純電動汽車與傳統燃油汽車的生命周期成本評估

周 謐（副教授），盧利霞

一、引言

我國經濟持續(xù)高速增長促進了能源資源消費的快速增長，隨著汽車產業(yè)步入高速發(fā)展時期，我國所面臨的石油能源緊張問題與環(huán)境污染問題將更加嚴峻。2012年6月28日，《國務院關于印發(fā)節(jié)能與新能源汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012～2020年）的通知》聲明，我國將加快培育和發(fā)展節(jié)能汽車與新能源汽車，到2020年，純電動汽車和插電式混合動力汽車生產能力將達200萬輛、累計產銷量超過500萬輛，當年生產的乘用車平均燃料消耗量將降至5.0升/百公里，節(jié)能型乘用車燃料消耗量將降至4.5升/百公里以下[1]。隨著石油資源的消耗，這將對我國整個電動汽車和混合動力汽車市場產生重大影響?？紤]到石油價格上漲的預期，關于汽車生命周期私有成本的研究不斷獲得關注，該研究對汽車經濟評價和市場可行性分析具有重要意義。

生命周期成本（Life Cycle Cost，LCC）最早是在1969年被美國國防部用于評估、核算軍工產品的成本，目前已逐漸發(fā)展成為從另一個尺度上定義和衡量可持續(xù)發(fā)展的概念和工具，它是指產品、過程、項目或行為在其整個生命周期（從原材料獲取、加工到廢棄物的回收或最終處置）內所消耗的資源（如人力、物力、財力、環(huán)境等）[2]。關于汽車環(huán)境生命周期的研究已很成熟，艾江鴻等[3]以生命周期理論為基礎，將電動汽車和燃油汽車對環(huán)境造成的影響進行了比較，認為政府應大力推廣電動汽車。隨著新能源汽車受到的關注越來越廣泛，一些學者開始利用生命周期成本理論對汽車成本進行實證研究。Deluc?chi等[4]將生命周期成本與汽車產業(yè)相結合，以電池電動汽車為研究對象，建立了電動汽車生命周期成本分析模型。Wu等[5]和Al-Alawi等[6]分析比較了新能源汽車與傳統燃油汽車的全生命周期使用成本，認為超微電動汽車較傳統燃油汽車更有優(yōu)勢；而混合動力汽車比普通汽車擁有更低的能源成本，但當電池較大時其能源成本優(yōu)勢難以彌補增加的電池成本。Eaves等[7]和Lipman等[8]對汽車全生命周期成本中的制造成本、燃料成本進行了評估；而吳添等[9]引入了汽車的空調使用成本，認為純電動客車成本高于燃油客車。Zhao等[10]考慮到政府補貼對經濟競爭的影響，得出了電動汽車在2031年前相對于內燃機汽車并不具有經濟優(yōu)勢的結論。張環(huán)[11]和Diao等[12]將生命周期成本分為有形成本和無形成本，評估了幾種不同類型燃油汽車和電動汽車的生命周期成本，Hao等[13]則考慮了不同的汽車使用壽命對成本的影響。

目前生命周期成本理論已逐漸成熟，但對于新能源汽車的研究大多局限于能源成本、補貼政策層面，在限購政策成本、維護成本、電池技術發(fā)展層面還有所欠缺。隨著“互聯網+”發(fā)展戰(zhàn)略的施行和共享經濟的蓬勃發(fā)展，共享單車、共享汽車相繼在北京、上海、重慶、合肥等大中城市亮相。

本文將以我國新能源汽車市場為背景，從消費者視角，首先介紹汽車車型選擇和數據來源，綜合考慮純電動汽車與燃油汽車使用過程中產生的全部經濟成本，構建純電動汽車與燃油汽車生命周期成本分析模型。然后，就汽車行駛里程、限購政策影響、電池技術發(fā)展做敏感性分析，對共享經濟下的汽車生命周期成本進行探討，并給出共享汽車發(fā)展的政策建議。

