基于临界电价分析的电动汽车发展模式设计及落地机制研究

张 琦，何永秀

(华北电力大学 经济与管理学院，北京 102206)

基于临界电价分析的电动汽车发展模式设计及落地机制研究

张 琦，何永秀

(华北电力大学 经济与管理学院，北京 102206)

近年来，我国西北地区风电、光伏等新能源发电项目建设迅速，新能源装机容量迅速扩大。但同时由于经济发展滞后、消纳能力不足造成弃风弃光现象严重。电动汽车作为交通领域推动电能替代、消纳弃风电力的主力军，发展推广模式亟待创新。以此为背景，从只考虑运行费用和考虑全寿命周期费用两个角度出发，分别对电动汽车替代传统汽车的临界电价进行分析，找到电动汽车发展受阻的症结所在。设计出电动汽车发展的新模式，并结合实际提出适合电动汽车发展的建议。

电能替代；电动汽车；临界电价；推广模式；落地机制

面对日益严峻的环境污染和日益紧张的能源供给状况，发展低碳经济已成为世界各国的基本共识。而在内涵十分丰富的低碳经济框架中，低碳交通无疑是其核心内容之一。从世界范围来看，交通系统消耗了全球约1/3的能源[1]，而且这一数字还在不断上升。

我国西北地区由于其地理优势，风能、太阳能资源丰富，基于当前弃风弃光的背景将风光电广泛应用于交通电气化中，在交通领域实施“以电代油”尽可能地实现节能、节油是很有必要的。伴随着电动汽车的发展，近年来学者们分别从技术、政策、商业模式以及市场推广等方面对电动汽车的推广和发展进行了相关研究。文献[1]和[2]从过去、现在到未来综合论述了全球电动汽车的发展历程；文献[3]重点论述了电动汽车在台湾的发展历程；文献[4]和[5]结合中国国情，通过对国内目前电动汽车发展状况的分析，对电动汽车在我国的发展前景做出预测；文献[6]和[7]探讨出适合我国国情的家用电动汽车商业推广模式；文献[8]和[9]提出了适合我国国情的，新能源汽车产业发展的财税政策；文献[10]结合特斯拉在中国的推广模式提出适合中国的电动汽车发展新模式；文献[11]至[14]对电动汽车充电设施的发展前景和运营模式进行了探讨，并以上海市为例进行了数据测算；文献[15]和[16]提出了换电和电池租赁模式，并对该模式的运营成本、收费标准进行了测算；文献[17]对插电式混合动力电动汽车对可持续发展的影响进行了评估；文献[18]通过介绍了电动汽车发展给电网公司带来的机遇与挑战。

本文提出电动汽车替代传统汽车临界电价的概念，从只考虑运行费用和考虑全寿命周期费用两个角度出发，分别对电动汽车替代传统汽车的临界电价进行分析，找到电动汽车发展受阻的症结所在，设计出电动汽车发展的新模式。

1 电动汽车经济性评价

对电动汽车进行全面的经济评价，主要采用临界电价指标进行分析与评价。临界电价是指当电价到达某一临界点时，电能对其他能源的替代具有经济性，该临界点的电价即为基于被替代能源的临界电价。将临界电价与现行销售电价进行比较，若临界电价高于销售电价，则说明对用户来说应用电能替代具有经济性；若临界电价低于销售电价，则说明对用户来说应用电能替代不具有经济性。

从如下两个角度计算出电动汽车替代传统燃油汽车的临界电价：①将两种汽车运行中的费用进行比较，得出临界电价一；②考虑初始投资，将两种汽车全寿命周期内的费用进行比较，得出临界电价二。

(1)临界电价一

在临界电价一的计算中只考虑电动汽车与燃油汽车、燃气汽车的运行费用。假设年行驶费用相等，得到如下等式：

(1)

式中D——小客车年行驶里程数；CO——燃油汽车每百公里油耗量；CE——电动汽车每百公里电耗量；CG——天然气汽车每百公里气耗量；PO——当前市场油价；PE/O——电动汽车对燃油汽车替代的临界电价；PE/G——电动汽车对天然气汽车替代的临界电价；PG——当前市场天然气价格。

