补贴政策下考虑充电设施建设水平的运营商定价决策研究

彭连贵，李 英

（华东理工大学商学院，上海 200237）

1 研究背景

“双碳”目标背景下，以清洁能源为动力的汽车成为全球汽车行业转型的重要方向［1-2］。各国政府实施强有力的推广政策，但电动汽车的市场渗透率仍相对较低［3］。续航里程相对较短、充电时间较长、充电设施不足等问题仍然在阻碍电动汽车的进一步发展［4］，电动汽车给出行者和潜在购买者带来的里程焦虑感，在短期内仍然会影响电动汽车的使用和推广［5-6］。实现电动汽车更广泛的传播需要电池技术的显著进步及便捷的充电基础设施的改善［7-8］。实现更广泛的基础设施投资需要财政的激励，补贴政策将促进充电基础设施的布局［9-10］。

公共充电基础设施的可用性对电动汽车的大规模扩散至关重要［11-12］。基础设施的补贴政策主要分为两类，即总投资补贴和运营阶段补贴。然而，两种补贴方式对充电基础设施的市场布局影响存在差异。运营阶段的补贴更有利于扩大充电基础设施的市场布局，按总投资补贴不仅增加充电设施建设初期政府的财政压力，而且无法提高充电设施运营阶段的盈利能力［13］。Fang 等［14］分析补贴政策和税收政策在充电基础设施中的作用，研究表明如果政府只实施补贴政策，市场将不稳定。充电基础设施激励措施与其他电动汽车推广政策不能很好地协调，则充电基础设施的改善并不一定会导致更大的电动汽车市场。Baumgarte 等［15］研究指出任何形式的投资补贴都有可能为快充的区域的全面扩张作出贡献，但必须针对当地不同的充电量进行专门设计。

尽管政府制定一系列的基础设施推广政策，但缺少统一的充电基础设施标准和充电定价机制［16］。张建冰［17］通过对利益相关者的成本效益进行测算，确定相对周期内的充电价格。周健等［18］通过设计一种在线电动车充电排程定价机制，对比一般定价机制能够使顾客最终支付价格的期望和方差都减小。黄毅祥等［19］通过构建的联盟博弈模型分析价格联盟对各博弈主体收益的影响。组成联盟后会得到更低的购电价格,能给电动汽车分时租赁公司带来更高的收益。崔金栋等［20］提出基于分时电价的多目标充电优化模型，通过调整价格引导消费者充电时间的选择，在不损害各主体效益的前提下，保证电网安全。电动汽车充电服务定价受限于现实的电价波动和电网承载上限。补贴政策的实施，能够为运营商制定服务价格带来更大的自由空间。

政策的支持在充电设施推广和电动汽车市场扩散中发挥作用［21-22］。总结以上研究可以发现，针对具有不同充电设施建设水平的地区制定实施不同补贴政策对运营商的定价决策的影响仍缺少讨论；不同补贴政策与其他影响充电设施推广因素之间的直接和交叉影响尚不清晰。基于发现的问题，本研究构建无政策模式、投资补贴模式、运营补贴模式以及复合补贴模式等4 种情境，比较不同政策情境下运营商决策差异、分析政策性因素、市场性因素、成本性因素和时间性因素对充电设施推广及电动汽车市场扩散的直接或交叉影响。本研究主要比较分析不同政策模式对运营商决策行为的影响差异；基于政策效果差异的比较结果，针对不同充电设施建设水平的地区推荐不同的补贴政策；根据政策性因素与其他因素的交叉影响分析，给出管理建议。研究分析比较不同政策情境下定价决策，为企业的运营管理提供参考。

2 问题描述与参数设计

政府实施不同的充电基础设施补贴政策，包括投资补贴、运营补贴与复合补贴政策3 种情况，但不同补贴政策效果差异情况缺少客观的比较研究。针对这一问题，研究讨论分析无政策模式、投资补贴模式、运营补贴模式以及复合补贴模式4 种情境下政策效果的差异研究，研究框架如图1 所示。

图1 研究框架

文章讨论了主要参数，分析其现实意义。所有相关参数的设计和描述如表1 所示。

表1 参数表

3 模型构建与求解

研究构建基准模型、投资补贴、运营补贴和复合补贴4 种补贴模式，在无政策干预下，充电运营商和加油站运营商完全竞争情境。基准模型将用于与其他情境对比分析来观察政策作用效果的差异。政府实施充电基础设施的投资补贴政策、运营补贴以及复合补贴，不同模式下的充电价格设计、产品扩散各不相同。基于以上假设和描述可以得到运营商收益函数模型如下。

