基于聯(lián)盟鏈的新能源汽車充電樁管理商業(yè)模式研究

李國慶　張家浩　林楨雨　翁利國　許晗　羅曼

摘要：目前，低碳經濟已經逐步成為我們國家經濟發(fā)展的主旋律，新能源汽車充電樁建設作為“新基建”國家戰(zhàn)略的七大領域之一，現有新能源汽車充電樁管理尚存一些痛點，該文基于對現有新能源汽車充電樁管理存在的問題的分析，提出了一種利用聯(lián)盟鏈技術對新能源汽車充電樁網絡進行管理的商業(yè)模式。利用SWOT模型分析了聯(lián)盟鏈技術應用于新能源汽車充電樁管理的可行性。

關鍵詞：聯(lián)盟鏈;新能源汽車充電樁管理;SWOT模型分析

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）07-0252-04

Abstract： Nowadays， the low-carbon economy has gradually become the main melody of our nation's economic development， new energy car battery pile construction as a national strategy of "new construction"， one of seven areas existing some problems exist in management of new energy automobile charging pile， this paper based on the existing problems in management of new energy car battery pile analysis， this paper proposes a by using technology of new energy car battery pile league chain network management business model. SWOT model is used to analyze the feasibility of consortium blockchain in new energy vehicle charging pile management.

Key words： consortium blockchain; EV charging pile management; SWOT analysis model

1 背景

隨著新能源汽車的普及和國家大力發(fā)展新能源汽車的政策，用戶對充電樁的需求進一步增加，充電樁的分布式特性給電網對于充電樁網絡的集中管理帶來了挑戰(zhàn)。在國家政策方面，一方面國家提出的新型基礎設施建設（新基建）國家戰(zhàn)略大力發(fā)展的七大科技領域中包含新能源汽車充電樁的建設[1]。另一方面，國家互聯(lián)網信息辦公室在2019年出臺了《區(qū)塊鏈信息服務管理規(guī)定》，這為開展區(qū)塊鏈信息服務提供了法律法規(guī)依據[2]。

在新能源汽車及其充電樁規(guī)模方面，據統(tǒng)計，截至2020年6月底，全國各類充電樁保有量達132.2萬個，其中公共充電樁數量高達55.8萬個，位居全球首位[3]。隨著新能源汽車和充電基礎設施市場的不斷擴大和國家大力發(fā)展新能源汽車的政策，預計五年內此新能源汽車數量還將翻一番。

在新能源汽車充電樁市場運營方面，現有充電樁投資主體包括電網公司、民營企業(yè)等眾多實體，建設有滴滴小桔、車聯(lián)網和阿里螞蟻充電等自營平臺，造成同一地區(qū)的充電樁管理平臺不統(tǒng)一，數據不互通?，F有充電交易App存在漏洞，部分用戶惡意注冊賬號進行充電交易導致充電交易出現呆壞賬，造成充電樁供應商的經濟損失。新能源汽車充電電價無統(tǒng)一定價標準，不同充電樁供應商充電電價差異大，部分供應商制定很低的電價導致惡性競爭。故障充電樁無法及時得到維修維護導致充電樁利用率降低。據統(tǒng)計，因為充電樁分布不均、選址不科學，充電樁利用率普遍不足15%，這不但導致了充電樁行業(yè)盈利難、風險較高。

綜上所述，在一系列政策的大力支持下，新能源汽車產業(yè)快速發(fā)展，新能源汽車用戶數量與日俱增，而新能源汽車充電樁作為新能源汽車的充電基礎設施，其各供應商間缺乏信任導致管理平臺不統(tǒng)一，數據不互通等問題，對于新能源汽車用戶而言，不統(tǒng)一的管理平臺造成了在選擇適合自己的充電樁時的諸多困難。對于運營充電樁管理平臺的實體企業(yè)而言，充電樁建設不完善和管理平臺不統(tǒng)一，會嚴重影響整個產業(yè)發(fā)展。

2 新能源汽車充電樁市場運營現狀

2.1 新能源汽車充電樁管理平臺不統(tǒng)一

現有充電樁投資主體包括電網公司、民營企業(yè)等眾多實體，建設多個自營平臺，造成同一地區(qū)的充電樁管理平臺不統(tǒng)一，數據不互通。如圖1所示，圖中顏色代表不同的充電樁運營公司，圓圈大小代表充電量的大小。

