乘用车和商用车场景下电动汽车与燃油车技术路线对比分析

张茜

（中国石化销售股份有限公司，北京 100728）

经过十余年的科技攻关与市场培育，中国电动汽车发展取得了举世瞩目的成就。2021年，我国新能源汽车完成销量352.1万辆，在全球销量中占比超过半数，国内市场占有率达到13.4%[1]。截至2021年底，我国新能源汽车保有量达到784万辆，占汽车总量的2.6%[2]。

动力电池价格下降极大改善了新能源汽车的经济性。2021年度动力电池均价降至132美元/kW·h，相比2010年下降了89%；电动汽车用动力电池的平均成本为118美元/kW·h[3]。IEA分析，2021年中国电动汽车的销量加权中位数价格仅比传统燃油车高出10%[4]。据彭博新能源财经预测，到2024年动力电池的价格可能降至100美元/kW·h，届时电动汽车能够达到与燃油车平价。

充换电基础设施的快速增长改善了新能源汽车的使用便利性。2021年，我国公共充电桩数量同比上涨90%，随车配建充电桩同比上升324%；换电站数量同比上涨134%。截至2021年底，全国充电基础设施保有量合计达到261.7万台，换电站1 298座；2021年电动汽车充电总量达到111.5亿kW·h[5]。车电分离、换电模式的推广应用为电动汽车快速补能提供了解决方案。

2021年以来，油价持续高企，电动汽车的使用经济性进一步凸显。尽管受动力电池原材料价格上涨影响，部分电动汽车价格上涨，电动汽车销量依然呈现高速增长。在双碳目标下，电动汽车将迎来新一轮利好。

1 乘用车场景下电动汽车与燃油车对比分析

1.1 不同级别乘用车燃油、充电、换电模式TCO对比

近年来，电池成本快速下降，寿命提升，电动汽车经济性逐步改善。在10万元以下、10～30万元及30万元以上级别的乘用车中，选取销量好、性能接近的典型车型，通过分析全生命周期总持有成本（TCO，Total Cost of Ownership），对比电动汽车和燃油车的经济性，计算结果见表1～3。

表1 10万以下车型比较 元/公里

主要参数说明：折算换电车型价格时，电池系统成本为1 200元/kW·h。电动汽车无补贴、购置税优惠；电动汽车与燃油车购置税税率均为10%。年行驶里程15 000 km，电动汽车和燃油车生命周期分别为10年和15年。燃油车能耗劣化系数为120%，电动汽车的续驶里程实现率为80%，折合劣化系数为125%。汽油价格8元/L；快充服务费1元/度，商业用电0.75元/度，自用电0.5元/度，快充比例30%。换电汽车补能参考蔚来换电模式，按换电站内部收益率为6%计算，车主月租赁费用在800元左右，折合换电价格约3元/度。

在当前电池寿命和油价情况下，从TCO角度，10万元以下和25万以上级别车型中，电动汽车的经济性已明显优于燃油车；10～25万元级别车型中，电动汽车与燃油车的经济性也很接近。车型价位越低，使用成本在总持有成本中占比越高，充电电动汽车的经济性优势更明显；价位越高，购置成本在总持有成本中占比越大，换电电动汽车的经济性优势更突出。经济性分析中只考虑购置和使用的相关成本，实际同级别车型中，通常电动汽车在智能化、网联化配置和加速性能方面优于燃油车，能够为消费者带来更新更好的驾驶体验，进一步提高了电动汽车的性价比。

补贴影响减弱，电动汽车进入个人消费新时代。电动汽车补贴持续退坡，性价比提升促进私人消费增长，行业发展从补贴政策推动阶段走向市场竞争推动阶段。2020年电动汽车销量中乘用车个人用户比例达72%，同比上升17%。北上广等限购城市受政策影响销量增长；非限购城市新能源汽车销量受需求驱动增速加快，其中，特大城市渗透率达15%，县乡渗透率达4.5%。