二、汽車生命周期成本評價模型及數據

（一）汽車樣本選擇

本文旨在分析電動汽車和燃油汽車的生命周期成本，而比亞迪作為新能源汽車生產的引領企業(yè)，對新能源汽車的研究有著重大意義，奇瑞汽車則是安徽本土知名汽車企業(yè)，在汽車行業(yè)的發(fā)展中具有一定的代表作用，因此，選擇這兩個不同品牌分別對其同一車型的電動汽車和燃油汽車進行對比分析。

（二）數據來源

本文數據來源為：①汽車車型相關參數信息主要來自于比亞迪官網和奇瑞官網；②汽車購買相關政策信息及維護信息主要通過國務院通知公告以及工信部、搜狐汽車、汽車之家、途虎養(yǎng)車等網站獲?。虎燮渌麛祿饕獊碓从谖墨I。

（三）關鍵假設

本文假設：①所有汽車模型全生命周期使用壽命均為10年，總行駛里程均為15萬公里，汽車每年平均行駛里程為1.5萬公里；②汽車全生命里程中，汽油和電能的市場價格保持不變，汽油的市場價格為6.63元/升，電能市場價格為0.58元/千瓦時；③電動汽車充電時，電能轉換效率為80%[14][15]；④電動汽車車主使用自安裝充電樁充電，安裝充電樁費用為8000元；⑤純電動汽車每15萬千米更換一次電池，對舊電池進行回收。

三、汽車成本生命周期評價模型建立

（一）汽車生命周期成本框架

汽車全生命周期成本主要包括私有成本和環(huán)境成本，其中私有成本主要包括購置成本、運營成本與處置成本。汽車生命周期私有成本框架見圖1。

圖1 汽車生命周期私有成本框架

（二）汽車生命周期私有成本評價模型

汽車生命周期私有成本評價，是指定量評價消費者在購買、使用和處置汽車的過程中所花費的全部經濟成本。本文假設消費者在2017年購買汽車，并以2017年為基準年，從消費者角度計算汽車使用過程生命周期內即未來10年內所發(fā)生成本的貼現值。其全生命周期成本模型為：

其中：TC表示純電動汽車或燃油汽車在全生命周期所發(fā)生的總成本的貼現值；IC表示購置成本，是指消費者購買汽車所發(fā)生的一次性成本的總和；OCn表示運營成本，是指汽車n年使用過程中所花費的能源費用、維護費用、稅與保險、其他成本的總和的貼現值；SV表示汽車處置時的殘值貼現值。

1.購置成本。購置成本（Initial Cost，IC）是指消費者在購買汽車時所花費的所有費用，主要包括廠商建議零售價、購置稅、上牌費用、政府補貼和充電樁費用。計算公式為：

廠商建議零售價（Manufacturer's Suggested Re?tail Price，MSRP）是指付給汽車經銷商的費用，包括汽車零部件成本、制造成本、員工薪資、設計成本等。購置稅（Purchase Tax，PT）與汽車價格有關，通常是購車款扣除增值稅（17%）的一定比例r，購買排量為1.6L及以下的乘用車，其購置稅比例為7.5%；排量大于1.6L時，購置稅比例為10%。上牌費用（License Fee，LF）通常按商家提供的一條龍服務費用（約為500元）計算。對于充電樁費用（Charging Pile Cost，CPC），本文假設電動車車主采用自安裝充電樁方式為純電動汽車充電。

政府補貼（Government Subsidy，GS）包括國家補貼和地方補貼，其中國家補貼是指中央財政依據新能源汽車的節(jié)能減排效果向消費者給予補助以推廣新能源汽車的應用。2017年新能源汽車國家補貼政策[16]如表1所示。各個城市的地方補貼有所不同，北京、天津、廣州、廈門、甘肅、山西、深圳等省市按照中央財政補貼額的50%進行補貼，合肥對純電動續(xù)航里程大于150公里的乘用車按1∶0.5的比例給予地方補助，其余類乘用車按1∶0.2的比例給予地方補助。

