中国电动汽车充电站商业模式与配套政策.doc

?Business Models and Public Policies forEV Charging Stations in Chinawww.changce.org内容提要 电动汽车作为新能源开发的突出代表, 已经成为取代传统动力汽车、引领汽车行业新时代的重要发展方向。当下, 世界汽车行业正积极投身于电动汽车的开发和推广过程中, 各国政府和企业在电动汽车领域投入了大量人力、物力和财力。我国在“三纵三横”研发布局的政策引导下，电动汽车事业发展也十分迅速。 电池和充电技术是电动汽车开发的瓶颈，其商业开发及其运营方式在某种意义上决定了电动汽车的推广程度和商业化的空间，因此，长策智库选择了以充电站为题分析和探讨未来充电站可能的商业模式和目前我国在发展充电站过程中的问题。课题首先分析充电站可行的技术选择，研究在现有条件下和未来充电站的技术选择，认为充电站面临动力蓄电池、电网建设和政策规划相关的技术难题，其中动力蓄电池方面的技术难题最为突出；未来预计的主要技术难题在于动力蓄电池的充电时间。针对上述的技术难题，眼下充电站可行的技术选择确定为“慢速充电+快速更换”两种方式相结合。 为了评估电动汽车充电站对消费者和运营商的实际效益影响，本文分别探讨了充电站和充电桩的市场开发价值，并在此基础上研究了合理的充电站商业模式。从消费者的角度来看，充电价格要显著低于为汽车加油或加气的价格；从运营商的角度来看，无论在何种充电方式下，充电站均可以在适当年限实现收益。充电站可行的商业模式主要包括电池租赁、直接充电和慢速充电三种方式。 目前，国外充电站的商业模式体现在综合服务和专业服务两方面。综合服务主要包括充电站与通信系统相连、充电站网络系统建设等内容。专业服务主要涵盖直接充电和快速更换两种模式。国内充电站的运作成功案例为北京奥运充电站和上海世博会充电站，通过分析此两处充电站的经营方式可为今后充电站发展提供借鉴。 基于对充电站技术选择、投资收益和商业模式的分析，我们为政府扶持充电站建设运营提出了几点建议：一是完善充电站牌照管理，明确发放对象、准入机制及标准规范等内容；二是出台合理的充电站补贴政策，对直接充电和电池租赁业务采取不同的补贴方式，保障充电站的正常运营；三是确定充电站的发展模式，针对当前汽车企业只顾不断获取国家高额补贴而迟迟不愿推广电动汽车的现象，国家应通过政策引导鼓励汽车制造商逐渐实现向电池运营商的转变，顺应市场趋势，转变角色，走出尴尬，推进电动汽车发展。 目 录 第一部分 引言. 1 电动汽车发展趋势.1 电动汽车技术路线.1 电动汽车充电站建设. 2 第二部分 充电站可行的技术选择. 3 充电站发展中的技术难题.3 动力蓄?绯?. 3 电网建设. 4 充电站规划. 6 技术难题解决的时间顺序. 6 充电站的技术选择. .7 当前的应对措施. 7 未来的应对措施. 8 第三部分 充电站（桩）的市场开发价值. . 9 电价、油价、气价比较（以深圳为例）.9 充电站的开发价值.10 总投资. 10 运营成本及收益.10 投资收益分析. 11 充电桩的开发价值.13 总投资. 13 运营成本及收益. 14 投资收益分析. 14 电池租赁收益分析. 15 轿车充电站收益分析. 16 公交车充电站收益分析.17 加油站与充电站收益比较.18 第四部分 充电站（桩）的商业开发模式20 可行的商业开发模式. 20 充电站电池租赁.20 充电站直充.21 充电桩. 22 合作模式. 24 与电力企业的合作模式. 24 油-气-电合作模式. 25 充电站（桩）布局. 25 智能电网建设.26 网络化建设.26 投融资选择. 27 第五部分 充电站（桩）的商业运营模式.29 国外商业模式. 29 综合服务. 29 专业服务. 29 国内模式. 30 充电站成功运营案例. 30 国内充电站建设情况. 33 第六部分 充电站（桩）的发展趋势.35 充电站（桩）的发展趋势. 35 汽车制造商的尴尬处境. 35 充电站的未来选择. 37 政策支持. 35 充电站（桩）牌照：有条件放开市场.37 政府补贴和产业基金：幼稚期的支持. 38 竞争规则和标准制定. 39 附录. 40 附录1动力蓄电池技术难题. 