由式(1)可以分别得到只考虑运行费用的电动汽车替代燃油汽车和天然气汽车的临界电价一为：

(2)

根据目前的情况，综合各地情况考虑，取CO为10L/100km，PO取93号汽油5.56元/L，CG为8m3/100 km，PG取CNG加气站终端销售价格2.90元/m3，CE为20 kWh/100 km，可得只考虑运行费用的电动汽车替代临界电价一。

(2)临界电价二

目前，电动汽车推行较为困难的原因之一是电动汽车的价格较高。因此，在计算的基础上通过考虑初始投资，得到全寿命周期内的费用公式：

(3)

其中

(4)

式中N1、N2、N3、N4——燃油汽车、电动汽车和燃气轿车的年运行费用；i——折现率；D——小客车年行驶里程数；CO——燃油汽车每百公里油耗量；CE——电动汽车每百公里电耗量；CG——天然气汽车每百公里气耗量；PO——当前市场油价；IO、IE、IG——燃油汽车、电动汽车和燃气汽车的初始投资额；LO、LE、LG——燃油汽车、电动汽车和燃气汽车的寿命周期；PE/O——电动汽车对燃油汽车替代的临界电价；PE/G——电动汽车对天然气汽车替代的临界电价；PG——当前市场天然气价格。

由式(3)，可以分别得到考虑初始投资的电动汽车替代燃油汽车和天然气汽车的临界电价二为：

(5)

(6)

通过计算得到全寿命周期的电动汽车替代临界电价如表1所示。表1参照北京市电动汽车充电收费标准，表中公共充电设施服务费取0.6元/kWh。竞争性比较=临界电价-实际电价，若竞争性比较为正则表示具有经济性，若竞争性比较为负则表示不具有经济性)

表1 电动汽车替代传统汽车临界电价一和临界电价二

从表1可以看出，只考虑汽车运行过程中的费用，电动汽车替代燃油汽车的临界电价为2.78元/kWh，竞争性比较均为正值。电动汽车的经济性远高于燃油汽车。若电动汽车用户采用家庭插座充电，按照居民电价支付，将具有相当可观的经济优势。若采用公共充电设施对电动汽车进行能源补给，电动汽车相较于燃油汽车仍具有较可观的经济性。电动汽车替代燃气汽车的临界电价为1.16元/kWh，若执行居民电价电动汽车的经济性亦是相当明显，而当执行公共设施充电价格时，与高峰电价的竞争性比较为负，此时的经济性将劣于燃气汽车，但平段与低谷的充电价格仍具有经济性。随着天然气价格的升高，电动汽车相对于天然气汽车将具有更大的经济优势。因此在电动汽车的运行阶段，若用户能够合理选择充电地点与充电时间，电动汽车的经济性还是相当明显的。

政府要加以适当的政策引导，加大宣传力度，并鼓励和引导用户采用平段和低谷电价进行充电将很容易实现电能替代。

从表1可以看出，由于电动汽车造价较高，在考虑了初始投资后，电动汽车全寿命周期的替代临界电价大大降低。此时，电动汽车替代燃油汽车的临界电价降为1.053元/kWh，替代天然气汽车的临界电价降为0.647元/kWh，经济性不再明显，竞争性比较出现负值。由此可见，目前电动汽车在不发达地区发展缓慢的主要原因是初始投资过高，让大众望而却步。在这种情况下，政府部门应从降低用户的初始投资入手，出台相关补贴优惠政策从而推动电动汽车的发展。

结合上述经济性分析，本文从降低用户的初始投资入手，设计出如下四种推动电动汽车发展的模式。

2 基于临界电价分析的替代模式研究

要推动电动汽车的发展以实现电能替代的目的，不仅要扩大电动汽车的销售量，增加用户对电动汽车的购买量，同时要不断完善电动汽车的充电网络。本节从电动汽车推广的投资和运营两个阶段，针对不同主体的特征设计出多种电动汽车电能替代模式。

在前期投资阶段，对于电动汽车车体的投资，可以根据不同用户经济基础的差异，设计出整车分期付款、融资租赁和买车体租电池三种模式；对于充电设施的投资，从减少电网公司建设成本缩短投资回收期的角度出发，设计出多方投资充电设施模式。在后期运营阶段，针对前期对电动汽车投资模式的差异，衍生出充电模式、换电模式以及分时租赁模式等，如表2所示。

