电动汽车充电方式和商业运营模式初探.docx

【doc】电动汽车充电方式和商业运营模式初探电动汽车充电方式和商业运营模式初探 2O11(1) 摘要:电动汽车产业化长期受到充电设施不足的制约,文章探讨了充电设施建设过程中面临充电方式选择和充电网 络商业化运营的问题.通过充电站,充电桩和换电站各自的运营属性特征和优势缺陷比较,对不同时期充电设施 的选择,空间分布,潜在的投资建设主体,运营主体及盈利模式提出了政策建议.特别讨论了电池更换站的发展 前景和其对未来汽车和能源产业结构可能带来的影响,强调了充电网络运营者在未来电动汽车产业链体系中的重 要地位. 关键词:电动汽车:充电设施;充电桩;电池更换站;充电网络;商业运营 APreliminaryStudyonChargingInfrastructureDevelopmentandBusinessOperation Models Abstract:Theindustrializationofelectricvehicleshasbeenrestrictedbytheinsufficiencyofcharginginfrastructure foralongtime.Thispaperdiscussestheproblemsfacedintheprocessoftheconstructionofcharginginfrastructureas wellasthecommercialoperationofchargingnetworks.Bycomparingtheoperationcharacteristicsandadvantagesand shortcomingsofchargingstation,chargingpostandbatteryswapstation,thispaperbringsforwardpolicysuggestions ontheselectionofcharginginfrastructure,distribution,potentialinvestmentparts,operationbodiesandprofitmode. Inparticular,thispaperdiscussesthedevelopmentprospectsofbatteryswapstationaswellasitspotentialinfluenceon futurevehiclesandenergyindustrialstructure.Thispaperemphasizestheimportantroleplayedbychargingnetwork operatorsintheEVindustrialchaininthefuture. Keywords:Electricvehicle;Charginginfrastructure;Chargingposts;Batteryswapstations;Chargingnetwork; Businessoperation 目前,中国新能源汽车产业正处在成长的关键时 期,一方面中国交通出行机动化率迅速提高,中国汽 车市场在过去几年维持了年均20%以上的增长速度, 特别是在2009年汽车购置税下调政策刺激下,中国 汽车产销量同比增长40%,已经成为世界最大汽车产 销国.与此同时,中国约50%o的人均汽车保有量却 仅为世界平均水平的一半,其蕴含的巨大潜在市场为 新能源汽车的发展提供了广阔空间.另一方面,国家 对于新能源汽车技术研发和产业化补贴的扶持政策已 渐成体系.在工业和信息化部的节能与新能源汽车 产业发展规划(编制中)和国家发改委的汽车产 业调整和振兴规划I】的政策框架下,出现了一批针 对新能源汽车特别是电动汽车的科研规划,产业标准, 推广示范和减税补贴方面的扶持政策.在充电设施建 设方面,包括国家电网,南方电网,中石化和中海油 都已经陆续推出了各自的充电站建设规划.然而,新 能源汽车的发展长期受到电池技术,电机和电子控制 技术和充电设施不足的制约,其中充电设施布局和商 业运营模式研究正在成为世界各国电动汽车产业化研 究的重要领域.英国伦敦交通局(TfL)计划在2015年 之前,在大伦敦市针对工作地点,住宅区和大型公共 停车场布设25000个充电点,并鼓励邮政和物流等 部门集中配置电动汽车充电装置2】.在日本,在东京 电力(TEPCO)主导下的充电设施建设规划目标明 年在东京建成首批200个充电站3.此外,美国能源 部正在加州进行结合充电站合理运行时间,充电费率 和电池成本的研究,旨在寻找到适合当地充电站运行 的电池种类,型号和充电站定价系统H】.