40索 引 表索引 表1 汽车动力蓄电池特点 . 3 表2 汽车动力来源及电池种类 . 4 表3 企业及各地政府已制定的标准 . 6 表4 汽车驱动动力价格比较（深圳地区） . 11 表5 快充机成本分析. 12 表6 快充机收益分析. 12 表7 快充机不同工作时间收益分析 . 12 表8 慢充机成本分析. 12 表9 慢充机收益分析. 13 表10 慢充机不同工作时间收益分析 . 13 表11 充电站投资收益表 . 14 表12 比情景模式下充电站投资收益分析 . 15 表13 充电桩成本分析. 15 表14 不同电价下充电桩收益分析 . 16 表15 不同电价、工作时间下充电桩收益分析 . 16 表16 充电桩收益表 . 16 表17 充电桩投资收益表 . 17 表18 情景模式下充电桩投资收益分析 . 17 表19 轿车充电站成本分析 . 19 表20 公交车充电站成本分析 . 20 表21 不同电价下的公交车充电站收益分析 . 21 表22 安凯客车价格构成 . 24 表23 电池租赁模式充电站优劣势分析 . 24 表24 直充模式充电站优劣势分析 . 25 表25 充电桩优劣势分析 . 26 表26 不同地区充电桩比较 . 26 表27 电池租赁、直充模式、充电桩模式比较 . 27 表28 三种合作模式比较分析 . 29 表29 油、气、电一体优劣势分析 . 29 表30 国内几大企业充电站网络化建设情况 . 31 表31 主要投融资方式比较 . 32 表32 国外充电站综合服务模式 . 34 表33 充电站更换电池服务模式 . 35 表34 政府扶持导向 . 35 表35 各省市电动汽车充电站建设规划 . 38 表36 国家电网充电站、充电桩建设规划 . 38 表37 电动汽车行业角色转换 . 42 表38 电池性能综合比较 . 45 表39 不同电动汽车用动力蓄电池储能及质量 . 45 表40 充电模式影响分析 . 47 图索引 图1 充电站技术推进路线 . 7 图2 不同情景下充电站回收成本周期. 14 图3 不同情景下充电桩回收成本周期. 17 图4 北京奥运充电站 . 36 图5 上海世博充电站 . 37 图6 充电站发展路线 . 42 第一部分 引言 一、电动汽车发展趋势 为了节约能源、减少温室气体排放，世界汽车工业发展的重心正在发生转移，发展具有环保、节能等特点的新能源汽车已成为业界共识。电动汽车便是技术最为成熟、普遍看好的发展方向之一。电动汽车取代燃油、燃气汽车已经成为汽车工业发展的必然趋势，预计未来随着电动车进一步轻量化和小型化，它必将成为人们生活的首选代步工具之一。近年来，世界各国都在不断加大对电动汽车领域的投资力度。全球汽车制造业咨询公司CSM预测，到2011年年底，日本和韩国两国电动汽车的总产量可达到110万辆，北美地区的产量可达到26.7万。美国能源部门已拨款250亿美元，用于发展电动汽车和改进动力蓄电池技术。据纽约时报网站报道，中国已经开始实施一项成为全球混合动力汽车和电动汽车的第一大生产国的计划。中国希望到2011年年底，将混合动力汽车和电动汽车的年生产能力提高到50万辆，成为这一领域的全球领航者。 二、电动汽车技术路线 国外电动汽车发展的技术路线较为明晰。美国致力于小型电动汽车的生产和推广，日本拥有本田和丰田等全球知名品牌，也是全球混合动力汽车头号生产国。 我国电动汽车的技术发展路线呈多元化发展趋势。从“九五”开始，我国将电动汽车技术研究与开发持续列入国家科技计划，建立起以纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车为“三纵”，以动力电池、驱动电机和电子控制技术为“三横”的电动汽车“三纵三横”研发布局。目前我国电动汽车行业发展为“全面开花”的态势，多种技术路线并存，最终将依靠市场这双“无形的手”来确立最终的主导模式。 1 电动汽车技术路线 国外技术路线 国内技术路线 尚未确立主导发展模式 美国 日本 小型电动汽车推广 混合动力 三、电动汽车充电站建设 发展电动汽车，首先必须建设完备的、与之配套的充电站系统。充电站是给电动汽车提供持续动能的场所。