運(yùn)營(yíng)類電動(dòng)汽車采用換電的模式探討

運(yùn)營(yíng)類電動(dòng)汽車采用換電的模式探討

在能源多元化、環(huán)境治理的大背景下，電動(dòng)汽車的推廣應(yīng)用具有重要的影響。在電動(dòng)汽車的電量補(bǔ)給形式上，包括充電和換電兩種模式。因?yàn)閾Q電的快速性、便捷性，在包括乘用車、物流車等在內(nèi)的運(yùn)營(yíng)類車輛的推廣上具有很大的市場(chǎng)空間。另外換電模式下因?yàn)殡姵丶泄芾?，便于?shí)現(xiàn)電池的梯次利用和電池回收。目前電動(dòng)汽車的換電的研究主要集中在充換電與電力系統(tǒng)的影響研究、換電網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和建設(shè)，以及運(yùn)營(yíng)模式、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)等，隨著電動(dòng)汽車不斷普及，建立可復(fù)制推廣的換電運(yùn)營(yíng)模式成為一個(gè)關(guān)鍵課題。

換電模式的思路

從技術(shù)上說(shuō)，電動(dòng)汽車換電是電池與車之間通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的接口進(jìn)行互聯(lián)，并能夠方便的更換電池；從商業(yè)模式上說(shuō)，用戶只需要購(gòu)買汽車，電池可以從負(fù)責(zé)電池運(yùn)營(yíng)的公司租賃，電池更換的時(shí)間在2～3min，這樣就可以像汽油車一樣，方便的獲得電能供給，同時(shí)降低了一次性購(gòu)車成本。相比充電模式大幅提高車輛的使用率，所以適合運(yùn)營(yíng)類車輛采用。整個(gè)換電運(yùn)營(yíng)模式如圖1所示。

用電成本分析

從目前的市場(chǎng)情況來(lái)看，電動(dòng)汽車的成本要比普通的燃油車貴50%，所以降低電動(dòng)汽車的使用成本對(duì)于商業(yè)模式的推廣具有重要意義。對(duì)于電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，電動(dòng)汽車是可調(diào)節(jié)的負(fù)荷，可以通過(guò)電價(jià)機(jī)制對(duì)電動(dòng)汽車充電的時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)。但這種方式，一來(lái)對(duì)用戶行為影響有限，二來(lái)是以犧牲用戶“自由用車”的體驗(yàn)為前提的。換電站在時(shí)間和空間上可以實(shí)現(xiàn)充電和售電分離，從而就具備了獲取最低用電成本的基礎(chǔ)。充分利用峰谷電價(jià)、郊區(qū)低電價(jià)和工業(yè)園區(qū)的富裕配電容量，節(jié)約一次投資和用電成本。隨著電價(jià)競(jìng)價(jià)上網(wǎng)機(jī)制的推廣，光伏發(fā)電、沿海地區(qū)海上風(fēng)電、燃?xì)獍l(fā)電等分布式發(fā)電的加入，換電還具有進(jìn)一步低電價(jià)空間。

表1給出了不同的能源選擇的優(yōu)劣勢(shì)分析，從電力系統(tǒng)配電運(yùn)行角度，采用合理的運(yùn)營(yíng)模式，換電不僅不會(huì)增加電力系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，而且能提高資產(chǎn)利用率。

電池的交易模式

圖1 換電運(yùn)營(yíng)模式示意圖

電池的交易模式在換電的商業(yè)模式中處于核心地位。電池交易模式包括兩方面，一是換電運(yùn)營(yíng)商與電池企業(yè)之間的交易模式，二是換電運(yùn)營(yíng)商與電動(dòng)汽車用戶之間的交易模式。其中換電運(yùn)營(yíng)商和電池企業(yè)之間的交易模式可以有以下三種模式：

方式1：電池采購(gòu)模式。運(yùn)營(yíng)商直接采購(gòu)電池，電池企業(yè)負(fù)責(zé)提供電池和技術(shù)服務(wù)。這種模式運(yùn)營(yíng)商需較大的一次投資，同時(shí)承擔(dān)較大的風(fēng)險(xiǎn)。

方式2：電池租賃模式。換電運(yùn)營(yíng)商從電池企業(yè)租賃電池，在電池衰減率允許范圍內(nèi)按月支出固定的租賃費(fèi)用。這種方式能夠大幅減少運(yùn)營(yíng)商的初始投資，僅獲得電池使用權(quán)并對(duì)電池運(yùn)營(yíng)管理負(fù)責(zé)，電池廠家負(fù)責(zé)技術(shù)支持。

方式3：電池使用模式。運(yùn)營(yíng)商按電池實(shí)際使用情況，以電量為基準(zhǔn)向電池企業(yè)支付費(fèi)用。換電運(yùn)營(yíng)商建立電池企業(yè)與電動(dòng)汽車用戶之間交易平臺(tái)，收取一定的服務(wù)費(fèi)，不承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)。