表2 10万＜X≤25万车型比较 元/公里

表3 25万元以上车型比较 元/公里

1.2 充电设施盈利模式分析

在不考虑土地成本，固定资产折旧年限为10年的前提下，以建设4台120 KW快充桩的充电站为例，建设成本约为196万元，年总成本为28.6万元。按国网公司峰谷电均价，充电站用电成本为0.96元/kW·h；充电收入来自电费和充电服务费，按北京地区价格计算，为1.75元/kW·h；线损率8%，税率6%。充电桩利用率定义如下：

充电桩利用率＝24小时内充电总电量/（24小时×充电桩额定功率）

可得充电桩利用率与收支盈余的关系如图1所示。

图1 充电站利润与充电桩利用率的关系

分析可得，充电桩利用率达到11%时，即需要单桩日服务约2.7小时（若单车充电0.5小时，则单桩每日服务5～6辆车），可实现盈亏平衡。根据调查，目前公共充电设施利用率水平在2%～10%，差异较大。由于快充影响电池寿命，预计未来私家车车主使用快充/慢充比例变化不大。提高充电桩利用率一方面需要依靠电动汽车保有量的提升；另一方面则要优选站点，在车流量大、充电需求量大的区位建设快充桩，实现早日盈利。

1.3 换电设施盈利模式分析

目前换电站以服务个别车型和运营车辆为主。以蔚来换电站为例，初始投资主要为换电站设备（150万元）、电力增容费用（110万元）和电池费用（单站配电池13块，费用约120万元），共约380万元。按8年折旧，换电服务费收入2元/kW·h，单位用户每次换电量50度（单块电池容量70度），则单站日换电24次，换电站可维持盈亏平衡，具体测算详见表4。

表4 蔚来换电站收支测算

由于蔚来电池按照月租模式，月租金包含6次免费换电，通常车主月换电次数不超过6次，因此换电站收入包含在电池租金内，2元/kW·h的服务费隐含在电池租金中。通过敏感性分析，当1座站服务281台车辆，即18%负荷时，换电站可以实现盈亏平衡，并覆盖换电站成本。

未来单一车型规模数量将大幅上升，换电站盈利能力有望提高。当前阶段，换电站多服务单一车型，由于车型保有量规模尚小（蔚来2021年销量9.14万辆），换电站难实现盈利。传统汽车中的畅销车型，如日产轩逸、大众速腾、吉利帝豪等，年销量22～54万辆，保有量则更为庞大。未来可能出现更具规模经济性的换电车型，随着换电车型销量和保有量规模扩大，换电模式可以实现持续运营；如果能实现电池标准化，换电站能同时服务多种车型，将更有利于换电模式的发展。

服务费是充换电站主要收入来源，充电桩利用率（换电服务频次）是充换电站收益的保障。部分城市会通过最高充电服务价格等形式来规定充电服务费上限，但充电桩运营公司为争夺客户不断压低服务费，致使充电服务费提升困难，甚至存在进一步下降的可能，所以提高利用率是充电/换电运营面临的主要问题。

2 商用车场景下电动车与燃油车对比分析

2.1 换电重卡推广情况

2019年起，政府出台相关政策鼓励新能源汽车在货运领域的推广应用。生态环境部《柴油货车污染治理攻坚战行动计划》指出，重点区域港口、机场、铁路货场等新增或更换作业车辆主要采用新能源或清洁能源车辆。《重污染天气重点行业应急减排措施制定技术指南》中，针对港口、钢铁等部门和行业，大宗货物运输应用清洁能源车辆或电动重型车辆占比不低于80%作为评优的重要指标。2021年10月，工信部、国家能源局联合印发的《关于启动新能源汽车换电模式应用试点工作的通知》，首次提出在宜宾、唐山、包头三座城市进行换电重卡试点。在国家政策指引下，地方政府也相继出台支持政策，促进换电重卡发展。

电网和发电企业已经开始布局换电重卡市场。国网下属商用电动汽车公司将换电重卡作为业务重点，与电力企业、矿山企业等达成合作，已落地和正在对接的项目超过20个，涵盖矿区、城建、港口等多个行业。融和电科（其大股东融和租赁隶属于国电投）换电重卡项目涉及砂石运输、矿山、港口、钢厂等场景。