电动汽车以电位动力，动力蓄电池就如同燃料汽车的“燃油”一样，通过一系列能量转化形成发动机所需的动能，充电站就是为动力蓄电池提供持续运动的能量，因此动力蓄电池的技术及其发展就成为充电站乃至电动汽车发展的关键问题，其技术发展的趋势在一定意义上决定了充电站未来的商业模式，也决定了电动汽车的发展格局。 2 第二部分 充电站可行的技术选择 电动汽车充电设施（充电站）的建设运营是当前研究的热点问题，目前我国充电站的建设刚刚起步，充电站运营存在一些技术难题，本部分将分析充电站当前和未来面临的技术难题，并研究充电站可行的技术选择。 一、充电站发展中的技术难题 在现有技术条件下，充电站的发展存在动力蓄电池、电网建设以及充电站规划这三大技术难题的制约。 （一）动力蓄电池 汽车动力蓄电池是电动汽车的核心部件之一，也是制约电动汽车发展的主要瓶颈之一。理想的车用动力蓄电池要有高能量密度、高功率密度、寿命长、工作温度范围宽、可长期储存（无显著衰减和自放电）、安全性和可靠性良好、成本低等特点。 表1 汽车动力蓄电池特点 重量 动力电池一般比较重，铅酸电池重量为7-8公斤，锂电池重量约为铅酸电池的1/3 比能 能效高，电动汽车能量利用效率为17.8% 充电 电动汽车对电池的要求比较高，需要快速充电和具有深度放电功能 寿命 蓄电池寿命一般在2-3年左右，如果使用和维护得当的话，可以使用到4年以上。 3 表2 汽车动力来源及电池种类 汽车种类 动力来源 电池种类 燃料电池汽车 燃料电池 磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐型燃料电池 固体氧化物燃料电池、高温型燃料电池 混合动力汽车 内燃机+蓄电池 铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂电池 纯电动汽车 蓄电池 铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂电池 插入式混合动力 充电或汽油，还能回收能量 目前，电动汽车动力蓄电池存在的技术难题主要体现在三个方面：电池比能量、电池成组、充电时间和循环寿命问题，如下所示（详细内容可见附录1）。 动力蓄电池技术难题 电池比能量 电池成组 充电时间 循环寿命 1.动力蓄电池成组1.动力蓄电池比 能量较低；后，每块电池固定排1.普通充电时间过受充电技术和电 列，缺乏替换性；长（一般在2个小池成组等问题影 2.动力蓄电池重时以上）；响，动力蓄电池循 量体积较大，在车2.必须保证全部电池环寿命难以达到2.快速充电使动力内难于布局，充换统一更换并统一充蓄电池寿命严重理想水平，使用年 电困难。电。 缩减。限可能出现不同 幅度的缩短。 此外，电动汽车动力蓄电池的安全性、可靠性以及成本，也是充电站发展值得注意的问题之一。相比其他交通工具，汽车的颠簸程度更高，对于电池的抗震性、稳定性要求更高。电动汽车在更换电池时，要考虑电池安装是否稳固，多次更换电池带来的磨损是否会影响电池有效对接入车体，导电性是否受到影响等问题。为了有效避免因更换不善引发的电池脱离车体、电池着火、冒烟、爆炸等安全事故，可通过引进先进设备如比较精确的定位系统、机械手、死锁解除等技术手段来保证电池安全替换，但这些设备价格不菲，由此会导致汽车维护成本上升。 4 （二）电网建设 1. 电网容量 根据充电站级别不同，电网的容量也会有所不同，这直接决定了充电站可用电量大小。目前，各地政府企业都在紧锣密鼓地筹备充电站建设，焦点都集中在基础设施建设上，却回避运营模式，以充电为主还是以换电为主的运营目标不明确，导致对电网的需求不明确。 2010年7月，北京市质监局发布电动汽车电能供给与保障技术规范充电站标准化指导性技术文件，按照动力蓄电池存储能量、充电服务能力将充电站分为四级：一级充电站的蓄电池存储能量不小于6800kWh，或单路配电容量不小于5000kVA。一般可以日提供200台次以上大中型商用车的电池更换或充电服务，或可以提供500台次以上乘用车的电池更换或充电服务。而四级充电站的电池存储能量小于1700kWh，或单路配电容量小于1000kVA 的充电站。可以日提供40台次以下大中型商用车的电池更换或充电服务，或可以提供100台次以下乘用车的电池更换或充电服务。 