，為消費者提供更好的服務。創(chuàng)新商業(yè)模式，積極開展新能源汽車融資租賃等服務。

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(本文編輯：趙艷粉)

電力簡訊

國家發(fā)改委印發(fā)《可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》

國家發(fā)改委近日正式印發(fā)《可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》。《規(guī)劃》指出到 2020 年，風電項目電價可與當?shù)厝济喊l(fā)電同平臺競爭；到2020年，基本解決水電棄水問題，限電地區(qū)的風電、太陽能發(fā)電年度利用小時數(shù)全面達到全額保障性收購的要求；全面協(xié)調(diào)推進風電開發(fā)，按照“統(tǒng)籌規(guī)劃、集散并舉、陸海齊進、有效利用”的原則，嚴格開發(fā)建設和市場消納相統(tǒng)籌，著力推進風電的就地開發(fā)和高效利用，積極支持中東部分散風能資源開發(fā)，在消納市場、送出條件有保障的前提下，有序推進大型風電基地建設、積極穩(wěn)妥開展海上風電開發(fā)建設、完善產(chǎn)業(yè)服務體系。到2020年底，全國風電并網(wǎng)裝機確保達到2.1億千瓦以上；加快開發(fā)中東部和南方地區(qū)風電，有序建設“三北”大型風電基地，積極穩(wěn)妥推進海上風電開發(fā)，切實提高風電消納能力。

規(guī)劃還指出，要優(yōu)化資源配置，開展風光互補基地示范。在利用水風光發(fā)電出力的互補特性，在不增加棄水的前提下，在西南和西北等水資源豐富的地區(qū)，借助水電站外送通道和靈活調(diào)節(jié)能力，建設配套的風電和光伏發(fā)電項目，協(xié)同推進水風光互補示范項目建設，重點推進四川省涼山州風水互補基地、雅礱江水風光互補基地、金沙江水風光互補基地、貴州省烏江和北盤江流域風水聯(lián)合運行、青海海南州水風光互補基地等可再生能源建設。

(本刊訊)

Design and Implementation of Electric Vehicle Development Pattern Based on Critical Power Price Analysis

ZHANG Qi, HE Yong-xiu

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

In recent years, in Northwest China, wind power, photovoltaic and other new power generation projects have developed quickly, and the installed new energy capacity have been expanding fast. But at the same time the lagging of economic development and inadequate power consumption lead to serious solar and wind power waste. Electric vehicle (EV) is the main alternative to promote electrical energy substitution and consume wind power in transportation sector, and it is essential to improve its development and promotion mode. Therefore, this paper analyzes the critical power price for EV to substitute traditional automobiles by respectively considering operation cost and the whole life cycle cost. And the problems arresting the EV development are exposed; a new mode of the EV development is designed; some practical suggestions for the EV development are proposed.

electrical energy substitution; electric vehicle; critical power price; promotion model; landing mechanism

10.11973/dlyny201606012

張 琦(1992)，女，碩士研究生，從事電力經(jīng)濟管理、能源經(jīng)濟管理工作。

U469.72；TM715

A

2095-1256(2016)06-0721-06

2016-09-12