表1 2017年新能源汽車國家補貼政策單位：萬元/輛

2.運營成本。運營成本（Operation Cost，OC）是指消費者作為該汽車所有者并為保證汽車的正常運行所支付的能源、維護、稅、保險等必要成本費用。計算公式為：

其中：EC表示年能源成本；TIC表示年車船使用稅與保險費；OC表示年其他成本；MCi表示第i年的維護成本；k表示貼現率，本文假定貼現率為6%；p=1/（1+k）。

（1）能源成本（EC）。計算公式為：

其中：N表示電動汽車每百公里電力消耗（度）或燃油汽車每百公里燃油消耗（升）；P表示單位電力價格（元/度）或單位燃油價格（元/升）；D表示年電動汽車或燃油汽車行駛里程（公里/年）；R表示電動汽車充電效率，對于燃油汽車，R=1。

（2）維護成本（MC）。維護成本是指為了使汽車保持正常運行所必須花費的保養(yǎng)和維護費用，主要包括電池替換成本和其他維護成本。計算公式為：

其中：MCi表示第i年的維護成本；BRCi表示第i年的電池替換成本；OMCi表示第i年的其他維護成本。

動力電池是電動汽車的關鍵零部件之一，隨著電動汽車的使用以及電池的不斷充放電，電池會發(fā)生退化現象?，F車用鋰離子蓄電池不僅容量大且具有高達1200次的循環(huán)壽命，電池成本約為1200元/千瓦時，本文假定純電動汽車電池使用壽命為10年，總行駛里程為150000km。

其他維護成本主要包括保養(yǎng)費用、零部件更換費用、維修費用等。隨著汽車的使用，汽車零部件會發(fā)生老化，汽車需要日常保養(yǎng)與維修。計算公式為：

其中：Ci表示第i年的固定維護成本；表示第i年由于汽車的長距離行駛而增加的維護費用。

經過相關調查比較發(fā)現，由于純電動汽車完全靠電機驅動，所以純電動汽車無需使用機油，而燃油汽車靠發(fā)動機驅動，且其速度一般都有多個檔位，故相比電動汽車會增加機油濾清、燃油濾清、空氣濾清、變數箱等的維護保養(yǎng)費用。汽車的保養(yǎng)費用因車而異，汽車檔次越高，保養(yǎng)費用也越高。本文假定汽車每年進行一次常規(guī)保養(yǎng)與清潔保養(yǎng)，每2.5年進行一次深度保養(yǎng)。其次，汽車年維修費用會隨著汽車行駛里程的增長而增加。

（3）稅費與保險費。主要包括車船使用稅和強險、商業(yè)保險費。為鼓勵新能源汽車的推廣，國家對使用新能源的汽車免征車船使用稅[17]。計算公式為：

其中：TIC表示汽車年使用稅與保險費；VUT表示年車船使用稅；SALI表示強險費；CI表示商業(yè)保險費。

（4）其他成本。其他成本主要包括道路通行費、停車費等，無論是燃油汽車還是純電動汽車，其他成本是相同的，通行費與停車費每年約為1800元[18]。

3.處置成本。汽車到達一定使用年限或行駛一定里程之后，可對汽車零部件進行循環(huán)利用，但目前我國并沒有一個系統的回收機制。本文假設所有汽車將在10年后以年折舊率r折損后的價值進行轉賣。則汽車轉售價值為：