充电站建设必须首先明确其电能供给标准，建设充电站的数量，需要的配电容量是多少，只有确定了这些之后才可能提出合理的电能需求。如若缺乏规划，电力公司给定容量，将来充电站建成后，充电站的电网容量很可能不够。 2. 电网标准 目前我国的充电站相关标准，特别是电网标准尚未正式出台，由国家能源局负责制定的电动汽车充电设施标准体系将在今年年底之前完成编写及修订工作，两大电网公司、中石油、中石化、中海油以及多家电气设备企业都参与了标准的制定和征求意见。一直以来，电动汽车充电标准的缺失已成为充电站建设以及推广进程中的一大拦路虎： ? 许多已建成充电站普遍采用国外标准，我国充电站标准容易失去自主权； 5 ? 由于缺乏全面统筹，已建成电动车充电站接口普遍存在互不通用的问题； ? 充电站参与建设主体较多，无统一标准，容易建成大量不符合标准的充电设施，造成资源浪费。 表3 企业及各地政府已制定的标准 时间 相关标准 具体情况 国家电网电动汽车充电站充电设施标准，应用于国家电网在全国27个省市 2010.04 如充放电标准以及插口尺寸标准在建的电动汽车充电站 电动汽车充电设施系列技术标准应用于南方电网投资建设的首批南方电网 2010.04 共7项，如充电桩技术规范、充两座电动汽车充电站和134个充电站监控系统技术规范电桩 深圳发改委和市场监管局组织城市发展研究中心、中国南方电网深圳 2010.06 深圳电动汽车充电系统技术规范 有限公司、比亚迪汽车有限公司等完成 （三）充电站规划 1. 电池更换与充电 电池更换可为续驶里程长而又没能及时充电的客户提供更换蓄电池的服务，对卸载下的电池采用地面充电系统进行补充，满足车辆技术、经济和运营的需要。在实际的运行中，以一定的实际放电深度为基准，能满足下一个往返需求的则继续行驶；电池容量不能满足要求而时间允许的，可进行快速充电；时间紧的，可进行电池快速更换。但这种综合运行方案在电池剩余能量测量技术不成熟的情况下，必须建立每辆车的行驶档案，以便估计车载电池的剩余电量情况。多种方案相结合，对于运营的组织和管理也将带来一定的难度。 2. 设备管理与维护 充电站和充电桩的日常管理、维护等问题需要纳入建设运营规划中。以充电桩为例，作为公共设施，首先要保证用户可以便捷、安全地使用充电桩。如何正确使用充电桩，如何预防设备因漏电而对使用者造成伤害，如何避免因设备故障而给用户造成的损失，这些问题都需要有专门的人员或组织来负责。同时，充电 6 桩自身也需要有效维护。偷电漏电问题，设备遭到破坏等问题，都需要纳入充电桩的规划中，综合保障设施的正常工作及用户的权益。 3. 应急规划 目前，电动汽车充电站建设缺乏应急救援相关的规划。面对突发事件、紧急情况，如何对汽车进行应急充电，我国现在尚未进行电动汽车应急救援体系建设，没有一个专业的组织或企业从事汽车高速紧急救援工作。在电动汽车及充电站推广过程中，我国急需针对突发意外等紧急事件制定汽车应急救援规划，保证电动汽车的顺利推广和充电站的高效运营。 二、技术难题解决的时间顺序 针对上文提出的各类难题，随着科技不断进步，未来电池比能耗问题、电网建设和充电站规划将最先得到解决。电池成组和循环寿命是两个相互依存的问题，未来将有可能通过减少电池成组块数甚至用单个整块电池来取代目前的成组电池，通过将电池内部打包的形式来消除成组带来的困难并有效延长动力电池的循环寿命。动力电池充电时间仍是十分棘手的问题，在保证电池使用寿命和质量的情况下缩短充电时间，需要更长时间的研究探索。 针对不同的技术难度和要求，我们认为上述技术难题破解的顺序以时间长度来计算，将是充电时间>电池成组循环寿命>电池比能耗、电网建设和充电站规划等。 技术难度 充电时间 电池成组 电池比能耗 循环寿命 电网建设 充电站规划 近期 3-5年 未来 时间 图1 充电站技术推进路线 7 三、充电站的技术选择 （一）当前的应对措施 2010年7月6日，财政部、科技部、工信部、发改委在深圳联合召开全国私人购买新能源汽车试点工作会议，出席会议的工信部副部长苗圩指出，“统一电动汽车所用动力电池的规格和尺寸，决定了将来更换电池的可行性”，建议“充电的方式以慢充电和分散式充电为主，不宜大