表2 分阶段模式设计

2.1 “花未来的钱买车”推进电能替代模式

“花未来的钱买车”推进电能替代模式指对于经济状况不十分宽裕但家庭汽车使用率又比较高的用户，允许消费者分期付款、低首付买车等方式吸引这部分消费者购买电动汽车[6-7](见图1)。这将在很大程度上增加电动汽车的销售和使用量，对加快电能替代脚步实现“以电代油”具有重要意义。

图1 “花未来的钱买车”推进电能替代模式图

(1)投资阶段

对于想要购买整车但目前又无力支付全款的用户，可以通过向金融机构融资贷款的方式分期付款购买整车。用户向汽车商支付一定比例的车款首付，其余车款向金融机构申请贷款由金融机构代交，电动汽车所有权归用户所有。之后用户按照贷款利率向金融机构分期还款。这将大大提高用户购买新能源汽车的积极性，增加电动汽车的销量实现“以电代油”电能替代的目的。

(2)运营阶段

用户利用充电设施进行电能补给，采用“电费+服务费”的方式进行缴费。其中电费归电网公司所有，服务费归充电设施投资商所有。

该模式缓解了用户一次性购车的压力，吸引更多潜在用户购买电动汽车。先使用后付款的方式不仅有利于电动汽车的推广与销售，更提前实现了“以电代油”电能替代。

在“花未来的钱买车”这种分期付款购车模式下，电动汽车的销售量将大幅度增长，汽车商利润将随之提高，电网公司将获得更多的售电收入，政府税收也随之提高，加快了电能替代的脚步。

2.2 “我买车你用车”融资租赁促电能替代模式

“我买车你用车”融资租赁促电能替代模式是指对于家庭汽车使用率不高的用户，电网公司可以撮合汽车商与租赁公司联合推出整车租赁，消费者在需要用车时，通过租赁公司租借电动汽车(见图2)。这种模式不仅可以为没有私家车的用户提供便利，也让更多用户感受电动汽车的节能与环保，有利于推动电动汽车的普及，实现“以电代油”电能替代。

图2 “我买车你用车”融资分时租赁促电能替代模式图

(1)投资阶段

汽车商可以利用自身优势，成立租赁公司，也可与租赁公司合作推出电动汽车租赁模式。租赁公司与汽车生产商首先通过购买合同支付货款，获得电动车所有权后，租赁公司与用户签订经营性租赁合同进行租赁，电动车所有权都在第三方汽车租赁公司。同时租赁公司对电动汽车的充电设施进行投资，保证汽车的能源供给。

(2)运营阶段

租赁公司采用分时计价模式，以小时甚至是分钟作为计费单位的租赁方式，用户按照租用时长进行缴费。电动汽车所需的充电费用由租赁公司向电网公司支付。

这种模式下消费者通过较低的成本和风险就可以实现对新能源汽车的体验，同时为用户省去了燃油费、保养费、停车费等支出。所以它在新能源汽车前期推广中具有较大的优势，对于交通领域“以电代油”电能替代的推广具有重要意义。

2.3 “买车体租电池”换电推动电能替代模式

“买车体租电池”换电推动电能替代模式是车电分离，整车企业可以只销售裸车，消费者不需要购买电池(见图3)。用户到换电站进行电池的租赁与更换，并缴纳电池的电量费和维护租用费。

图3 “买车体租电池”换电推动电能替代模式图

(1)投资阶段：对于不具有一次性购买整车能力又不想背上负债包袱的用户，可以只购买车体，不需要购买电池。电池作为电动汽车中最主要也是费用最高的配件，由第三方电池企业提供电池租赁、充换电及维护等服务，政府对于电池企业给予补贴[15]。这就使消费者购买和维护成本大大减少，同时降低了用户使用电池的风险。

(2)运营阶段：第三方电池公司集中进行电池的管理、维护和回收，并收取一定的费用。用户进行电池更换，支付电池电量费与租赁维护费。其中电费归电网公司所有，租赁与维护费归第三方电池企业所有[16]。