目前，换电重卡主要经营模式是运营商仅购买裸车，电动重卡所需动力电池由资产管理公司向电池企业批量购买并运营，用户以租赁方式从电池资产管理公司租用电池。电池管理公司融资布局形成换电全产业链生态圈（动力电池、动力总成、换电集成、智能联网），向用户提供换电车辆、换电站、车联网以及投资、融资租赁等服务。

2.2 柴油重卡与换电重卡经济性比较

以6×4牵引车为例进行经济性测算。换电服务费测算：以建设服务50台换电重卡的换电站为例，换电站电池配比为1.2∶1。按年行驶里程8万公里计算，平均每辆车每天需换电1.3次，年换电480次，电池循环寿命为1 500次，则电池寿命为3年。每次换电电量为满电电量的90%。测算得换电站盈亏平衡的换电服务费折合1.11元/kW·h，估算结果详见表5。

表5 重卡换电站成本支出及换电服务费估算

重卡经济性比较：每年行驶8万公里，按单车每2万公里常规发动机保养，单次1 200元。柴油重卡按单车每800公里消耗10公斤尿素，成本50元。不包含电池的电动重卡裸车售价与柴油重卡相当，电动汽车免征购置税，换电重卡每月电池租赁费用3 000元。柴油价格6元/L，换电服务费1.11元/kW·h，电费0.5元/kW·h。换电重卡年燃料成本比柴油重卡低2.29万元，整个车队年总成本可节约114.5万元，换电重卡的经济性优于柴油重卡。比较结果详见表6。

表6 换电重卡与柴油重卡比较 元

燃料支出在重卡的使用成本中占比很高，在高油价下，换电重卡的经济性优势更加突出。若柴油价格为7元/L，则换电重卡年燃料费用比柴油重卡低5.89万元，车队年总成本节约334万元。降低电费和延长电池寿命也会改善换电重卡经济性。一些发电企业关联的换电运营商可以将电费控制在0.3元/kW·h左右，若使用可再生能源，电力价格有进一步下降的空间。随电池循环寿命提高，换电站达盈亏平衡的服务费成本呈下降趋势，如图2所示。目前磷酸铁锂电池循环寿命在2 000次左右，部分企业研发的改进电池寿命可以达到3 000～4 000次。现有测算按照循环寿命1 500次进行，如果循环寿命提高至4 000次，换电站达盈亏平衡的换电服务费可再下降一半。

图2 重卡换电服务费与电池循环寿命关系

另一方面，重卡、电池、换电站均属于重资产，依靠使用单位购买全部资产替代柴油车门槛高，引入车电分离模式使电池的所有权与使用权分离，降低换点重卡购置门槛是推广重卡换电模式的重要途径。

3 政策建议

电池成本下降推动了电动汽车市场渗透，今年以来由于材料价格上涨，动力电池价格升高。政府应当引导加强电池材料体系的创新以及建立健全电池回收再生利用产业体系，增强动力电池供应可靠性和可持续性，控制动力电池成本，鼓励车电分离等商业模式创新，为商用车电动化探索新思路。

在经济性得到大幅改善的情况下，政策重点应当从降低成本转向提高使用便利性。政府应当鼓励发展高效便捷的公共充换电基础设施，加强充换电基础设施的互联互通与设备通用性。同时，为满足不断增长的电动汽车用电需求，政府应当同步推进电力系统增容与智能电网建设，使电动汽车由单纯的用电负荷转变为电网的灵活资源。

4 结论

乘用车场景下，电动汽车经济性已经优于同级别低端和高端燃油车；中端车型中，电动汽车与燃油车的经济性也已接近。电池成本下降与充换电基础设施完善将进一步增加电动汽车的竞争力。充电桩利用率/换电服务频次是充换电站收益的保障，随着电动汽车规模的扩张、充换电设施通用性增强以及优选站点位置，充换电的收益将得到改善。商用车场景下，车电分离模式降低换电重卡初始购置门槛，燃料费用是重卡的主要使用成本，换电重卡在燃料费用上优势明显，在高油价背景下更能够为车队节省可观的燃料成本。电池寿命延长能够改善换电站收益，降低车队成本。