2.2 新能源汽車充電電價缺乏市場管控

新能源汽車充電樁管理平臺的不統(tǒng)一導致交易數據不互通，進而導致了充電價格不透明。新能源汽車充電電價無統(tǒng)一定價標準，不同充電樁供應商充電電價差異大，部分供應商制定很低的電價導致惡性競爭。

通過對杭州市某區(qū)現有充電樁供應商的新能源汽車充電交易價格機制的初步調研，發(fā)現目前新能源汽車充電價格機制較為單一，大部分充電樁供應商采取全時段統(tǒng)一電價，個別公司采取設定分時段充電價格的價格機制。杭州市某區(qū)各充電站充電價格機制如圖2所示，其中圖標大小表示該充電站充電樁數量，均為全時段統(tǒng)一價。

杭州特來電新能源有限公司采取分時段計費收費機制。然而，杭州特來電新能源公司部分新能源汽車充電站采取分時段計費收費機制如圖3所示。

2.3 新能源汽車充電交易數據存在安全風險

當前充電樁管理采取的是集中式的能源交易模式，這種集中式交易模式中，中心節(jié)點容易受到集中式的惡意攻擊，進而造成單個節(jié)點失效，導致數據的丟失。如此，客戶的個人隱私信息可能被充電樁采集的數據所泄露，數據中心的存儲數據可能會被惡意篡改，導致嚴重的后果[4]。

根據某充電交易平臺調研，部分現有充電交易App，如某平臺充電交易App存在漏洞，部分用戶惡意注冊賬號進行充電交易導致充電交易出現呆壞賬等問題，造成充電樁供應商的經濟損失，充電交易安全無法保障。

2.4 新能源汽車無序充電造成電網資源浪費

針對2020年下半年某14天內的共94733條用戶充電交易記錄數據分析了交易開始時間在一天內的時間分布以及每時段的平均充電時長。

如圖4所示，從充電交易開始時間的分布來看，大部分交易在白天時段開始，0點至8點的交易數量較少;從平均充電時長的角度來看，夜間的平均充電時長比白天的長。對于電網負荷而言，白天負荷較大，應加大對充電用戶的行為引導力度，使用戶更多在電網負荷較小的夜間進行新能源汽車充電。用戶充電行為習慣缺乏引導，具有較大的隨機性，不利于維持電網負荷的穩(wěn)定性。

2020年上半年杭州市某區(qū)充電站日均充電量直方圖如圖5所示，其中71%的充電站的單樁日均充電量在0-100 kWh區(qū)間內，但部分充電站單樁日均充電量高達800 kWh，各充電站充電設備利用率分布不平衡。

如圖6所示，2019年大部分充電站單樁利用率不高于20%，大部分充電站年充電交易金額不高于65萬元。由于充電樁利用率難以提高，導致總充電交易收益無法提高。

2.5 國內新能源汽車充電樁管理商業(yè)模式研究現狀

文獻[5]中梳理了當前國內新能源汽車充電樁管理商業(yè)模式的現狀，如表1所示。由表可知，任何互聯(lián)網商業(yè)模式均不可避免與電網公司的合作，這是因為電網公司提供的電力支持是充電系統(tǒng)的剛性需求。然而電網公司的商業(yè)模式是與新能源汽車制造商、充電設施制造商在關鍵技術上進行合作，采購其相關產品，打造自己的充電系統(tǒng)，通過收取用戶基本的電費與服務費來賺得部分零售商品利潤，這種商業(yè)模式在收入方式上相對單一。

當前電網公司這種依靠充電費用盈利的傳統(tǒng)商業(yè)模式是不具有發(fā)展前景的，互聯(lián)網為充電系統(tǒng)的商業(yè)模式上的拓展提供了很好的平臺，拓寬充電服務是未來充電系統(tǒng)商業(yè)模式研究的大方向。