不难发现, . 19 2011年1月 探索一种合理的电动汽车充电方式和与之匹配的商业 运行模式是电动汽车走向真正市场化的关键环节.相 较传统的燃油汽车,电动汽车的能源补充在方式上更 具灵活性,但是充电设施建设及其商业运营仍然存在 4个基本问题一直悬而未决:谁来建设充电设施?建 设哪种充电设施?谁来负责经营管理?采取何种商业 运营方式?文章将针对这4个问题进行逐一讨论. 1电动汽车充电方式选择 1.1充电桩 充电桩一般采用额定功率5kW以下的交流充电 模式.一辆电池容量为40kW?h的电动汽车的电池充 满时间在8h以上.充电桩的硬件和占地成本低,充 电时对现有电网的冲击较小,有利于延长电池的使用 寿命.但是充电桩缓慢的充电过程意味着它只适合面 向用户的停车过程,更适合服务覆盖范围较小的分散 式布局.一般来说,充电桩空间布局的重点应在有一 定规模的小区地下车库,大型公共停车场和大型商业 中心停车场等拥有大批用户集中停车的场合.未来电 动汽车充电应主要由分布在住宅和工作区域的充电桩 完成.因其停车充电服务特性和较小服务半径,充电 桩的建设应注重参考本地用户的出行特征并建立在一 定分布密度的基础上. 1.2充电站 充电站在具备慢速充电能力的同时,又可提供 快速充电.电动汽车的快速充电需要专门的高功率 直流充电机,其额定功率可高达200kW以上,对一 般装备40kW?h电池的电动汽车的充电时间大约在 10min.在电动汽车市场化初期,大型公共充电站可 以结合现有广泛分布的加油站网络,迅速地开展充电 设施的初期建设,以达到良好的公共示范效果.快速 充电虽然可以满足消费者应急充电的需要,但是对电 动汽车动力电池的寿命有很大的负面影响.此外,为 减少快速充电对电网的影响,充电站还需配备谐波处 理等设施,加之充电速度仍有限,充电站需要比传统 加油站更大面积的工作和等候区,这无疑会大大增加 城市充电网络的建设成本. 1.3换电站 由于快速充电站的上述缺陷,整体更换电池的换 电模式越来越被业界看好.换电模式利用专用的电 池更换设备,将电动汽车耗尽的电池组直接更换为充 电站内已经充满的电池组.整个更换过程数分钟内完 成,而更换下的电池待电网负荷较低时进行统一充电. 换电模式在大大缩短了充电时问的同时也不同程度延 缓了电池寿命,缓解了电池维护,电池回收,电网 错峰和用地成本等问题.然而推广换电模式的前提是 车用动力电池充电技术,电池规格,接口标准必须高 度统一【5】.此外,换电模式的实行意味着需要引入一 整套的电池租赁体系和电池物流网络.事实上,越来 越多的观点认为在近期换电模式将会被整合到充电站 经营体系内,从而出现一种慢充,快充及换电一体化 电动汽车充电站6】.换电模式的典型案例包括Batter Place公司和以色列和丹麦政府合作的换电站网络项 目.除了油电差价的手段,其盈利更多建立在整合电 池的商业流通及运营,并为消费者提供一整套电池加 电力的综合服务的基础上7-8. 电动汽车3种充电方式的比较,如表1所示. 表1电动汽车3种充电方式比较 2商业运行模式 国内充电设施网络还处在建设初期,许多电动汽 车充电站服务都是不面向社会的非商业运营项目,比 如公交集团或者奥运会和世博会等大型活动充电站项 目.政府和企业在当前更多关注的是充电站,充电桩 一 20一 和换电站之间的充电模式选择.但随着充电市场的扩 大和社会资本的融入,确定一种合理的商业运行模式, 寻找充电设施投资主体,运营主体和盈利方式将逐渐 成为推进电动汽车商业化的主要课题.电动汽车商业 运营模式比较,如表2所示. 第1期 表2电动汽车商业运营模式比较 2.1投资主体 电动汽车充电网络设施的建设以投资主体的不同 分为政府主导,电力企业主导,石油企业主导和社会 资本主导模式.政府主导是指政府作为投资主体引导 电力企业和设备供应商参与建设和经营充电站.政府 主导建设和运营模式的本质是提供公共基础设施为全 社会提供半公益性质的低价电动汽车充电服务,带有 一 定非营利性的特点,比较适合电动汽车推广初期的 充电配套设施建设.而电力企业主导模式的优势在于 电力企业可以充分发挥其在上游电力能源生产环节和 电力传输网络上的优势.电力企业主导下的电力资源 产销一体化可以最大程度发掘电力资源较汽油的价格 优势.同时,电力企业在充电技术和充电标准上也更 具行业经验和话语权.相比之下,石油企业的核心竞 争力是其所拥有的巨大加油站分布网络.特别是在城 市中心区,石油企业的加油站网络具有任何其他建设 和运营主体所不具备的资源优势.长期以来,加油站 在经营过程中积累了丰富的营销管理经验,其中相当 一 部分同样可以被未来的充电站运营所借鉴.