4 模型及参数影响分析

4.1 静态分析

静态分析讨论确定时点上，参数不变的情境下，对均衡结果进行分析。

投资补贴对充电价格没有影响，运营补贴对充电价格具有负效应。投资补贴模式下与基准模式下的充电价格和加油价格相等，运营补贴与复合补贴模式下的充电价格和加油价格相等。运营补贴模式下，随着补贴的增加，充电价格和加油价格下降。运营补贴模式和复合补贴模式下，充电价格和加油价格小于基准模式和投资补贴模式下的价格。

推论1：运营补贴扩大充电或加油价格与基准模式下的价格之间的差异，促进电动汽车的市场扩散。

由命题1 可以知道，随着运营补贴的增加使得充电和加油的价格下降。然而，充电价格下降的幅度大于加油价格下降的幅度，对电动汽车的市场扩散具有更强的激励作用。有；有。可以知道，政府实施运营补贴政策扩大充电价格或加油价格与基准模式下两类价格之间的差异。充电价格具有更大的降幅，对电动汽车的扩散具有更强的激励作用。

投资补贴对电动汽车的市场扩散没有直接的促进作用，运营补贴促进电动汽车的市场扩散。命题2 可以知道，投资补贴模式下的电动汽车或燃油车的需求与基准模式下的需求相等，两种模式下的电动汽车需求都小于运营补贴模式下的电动汽车需求。运营补贴刺激电动汽车更广泛的市场扩散，同时抑制燃油车的消费。

推论3：运营补贴提升电动汽车的市场渗透率，投资补贴没有直接影响。

投资补贴降低充电站进入的门槛，运营补贴损害加油站运营商的收益。由命题3 可以知道，在投资补贴模式下，充电站运营商的收益增加，但对加油站运营商的收益没有影响。运营补贴模式下的加油站运营商的收益小于基准模式与投资补贴模式下的收益，且基准模式下的收益与投资补贴模式下的收益相等，运营补贴模式下的收益与复合补贴模式下的收益相等，但都小于基准模式与投资补贴模式下的收益。

推论4：复合补贴对充电基础设施的推广和电动汽车的市场扩散有正向的刺激作用。

4.2 动态分析

此部分将探讨随着政策性因素、市场因素、成本性因素与时间性因素的变化，不同模式下的价格、需求和利润的变化情况。

4.2.1 政策性因素

政策性因素主要考察运营补贴与投资补贴对价格、需求以及收益的影响，观察政策参数调整对政策目标的实现有怎样的影响。在运营补贴与复合补贴模式下，均有：

运营补贴的提升促进充电基础设施的推广和电动汽车的市场扩散，抑制燃油车的扩散和加油站的推广。运营补贴使得充电价格下降的幅度更大，更具有竞争力。即使油价下调也不能挽回需求的流失和转移。在运营补贴与复合补贴模式下，加油站运营商的收益随着运营补贴强度的提升逐渐下降。现实情境中，政府往往会稳定油价。实施运营补贴模式下，充电价格相对加油价格下降的幅度更大，燃油车的消费需求会有更大的流失。

4.2.2 市场性因素

市场性因素主要是考察充电设施建设水平的影响，侧面反映运营商对充电基础设施建设的努力程度。在4 种政策模式下，均有

充电设施建设水平的提升促进电动汽车的市场扩散和充电站运营商的收益提升，抑制燃油车的市场扩散和加油站运营商的收益。在4 种政策模式下，随着地区充电设施建设水平的提升，电动汽车具有更强的市场竞争力，需求提升，充电运营商的收益提升。尽管充电价格的提升，但并不能阻碍消费者对电动汽车的采纳。地区充电设施建设水平的提升为电动汽车消费者带来更大的使用效用，更低的使用成本使得消费者的偏好发生转移。随着地区充电设施建设水平的提升，燃油车的竞争力在逐渐减小，运营商调整加油价格也难以挽回需求减少的颓势，加油站运营商的收益降低，抑制燃油车的市场扩散和加油站运营商的推广。

4.2.3 成本性因素

成本性因素主要考察购电成本与购油成本对价格、需求与收益的影响。在4 种政策模式下，均有：

购电成本抑制充电基础设施的推广和电动汽车的市场扩散。随着购电成本的提升，充电价格上涨，充电需求和运营商收益减少。购电价格的成本上涨刺激燃油车的市场扩散，这与政策目标背道而驰。成本控制对运营商投资充电设施的积极性具有推动作用，政府需要制定更有效的成本节约政策刺激社会力量对充电设施的投资。购油成本上涨会刺激充电基础设施的推广和电动汽车的市场扩散。

4.2.4 时间性因素

时间因素主要考察充电时间与加油时间对价格、需求与收益的影响。在4 种政策模式下，均有：

充电时间对充电价格、充电需求与运营商的收益具有负效应。加油时间对充电价格、充电需求与充电运营商的收益具有正效应。电池技术和充电技术的进步有助于缩短充电时间与加油时间的差距，刺激电动汽车的消费，提高运营商收益。但充电需求的提升会增加充电排队的几率，对消费者具有负效用。