3 基于聯(lián)盟鏈技術的新能源汽車充電樁管理

區(qū)塊鏈是一種公開透明、不可篡改、可追溯的分布式數據庫記賬技術，按照時間序列將加密數據區(qū)塊以鏈條方式組合成特定的數據結構，利用分布式節(jié)點共識算法生成和更新區(qū)塊，確保區(qū)塊信息的完整性、連續(xù)性和一致性，實現數據的驗證、傳輸和存儲，是點對點網絡、密碼學技術、共識機制等多項現有技術的融合創(chuàng)新。

區(qū)塊鏈平臺可按系統(tǒng)是否具有節(jié)點準入機制分為公有鏈、私有鏈和聯(lián)盟鏈三類[6]。其中，私有鏈是由私人控制的網絡鏈式結構，弱化了區(qū)塊鏈去中心化、分布式等主要特征，僅能認為其是廣義上的區(qū)塊鏈;公有鏈面向公共網絡開放，所有人員均可訪問以及通過區(qū)塊節(jié)點進行數據處理[7]。然而，聯(lián)盟鏈可以設置登錄訪問權限，信息處理功能和拓展性也比較強。相比于公有鏈和私有鏈，聯(lián)盟鏈具備多機構協(xié)助的靈活性與可操作性，較為適合新能源汽車交易數據管理這個場景的網絡框架搭建。

如圖7所示，根據功能不同將基于聯(lián)盟鏈的新能源汽車充電樁管理架構劃分為數據層、網絡層、共識層、合約層、應用層五個層次。

4 SWOT模型分析

SWOT分析模型也被稱為 SWOT 分析法，它從企業(yè)所面臨的內外部競爭環(huán)境角度，結合其掌握的優(yōu)質資源，來找到企業(yè)所面臨的優(yōu)勢（Strengths），劣勢（Weakness），機會（Opportunities）和威脅（Threats），為企業(yè)制定更科學合理的戰(zhàn)略決策，提供有效的指導與幫助[8]。

4.1 機會（Opportunities）

1）國家政策層面大力支持發(fā)展區(qū)塊鏈技術。一方面，國家提出的新型基礎設施建設（新基建）國家戰(zhàn)略大力發(fā)展的七大科技領域中包含新能源汽車充電樁的建設[1]。另一方面，國家互聯(lián)網信息辦公室在2019年出臺了《區(qū)塊鏈信息服務管理規(guī)定》，這為開展區(qū)塊鏈信息服務提供了法律法規(guī)依據[2]。

2）區(qū)塊鏈技術開始應用于各行各業(yè)。據現有的公開數據顯示，以區(qū)塊鏈為主營業(yè)務的我國公司數量已經超過了500家，在全球所有與區(qū)塊鏈相關專利申請中，中國向世界知識產權組織申請的區(qū)塊鏈相關專利占了50%以上[9]。

3）新能源汽車用戶數量不斷增加，充電樁是新能源汽車產業(yè)發(fā)展的基礎保障，潛在用戶爆發(fā)式增長，市場發(fā)展形勢大好。隨著新能源汽車和充電基礎設施市場的不斷擴大和國家大力發(fā)展新能源汽車的政策，新能源汽車用戶數量不斷增加，新能源汽車成為發(fā)展大趨勢，充電樁潛在用戶爆發(fā)式增長，提高充電樁網絡的管理能力可更好解決用戶隨之提高的新能源汽車充電服務需求。

4.2 威脅（Threats）

1）區(qū)塊鏈技術在能源領域尚缺少相關法律監(jiān)管。目前區(qū)塊鏈技術在能源領域的應用還缺乏相應的法律法規(guī)的監(jiān)管，缺乏統(tǒng)一的行業(yè)管理標準，因此存在著一定的監(jiān)管風險。

2）充電樁供應商數量眾多，市場競爭日趨激烈。各充電樁供應商采用各式各樣的商業(yè)模式吸引用戶，市場競爭日趨激烈。

4.3 優(yōu)勢（Strengths）

1）品牌優(yōu)勢。國家電網公司擁有良好的品牌形象，較高的品牌知名度。由國家電網主導的基于區(qū)塊鏈技術的充電樁網絡在市場中容易獲得客戶群體關注及認可。

2）部分去中心化。聯(lián)盟鏈不存在中心節(jié)點，且不面對所有人開放，加入前需要通過準入許可，聯(lián)盟鏈上節(jié)點數量是有限且可控的。

3）鏈上數據隱秘性可控。驗證區(qū)塊的信息不會向公眾公開，只有聯(lián)盟內成員才有權限訪問鏈上數據，為平臺客戶創(chuàng)造了更大的信任度和信心。