其中：r為年折舊率，本文采用雙倍余額遞減法，汽車使用壽命為10年，年折舊率r為20%；CB為電池回收價格，電池回收價格為8000元[19]。

四、汽車生命周期成本評價

（一）汽車生命周期私有成本

依照本文提出的汽車生命周期成本評價模型，利用兩品牌四款汽車在合肥使用的實際數據得出汽車生命周期各階段單位成本貼現值，如圖2所示。

圖2 汽車生命周期各階段單位成本貼現值（單位：元）

從圖2可以看出，燃油汽車1（ICEV1）每公里成本約為1.54元，電動汽車1（EV1）單位成本約為每公里1.88元；燃油汽車2（ICEV2）單位成本約為每公里1.28元，電動汽車2（EV2）單位成本約為每公里1.49元。電動汽車1全生命周期總成本約是其燃油汽車的1.22倍，電動汽車2全生命周期總成本約是燃油汽車2的1.16倍。雖然電動汽車完全靠電力驅動，擁有明顯較低的運營成本，且其轉售價值高于燃油汽車，但因政府補貼的下降導致電動汽車購買價格接近燃油汽車的兩倍多，使得電動汽車在全生命周期內同一品牌的同一車型較燃油汽車不具有經濟優(yōu)勢。

由于電動汽車相比傳統燃油汽車不具有經濟優(yōu)勢，因而雖然政府在大力推廣新能源汽車，但是其銷售量依舊不夠理想，主要原因有三點：一是目前電動汽車政府補貼的下降，擁有更高電池技術要求的純電動汽車購置價格依舊高昂；二是消費者對純電動汽車安全性的質疑，電動汽車充電技術需要進一步完善；三是純電動汽車充電方式的非便捷性，其行駛里程有限，充電耗時長，充電站匱乏。

（二）共享經濟下的汽車生命周期成本分析

隨著“互聯網+”發(fā)展戰(zhàn)略的施行以及共享經濟的蓬勃發(fā)展，一種新興的出行方式即共享單車和共享汽車紛紛在北京、上海、合肥等大中城市亮相，使出行更加便捷，并可以滿足無車人群的用車需求。目前共享汽車多為新能源汽車，不僅有助于在一定程度上緩解城市交通擁堵問題，而且可以減少汽車碳排放對城市環(huán)境的污染問題。此外，共享汽車還提供保險服務，當用戶發(fā)生違章行為時，由用戶自行承擔；當出現事故行為時，可申請保險理賠。而且，市面上的共享汽車多采用“時間計費+里程計費”模式，共享經濟下的汽車全生命周期總成本貼現值見圖3。

圖3 共享經濟下的汽車全生命周期總成本貼現值（單位：元）

從圖3可以看出，相比傳統燃油和純電動家用車，共享汽車擁有絕對的經濟優(yōu)勢，這主要是因為私家車需要支付維護費、保險費、能源成本、停車費等，而共享汽車可將這些費用分攤到每個用戶，不需要由一個用戶獨立承擔。但是，目前共享汽車也存在一些弊端，例如服務網點少、停車困難、過度占用公共空間等問題，而且對于共享汽車下放至個體的信用體系也有所欠缺。在管理上，政府應以鼓勵扶持為主，科學監(jiān)管，創(chuàng)造良好的運營環(huán)境，設立共享汽車運營規(guī)范，包含安全、責任、保險等問題。針對用戶，應建立完善的租車信用體系和使用者行為規(guī)范，為用戶提供安全、便捷、優(yōu)質的共享汽車租賃服務。

（三）靈敏度分析

在本文所提出的汽車全生命周期成本模型中，所有的參數在汽車全生命周期內都保持不變的假定是不成立的。因此，筆者將利用靈敏度分析某些重要參數發(fā)生改變時是否會對純電動汽車和傳統燃油汽車全生命周期成本評價產生影響以及產生何種影響。

1.汽車行駛里程。本文假定所有汽車模型全生命周期行駛里程為15萬公里，現分析當汽車全生命周期總行駛里程分別為15萬公里、30萬公里、45萬公里、60萬公里時對汽車全生命周期成本評估的影響。假設電動汽車電池每15萬公里更換一次，電池成本為1200元/千瓦時。計算結果見圖4（燃油汽車全生命周期總成本貼現率為1）。