4.3 模型分析小结

文章从静态和动态两个方面分析不同政策模式下的均衡结果，研究政策性因素、市场性因素与成本性因素对政策目标的影响。

静态分析中，投资补贴降低充电设施的进入门槛，吸引更多的充电运营商进入。然而，投资补贴并不能影响充电价格和充电需求；运营补贴模式下，充电价格下降，需求增加，电动汽车的市场渗透率是投资补贴模式下的一倍多；复合补贴模式具有最大的政策作用效果，不仅能够促进充电基础设施的推广还能够提升电动汽车的市场渗透。在资金充裕的情况下，应优先实施复合补贴政策。

动态分析中，运营补贴的提升促进充电基础设施的推广和电动汽车的市场扩散，抑制燃油车的扩散和加油站的推广；地区充电设施建设水平的提升促进电动汽车的市场扩散和充电站运营商的收益提升，抑制燃油车的市场扩散和加油站运营商的收益；成本因素会抑制需求和收益的增长；时间因素对价格、需求和收益具有负效应，即充电时间增加对充电价格、充电需求与充电运营商的收益具有负效应。电动汽车需求的增长会增加充电排队的几率，平均充电时间增加会为政策目标的实现带来负效应。

5 数值模拟

以上通过对不同政策模式下的均衡结果进行比较分析，得到投资补贴、运营补贴以及复合补贴对充电设施推广与电动汽车的市场扩散的影响差异情况，但随着政策性因素、市场性因素以及成本性因素的变动，价格、需求和收益的变化表现出差异，为更直接地观察这种变化趋势，以下将运用数值模拟进行说明。表3 给出具体的参数初始值及变化范围，各参数随变化率进行变化，观察价格、需求及收益等的变化趋势。

表3 参数设置

其中油价参考2021 年12 月18 日92 号汽油的全国油价，浮动范围在［3.00，6.92］［24］；购电价格参考上海市工业用电价格，并设置浮动区间［0.3,1.5］［25］。单次服务的总成本不是研究观察的重点，因此在本研究中将其设为0.为简化研究，充电站投资成本，加油站投资成本的值设为0［26］。根据现有充电设施的功率可以知道选择快充充电的服务时间一般在半小时到5 个小时左右，因此设置充电时间的变化范围为［0.5,5.0］，单位为小时［27］；加油服务的时间通常为5 分钟，最长设置为15 分钟，设加油时间的变化范围为［0.08,0.25］，单位为小时。设消费者使用汽车带来的价值为10 单位，单位距离成本为0.1。研究根据现实数据，结合已有假设模拟各影响性因素对价格、需求与收益的影响，并从政策因素与市场性因素，成本性因素和时间性因素的直接和交叉影响视角进行分析。

5.1 政策性因素与市场性因素

政府对充电运营商的运营补贴主要为充电补贴，市场性因素主要考察地区充电设施建设水平表示不同地区基建水平，政府可以根据城市充电基础设施的不同发展水平设计补贴政策。

图2 运营补贴与地区充电设施建设水平的直接和交叉影响

图3 不同充电设施建设水平下的补贴策略

5.2 政策性因素与成本性因素

图4 政策因素与成本因素的直接和交叉影响

总之，购电成本与购油成本对充电设施推广的影响作用要强于运营补贴因素带来的影响，政策性因素与购电成本的交叉影响对充电设施的推广具有负的刺激作用，政策性因素与购油成本的交叉影响对充电设施的推广具有正的刺激作用。投资补贴使运营商的收益曲面发生向上平移，刺激充电设施的投资和推广，但对充电价格和充电需求没有影响。

5.3 政策性因素与时间性因素

时间性因素包含充电时间和加油时间两个参数，充电时间的长短影响消费者使用电动汽车的效用，越成熟的电池技术和充电技术带来更短的充电时间。技术进步缩短充电时间，刺激充电设施的推广和电动汽车的市场扩散，见图5。

图5 政策性因素与时间性因素的交叉影响

政策性因素与时间性因素对价格和需求不存在叠加溢出效应，对收益存在叠加溢出效应。政策性因素与充电时间因素对充电运营商的收益具有负的叠加溢出效应，政策性因素与加油时间因素对充电站运营商的收益具有正的叠加溢出效应。如图5(a)(b)(d)(e),价格和需求曲面都是一个平面，不存在因素叠加的溢出效应。运营商的收益图像在两类因素的交叉影响下是变化的曲面，运营补贴与充电时间的交叉影响下，充电运营商的收益曲面是向下延伸，加油站运营商的收益曲面向上延伸。运营补贴与加油时间的交叉影响下，充电运营商的收益曲面是向上延伸，加油站运营商的收益曲面向下延伸。运营补贴降低充电价格，削弱充电时间带来的负面效应，刺激电动汽车的市场渗透和充电设施的推广。