4）交易速度可控。聯(lián)盟鏈不同于公有鏈的海量節(jié)點，其上僅需有限或較少節(jié)點達成共識便可完成交易。

5）賬本的維護基于共識。信息只要經過驗證并添加至區(qū)塊鏈中，就會永久保存。聯(lián)盟鏈上的賬本是由鏈上節(jié)點共同維護，單個節(jié)點對數據庫的修改是無效的，僅當節(jié)點達成共識時，才可以修改鏈上數據。

6）數據安全性高。利用密碼學技術，零知識證明、橢圓曲線加密、非對稱加密等技術保證數據的安全性。

7）統(tǒng)一性高。車聯(lián)網平臺和區(qū)塊鏈技術通過設備物聯(lián)網建立起來，具有很強的內在統(tǒng)一性。

8）擴展性好。聯(lián)盟鏈架構可以無限擴展，其本身是一個分布式的系統(tǒng)，便于后期發(fā)展的擴展需求。

4.4 劣勢（Weakness）

1）市場營銷經驗缺乏。利用區(qū)塊鏈技術中的聯(lián)盟鏈將各家新能源汽車充電樁公司聯(lián)合起來，并形成新的市場營銷模式是一次新的嘗試，相關案例的經驗較少，需要聯(lián)盟鏈成員共同探索取得共贏。

2）前期成本較高。在現有充電樁網絡基礎上部署區(qū)塊鏈技術，需要在每個記賬節(jié)點，即聯(lián)盟鏈所屬單位部署相同配置的服務器，每個記賬節(jié)點的成本價格約為9萬元，前期成本較大。

4.5 SWOT模型分析小結

將上述的基于區(qū)塊鏈技術的分布式新能源汽車充電樁管理平臺所面臨的優(yōu)勢、劣勢、機會和威脅做出如表2的總結并初步制定了相應的戰(zhàn)略決策。

根據以上的分析內容，針對基于區(qū)塊鏈技術的分布式新能源汽車充電樁管理進行 SWOT 矩陣分析，可以看出其在市場中存在著機遇，但也面臨諸多風險與挑戰(zhàn)。總體來看，機遇大于挑戰(zhàn)。

5 結束語

本文針對新能源汽車充電樁的市場運營現狀進行了較為全面的分析研究，發(fā)現目前新能源汽車充電樁管理存在一些問題：新能源汽車充電樁管理平臺不統(tǒng)一、新能源汽車充電電價缺乏市場管控、新能源汽車充電交易數據存在安全風險以及新能源汽車無序充電造成電網資源浪費等問題。通過對國內新能源汽車充電樁管理商業(yè)模式的發(fā)展情況的研究，發(fā)現任何互聯(lián)網商業(yè)模式均不可避免與電網公司的合作，雖然在當前商業(yè)模式下，電網公司收益穩(wěn)定增長，但是當前商業(yè)模式缺乏大數據的支撐，創(chuàng)新商業(yè)模式的動力不足，此外充電服務運營商必須與電網公司相捆綁，從根本上失去了創(chuàng)新商業(yè)模式的能力。

結合機會和優(yōu)勢可快速發(fā)展，利用國網品牌優(yōu)勢、聯(lián)盟鏈技術優(yōu)勢和國家政策的大力支持規(guī)范新能源汽車充電樁網絡管理市場，達到與聯(lián)盟鏈所屬單位以及新能源汽車用戶共贏的目標。發(fā)揮優(yōu)勢規(guī)避威脅可揚長避短，與聯(lián)盟鏈所屬單位共同合作，在分擔建設風險的同時，共同優(yōu)化營銷策略，進而提高銷售收益與運營收益。把握機會控制劣勢可趨利避害，利用國家電網主導地位和區(qū)塊鏈中智能合約和共識機制等技術規(guī)范約束各單位的市場行為，防止惡性競爭。警醒自身的劣勢和威脅，補足產品目前在市場中的劣勢;借鑒其他區(qū)塊鏈技術應用項目的發(fā)展經驗。

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