这种模式不仅降低了消费者购买整车的经济负担，而且使用过程中可以方便消费者不用进行长时间的充电等待。同时可以利用夜间用电低谷充电不仅节约成本，而且对于消纳夜间新能源电量，调节峰谷差具有明显作用。这极大地促进了电动汽车的推广，有助于电能替代的进一步推进。

2.4 “1+N”投资完善充电网络促电能替代模式

“1+N”投资完善充电网络促电能替代指在充电桩建设过程中形成包括电网公司、政府和第三方投资商(主要包括设备供应商、社会资本、整车企业等)在内的联合投资建设模式(见图4)。

图4 “1+N”投资完善充电网络促电能替代图

(1)投资阶段：在多方联合建设模式下，设备供应商、社会资本、整车企业作为第三方参与到充电桩的投资建设中。电网公司与第三方投资商共同投资建设充电桩，均可享受政府补贴。

(2)运营阶段：用户在使用充电设施过程中缴纳电费和服务费，其中服务费归充电设施投资运营商所有，并且各运营商根据运营成本在规定范围内确定自有充电设施的服务费，电费归电网公司所有[12-13]。电网公司与新能源电厂协商，使低价新能源电优先上网，同时为用户降低电价让利。

“1+N”投资完善充电网络促电能替代能大幅度降低电网公司对充电设施的投资成本，缩短投资回收期，同时扩大汽车品牌影响力，促进电动汽车的推广，加快电能替代的脚步。促进了新能源电力的消纳，为用户让利的同时扩大了电网公司的利润空间。

3 结语

本文以整体利益与局部利益相协调为原则，针对各个主体提出具体的电能替代落地建议。

(1)政府部门采取减免车辆购置税、消费税和车船税等措施，鼓励消费者优先购买新能源汽车，以财税激励手段加速新能源汽车的产业化发展。加大政府对于新能源汽车的强制性采购，形成消费示范效应，扶持新能源汽车的示范运行等。充分发挥信息技术的促进作用。

(2)电网公司积极规划引领电能替代发展。利用营销对市场情况的掌握，以规划为引领，大力强化市场竞争意识和效益意识，充分发挥电能清洁、环保、高效的优越性，主动服务；加大宣传力度，不断提高电能占终端能源消费的比重。

(3)运营商应建立健全售后服务体系，延伸服务领域，为消费者提供更好的服务。创新商业模式，积极开展新能源汽车融资租赁等服务。

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(本文编辑：赵艳粉)

电力简讯

国家发改委印发《可再生能源发展“十三五”规划》

国家发改委近日正式印发《可再生能源发展“十三五”规划》。《规划》指出到 2020 年，风电项目电价可与当地燃煤发电同平台竞争；到2020年，基本解决水电弃水问题，限电地区的风电、太阳能发电年度利用小时数全面达到全额保障性收购的要求；全面协调推进风电开发，按照“统筹规划、集散并举、陆海齐进、有效利用”的原则，严格开发建设和市场消纳相统筹，着力推进风电的就地开发和高效利用，积极支持中东部分散风能资源开发，在消纳市场、送出条件有保障的前提下，有序推进大型风电基地建设、积极稳妥开展海上风电开发建设、完善产业服务体系。到2020年底，全国风电并网装机确保达到2.1亿千瓦以上；加快开发中东部和南方地区风电，有序建设“三北”大型风电基地，积极稳妥推进海上风电开发，切实提高风电消纳能力。

规划还指出，要优化资源配置，开展风光互补基地示范。在利用水风光发电出力的互补特性，在不增加弃水的前提下，在西南和西北等水资源丰富的地区，借助水电站外送通道和灵活调节能力，建设配套的风电和光伏发电项目，协同推进水风光互补示范项目建设，重点推进四川省凉山州风水互补基地、雅砻江水风光互补基地、金沙江水风光互补基地、贵州省乌江和北盘江流域风水联合运行、青海海南州水风光互补基地等可再生能源建设。

(本刊讯)

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

张 琦(1992)，女，硕士研究生，从事电力经济管理、能源经济管理工作。

U469.72；TM715

A

2095-1256(2016)06-0721-06

2016-09-12