圖4 汽車全生命周期總貼現成本相對值

由圖4可知，電動汽車相比同一車型燃油汽車不具有經濟優(yōu)勢，其生命周期總成本貼現值始終高于燃油汽車。但隨著汽車全生命周期行駛里程的增加，電動汽車的相對成本在減少，燃油汽車的經濟優(yōu)勢將逐漸減弱，甚至將不再具有經濟優(yōu)勢，其原因主要有兩點：第一，汽車使用年限的增加使得最初車輛購置成本在較長時間得到利用；第二，燃油汽車年能源成本較同一車型電動汽車高。

2.限購政策的影響。存在部分交通堵塞嚴重的城市為緩解交通壓力出臺了汽車限購政策，在這些城市要獲取車牌主要通過搖號分配指標和競價獲取招標兩種方案。2017年9月各城市車牌拍賣成交價及搖號中簽率情況見表2。由于北京、貴陽車牌只能采用無償搖號方式獲得，故本文設定北京牌照獲得價與上海相同，新能源汽車可免費獲得汽車牌照。

表2 2017年9月各城市車牌拍賣成交價 及搖號中簽率情況

在考慮汽車限購政策條件下，汽車全生命周期總成本貼現值見圖5。

圖5 限購政策下各城市汽車全生命周期總成本貼現值（單位：元）

由圖5可知，電動汽車1在上海和深圳比同一車型燃油汽車全生命周期總成本貼現值更低，在其他限購城市稍高于燃油汽車；電動汽車2在上海、杭州、深圳與同一車型燃油汽車相比具有經濟優(yōu)勢，故在北京、上海這種交通堵塞嚴重、高牌照拍賣價格城市或低搖號中簽率城市，純電動汽車與同一車型燃油汽車相比擁有絕對優(yōu)勢，對于需要買車的顧客電動汽車是最佳選擇。而在廣州、天津、杭州、深圳等汽車限購城市，純電動汽車具有極大的發(fā)展?jié)摿?，考慮到燃油汽車限行政策和純電動汽車行駛過程的“零排放”，純電動汽車會優(yōu)先被消費者所考慮。

3.電池技術發(fā)展。純電動汽車動力系統技術的不成熟、制造成本高造成了電動汽車售價高昂，再加上純電動汽車續(xù)航里程有限、充電時間長以及使用中的安全因素等，使得電動汽車未能得到廣泛應用。目前，對電池制造成本已有不少相關研究，但由于數據的缺乏使得其具有較大的不確定性。車用電池制造成本會隨著大量制造和技術的發(fā)展逐漸下降[20]，據調查，電動汽車電池制造成本已從2010年的每千瓦時6827元下降到2016年的1200元，平均每年下降約13.7%。比亞迪作為新能源汽車引領企業(yè)，其很多材料是自制的，成本相對更低一些，約在每千瓦時1100元左右。工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展改革委、科技部印發(fā)的《汽車產業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》規(guī)定：2020年新能源汽車動力電池單體比能量達到300瓦時/千克，力爭實現350瓦時/千克，系統比能量力爭達260瓦時/千克、成本降至每千瓦時1000元以下[21]。鋰電裝備吉陽智云的陽如坤介紹，到2020年電動汽車動力電池成本有望降至約0.8元/瓦時，到2025年成本降至約0.6元/瓦時，2030年鋰空氣電池成本約降至0.4元/瓦時。據中國儲能網數據，傳統燃油汽車與電動汽車零部件成本構成見圖6。