充电时间的长短代表充电技术和电池技术的成熟程度，电池技术或充电技术的发展会影响消费者对电动汽车的采纳。更短的充电时间能够增加消费者使用电动汽车的效用，运营补贴降低消费者充电成本增加消费者的效用，积极的市场反馈能够为电池技术的研发和市场应用带来信心，更先进的技术应用又会产生正的积极作用，形成技术进步-充电时间降低-充电需求提升-推动技术进步的正循环。投资补贴使充电站运营商的收益平面发生平移，对价格和需求没有影响。

总结以上研究可知，政策性因素与市场性因素、成本性因素和时间性因素的交叉影响对价格、需求和收益的影响各有差异。运营补贴因素与其他因素的交叉影响对价格和需求不具有叠加溢出效应，对运营商收益具有叠加溢出效应。

6 结论与建议

6.1 结论

文章通过构建无政策模式、投资补贴模式、运营补贴模式以及复合补贴模式4 种情境，分析充电站运营商和加油站运营商的最优定价、市场需求与最大收益之间的差异。进一步分析政策性因素、市场性因素和成本性因素变动对均衡结果的影响，并通过数值模拟得出4 类因素的联合作用效果及不同充电设施建设水平下的补贴策略。主要结论如下：

（1）投资补贴降低充电设施的进入门槛。与基准模式相比，投资补贴提高充电运营商的总收益，降低总投资成本，使收益曲线向上平移，能够快速实现充电设施的推广。但投资补贴模式下的充电价格与充电需求与基准模式下的相等，投资补贴不能降低充电价格和刺激充电需求的增长。

（2）运营补贴能够降低充电价格，刺激充电需求的增加，提高充电运营商的收益。与基准模式相比，运营补贴模式下充电运营商会设置更低的充电价格，刺激充电需求的产生。尽管加油价格也随之下降，但加油价格下降的幅度小于充电价格下降的幅度。价格下降，对充电需求的刺激作用更强。运营补贴模式下，充电价格、充电需求和运营商收益的曲线都向着有利于充电设施推广和电动汽车的市场扩散的方向移动。政策实施的经济效益明显，且运营补贴能够预防后期运营中 “僵尸桩” 的出现，避免有桩不可用的窘境。运营补贴较温和，地区充电设施建设水平的提升相较于投资补贴模式所需的时间更长。

（3）复合补贴对充电设施的推广和电动汽车的市场扩散推动作用最强，但财政负担更大，并不适用所有地区实施。对于充电设施建设水平较低的地区可优先采取先投资补贴后运营补贴的单一模式，快速刺激充电设施的市场布局。当地区充电设施建设水平达到较高水平，电动汽车市场渗透率也较高，政府应取消补贴政策，或是将补贴转移到汽车的回收再利用上。

（4）政策性因素、市场性因素、成本性因素和时间性因素对价格、需求和收益具有直接和交叉影响，且政策性因素与市场性因素、成本性因素和时间性因素之间具有叠加溢出效应。运营补贴因素与市场性因素的叠加作用对充电运营商具有正的溢出效应，对加油站运营商具有负的溢出效应。运营补贴因素与充电成本对充电运营商的收益具有负的溢出效应，对加油站运营商的收益具有正效应。运营补贴因素与充电时间对充电运营商的收益具有负的溢出效应，对加油站运营商的收益具有正的溢出效应。

6.2 建议

充电价格应随着补贴强度的增加而减少，较低的价格能够带来更多的充电需求，运营商收益增加。同时运营补贴因素与其他因素具有叠加的溢出效应，带来额外的经济效益。

政策实施的两阶段策略，优先采取单一投资补贴的模式，快速刺激充电设施的市场布局。当地区充电设施建设水平达到一定值时，转而实施运营补贴模式。现实情境中，各地区经济发展各异，尽管复合补贴模式具有最好的政策效果，但财政负担过大，不适用所有发展水平的地区。结合单一政策模式的优点，实施两阶段策略，即“两步走”战略，在时，优先采取单一投资补贴的模式，快速刺激充电设施的市场布局；当地区充电设施建设水平超过0.5 时，电动汽车市场渗透率也较高，政府应取消补贴政策，或是将补贴转移到汽车零部件的回收再利用上。

文章讨论基准模式、单一补贴模式与复合补贴模式下的充电价格、充电需求与充电收益情况，讨论政策性因素、市场性因素、成本性因素与时间性因素之间的直接和交叉影响，并根据得到的结论给出管理建议。尽管如此，本研究仍存在一些局限性，文章构建的模型是静态的，没有考虑时间参数。未来研究将纳入时间参数，对动态定价及补贴强度进行分析。