從目前電池的發(fā)展水平來(lái)看，電池租賃模式+電池使用模式結(jié)合比較可行，這樣不僅能保證電池企業(yè)收益從而具有研發(fā)動(dòng)力，而且換電運(yùn)營(yíng)商一次投資不大，同時(shí)可以通過(guò)提高運(yùn)營(yíng)效率而盈利，從而形成整個(gè)商業(yè)模式的良性循環(huán)機(jī)制。在電池的交易模式中，基于安全性、可用性建立一個(gè)科學(xué)的電池評(píng)價(jià)體系都是一個(gè)重要的課題。

用戶使用電池，除了需要支付電池使用費(fèi)，還需要提供擔(dān)保。擔(dān)保的形式，可以采用信用擔(dān)保、付押金或資產(chǎn)抵押（比如，以電動(dòng)汽車作為抵押）等形式獲得換電資格。這種消費(fèi)形式大幅減低了用戶在電池使用上的投資，有利于市場(chǎng)推廣。

表1 不同能源選擇方式優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比

盈利模式分析

換電的盈利模式，需要從各環(huán)節(jié)系統(tǒng)性考慮是否能夠?qū)崿F(xiàn)合理利益分配。換電的成本包括換電站的一次建設(shè)資金、用電成本、電池使用費(fèi)。換電的收入主要包括收取的換電服務(wù)費(fèi)、用戶交納的保證金、國(guó)家和地方補(bǔ)貼。本文以100塊電池規(guī)模的換電站為例簡(jiǎn)略計(jì)算投資回報(bào)情況：其中每塊電池15度電，每輛電動(dòng)車可以配備2塊電池，換電平均時(shí)間為3min，充電時(shí)間3h，按12h運(yùn)營(yíng)核算100塊電池的換電站每天可以為200車次提供換電服務(wù)。

為滿足充電要求，需要500kvar的配電容量，需投入約200萬(wàn)；換電裝置投資300萬(wàn)元；電站施工費(fèi)：100萬(wàn)元；換電站的一次投資約為600萬(wàn)元；考慮換電的補(bǔ)貼按直流樁的標(biāo)準(zhǔn)，補(bǔ)貼金額為30萬(wàn)元；換電站的投資相當(dāng)于570萬(wàn)元。

假設(shè)電池電量使用率為80%，每車次換電為：2*15度*0.8=24度，每天換電電量為：24度*200輛=4800度；向用戶收取服務(wù)費(fèi)按0.8元/度，則每月收取服務(wù)費(fèi)為：4800度*30天/月*0.8元/度=115200元；電池的月租固定成本按500元/月，并支付0.1元/度使用費(fèi)，同時(shí)獲取0.2元/度的電費(fèi)補(bǔ)貼，每月的利潤(rùn)為115200元-500元/月*100塊+（0.2-0.1）元/度*4800度*30天=79600元。

換電的投資回收期為：570÷7.96÷12=5.96年；

如果不單獨(dú)建設(shè)配電，利用已有配電的富余容量進(jìn)行充電，換電的一次投資將大幅減少，換電站的投資回收期會(huì)降低至3.8年。

從換電的投資回收期計(jì)算中可見，電站的一次投資、電池的使用費(fèi)用、換電站的運(yùn)營(yíng)情況都直接影響換電站的效益。

衍生服務(wù)分析

電池集中應(yīng)用的模式使得換電站具有更多服務(wù)的可能性。光伏和風(fēng)電并網(wǎng)發(fā)電，因?yàn)榫€路容量的限制，需要計(jì)算線路能夠成熟的接納能力，從而確定風(fēng)廠或光伏電站的輸出，大幅降低了發(fā)電效率；電池儲(chǔ)能成本過(guò)高，也在極大程度上限制了微電網(wǎng)的發(fā)展。用換電站替代儲(chǔ)能電站，實(shí)現(xiàn)“一站多用”，降低微電網(wǎng)的一次投資，抑制風(fēng)機(jī)光伏發(fā)電波動(dòng)性給電網(wǎng)帶來(lái)的沖擊。同時(shí)儲(chǔ)存的電能可以在電網(wǎng)需要調(diào)峰調(diào)頻的時(shí)候使用，具有一定的經(jīng)濟(jì)性。

此外，基于換電站的商業(yè)模式有利于推進(jìn)動(dòng)力電池進(jìn)行梯次利用和電池回收。

結(jié)語(yǔ)

怎么能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的大范圍推廣，是一個(gè)全社會(huì)的系統(tǒng)課題，目前電動(dòng)汽車換電站作為一種重要模式已經(jīng)在推廣，但還未實(shí)現(xiàn)規(guī)?；蜆?biāo)準(zhǔn)化，本文希望通過(guò)商業(yè)模式的探討，為電動(dòng)汽車換電站在中國(guó)的長(zhǎng)期發(fā)展提供思路，為運(yùn)營(yíng)類電動(dòng)汽車的推廣應(yīng)用找到好的商業(yè)模式。

10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.19.007