此外, 充电站同样可以在包括汽车企业和电池企业在内的社 会企业的主导下建设和运行.特别是在换电方式下, 充电(换电)站的有效运营离不开与电动汽车和电池 制造商在电池规格,充电标准及养护回收等领域的密 切合作.与政府主导不同,后3种模式建立在盈利的 基础之上,更适合于一定市场规模下的充电网络建设. 2.2经营管理 充电站的经营管理大体上可以借鉴现有加油站的 经营管理模式,针对全资充电站,控股充电站和参股 充电站采取不同的经营管理办法.对于规模较大的全 资充电站,可以由电网公司或者石油企业对销售,财 务和人力资源等进行自主经营和管理,投资方因此可 以充分获得充电站经营利润.此外,投资方也可将充 电站资产通过委托管理交由专业经营部门负责并向其 支付管理费用,或直接将充电站承包给承租人并向其 收取承包费用.如果存在多个充电站投资方且彼此间 存在控股或参股关系,经营权交由控股方或参股方, 另一出资方则按期得到固定收益.为了更好地吸引社 会资本进入充电站领域以促进充电行业快速健康发 展,对于部分新建充电站也可借鉴公共基础设施常见 的BOT(BuildOperateTransfer,建设一运营一移交) 或特许经营的方式,在支付一定授权费用后,由特许 经营方出资建设并负责运营充电站,并在一定时期内 获得运营收益.以上各种经营管理模式各具特点,所 适合的场合也各不相同.充电网络建设初期,在城市 中心等潜在需求较大的地区,全资或控股充电站能保 证充电站建设和服务标准的统一,便于初期充电站建 设的协调有序运行.在市场发展的中后期,引入更多 的社会资本而产生的行业竞争是充电行业良性发展的 基础,特别是需要满足较大规模充电需求的情况下, 采用参股和特许经营的方式能够较好地解决资金和服 务网络覆盖问题. 2.3盈利模式 充电站的商业盈利模式本身就是新能源汽车产业 化研究的一个新兴领域.虽然与传统加油站服务有一 一 21. E喜汽车工2011年1月 定的相似之处,电动汽车多样化的充电模式,电网的 高覆盖率和电池本身的特殊性使得充电站设施的商业 盈利模式可以更加灵活和多样.一般整车充电的充电 站和电桩的经营特点与加油站类似,充电站主要通过 充电零售价和网上购买电价之间的价差和收取一定充 电服务费用获取利润.收费结算方式可以采用现金和 信用卡,也可以借鉴传统加油站的加油卡和油票等方 式.在实际充电站经营方式选择过程中,应该充分衡 量当地充电需求特征,采取因时,因地制宜的盈利方 式. 此外,不同于充电站和电桩,换电站的出现更意 味着我们需要一种新的电池租赁及配套盈利模式.传 统的加油站各自独立经营,而换电模式下的电池租赁 模式势必需要一个彼此紧密联结的充电网络来支持. 消费者在换电站安装站内已充满的备用电池,更换下 的电能耗尽的电池将通过换电站再次进入上层流通环 节,由充电站网络及充电运营商进行养护,管理和回 收.在此模式中,电动汽车不再像传统燃油汽车进行 整车销售,而是出现了电池与裸车分离经营的情况. 作为电能的载体,动力电池将从汽车制造业中分离出 来,并随电能捆绑销售.因此运营商实际上同时扮演 了传统汽车行业中加油站和汽车发动机制造商的双重 角色.可以说,换电模式的发展将有可能彻底改变传 统汽车企业,能源企业和消费者的3方结构,并将其 演变成为汽车企业,能源企业,电池制造商,充电运 营商和消费者5方共同参与的新格局. 如图1所示,在新的换电模式下,传统汽车制造 商分化为电池制造商和裸车制造商.其中,裸车仍 旧通过传统汽车经销商模式向下游消费者流通,而电 池产品将连同电力资源通过充电网络进入市场流通环 节,而充电网络运营者在整个产业链条中的市场份额 将会明显提升.就目前来看,潜在的充电网络运营商 即国家电网,南方电网,传统的中石油,中石化和中 海油等大型国有能源企业,也同样包括大型电池制造 商和传统汽车生产企业. 由于换电模式提供了网络化的服务,其商业盈利 模式也将比传统加油站运营更加灵活多样.除了即充 即付形式,消费者还可以跳过电量计费和电池选购环 节,直接与充电网络签订以服务里程为单位的长期服 务合同和定制化服务.除了能够吸引更多消费者,拓 展业务种类,实行分级与分对象营销,提高服务效率 和降低整体运营成本,量化里程服务还可以帮助充电 网络建立完善的电力消费数据库,并藉此进一步制定 22. 更合理的充电和服务收费标准,引导消费者的低碳充 电和出行行为. 燃油汽车电动汽车 I石油企业lI汽车制造商I一l,I石油石化加油站网络Il汽车经销商IIJl消费者J消费者I 图1能源和汽车产业链结构 3结论 电动汽车的发展不仅仅意味着燃油发动机汽车向 电池汽车的过渡,更