圖6 傳統燃油汽車與電動汽車零部件成本構成

由圖6可知，燃油汽車發(fā)動機的傳動系統成本約占總成本的25%左右，而電動汽車的動力系統成本占比約達50%。電動汽車電池動力系統成本的變化會引起汽車建議零售價的變化，隨著電池成本的下降，電動汽車生命周期成本也會下降。電池成本的大幅下降對純電動汽車對于消費者的吸引力至關重要。另外，純電動汽車動力系統技術的進步會促使汽車整車電耗下降，科技部要求在2020年分布式純電動轎車的每百公里整車電耗低于10千瓦時，整車電耗降低將使消費者能耗成本逐漸降低，并降低消費者年使用成本。因此，購置成本和運營成本的下降將使電動汽車對消費者更具吸引力。

五、結論與建議

本文從消費者角度出發(fā)，利用我國市場本土數據以及生命周期成本評估理論和現值分析理論，主要研究了市場上同一品牌下電動汽車和同一車型燃油汽車在使用過程中產生的購買成本、運營成本和處置成本，結果表明現階段燃油汽車更具經濟競爭優(yōu)勢。同時，針對目前共享單車、共享汽車的風靡，討論了共享經濟下的汽車生命周期成本評估。通過本文相關分析過程和研究提出以下幾點建議：

第一，隨著電動汽車政府補貼的下降，純電動汽車的購置價格依舊高昂，在成本上相比燃油汽車不具有優(yōu)勢，這是制約純電動汽車發(fā)展的重要原因之一。但是隨著汽車全生命周期行駛里程的增加，電動汽車相對成本將逐漸減少，燃油汽車經濟優(yōu)勢將逐漸減弱。因此，汽車制造商應致力于改善汽車制造技術，努力增加電動汽車行駛里程，增強消費者對電動汽車的信任度，同時降低汽車使用單位成本。

第二，新能源汽車享有政府和地方雙重補貼，可以在一定程度上促進新能源汽車的銷售，但是這種補貼方式也存在一定弊端，比如對企業(yè)新能源汽車相關技術發(fā)展進程存在反作用，“騙補”問題逐漸增加等。因此，政府應逐漸降低新能源汽車補貼力度，加強能源、車輛使用等方面的優(yōu)惠政策，或轉向按照新能源汽車行駛里程進行補貼。

第三，政府在大力推廣新能源汽車的同時，可以采取獎勵措施鼓勵扶持優(yōu)秀企業(yè)著力于動力系統的研發(fā)，提高動力電池單體比能量，降低汽車百公里電耗，降低制造成本，并延長電池動力系統乃至于汽車的使用壽命。

第四，在交通嚴重堵塞、存在限購政策的城市，消費者會優(yōu)先選購新能源汽車；考慮限行政策城市，限行等無形成本的影響會促使消費者更傾向于購買電動汽車。對此，政府應在這些城市制定相關政策以促進新能源汽車的發(fā)展，并針對不同城市推廣不同車型的新能源汽車。

第五，新能源汽車電池在我國還不存在系統的回收處置方案，驅動電池的回收率低或處置方式不規(guī)范會使電池內重金屬等材料對環(huán)境造成極大污染。因此，企業(yè)和政府應盡早制定并完善驅動電池的報廢回收方案，優(yōu)化最終處置工藝。

第六，共享汽車相比私家車擁有絕對的經濟優(yōu)勢，并能滿足“無車族”的用車需求，但是目前共享汽車服務網點少、停車困難、信用體系欠缺等問題亟待解決。因此，在管理上，政府應以鼓勵扶持為主，科學監(jiān)管，創(chuàng)造良好的運營環(huán)境，設立共享汽車運營（包含安全、責任、保險等問題）規(guī)范，例如設立專屬年檢制度；針對用戶，政府應建立完善的租車信用體系和使用者行為規(guī)范，必要時制定租車相關法律條例，為用戶提供安全、便捷、優(yōu)質的共享汽車租賃服務。

本文立足于消費者角度，分析了燃油汽車和純電動汽車在購買、使用、處置過程中所發(fā)生的所有有形成本差異，并建立了汽車生命周期成本評估模型，但是本文未考慮汽車使用過程中的無形成本對消費者私有成本的影響以及相關社會成本等，這將是下一步研究的重點。