摘要：随着新能源电动汽车的大量推广应用，充电站作为电动汽车充电的重要基础配套设施，是电动汽车商业化、产业化过程中的重要环节。本论文在调研宁波专用、公用、自用等不同类型充电设施参数基础上，建立充电站投资效益模型，分析不同类型充电站的投资效益，为社会资本进入这一领域提供研究方向和技术支撑。
关键词：电动汽车；充电设站；投资效益
1. 引言
随着资源、环境问题的日益加剧，新能源电动汽车以其能耗和减排等方面的优势，越来越受到社会各界的青睐。宁波市作为国家级电动汽车应用推广示范区域，预计未来将会有大量电动汽车，通过专用充电站、公用充电站、自用充电桩等方式接入电网。本文通过电动汽车充电站投资效益分析，为社会资本进入这一领域提供研究方向和技术支撑。
2. 分析的思路和流程
本文在宁波电动汽车及充电设施现状调研和发展前景预测分析基础上，对宁波地区电动汽车充电设施予以归类，将充电站分为专用充电站和公用充电站，构建电动汽车充电站投资效益分析模型，计算投资利润、成本回收期等，分析不同类型充电站的投资效益经济性，为后续投资决策提供辅助决策指导。
图1 充电站投资效益分析流程
3. 充电站投资效益模型
3.1 模型构建方案
将充电站分为专用充电站和公用充电站。构建的模型主要分为建设成本计算模块、投资效益计算模块两个部分，其中：
建设成本计算模块：从充电站本体建设投资计算（含充电桩、线路、供电设施及土建配套四个部分）和接入系统建设投资计算（含供电线路、接入系统设备两个部分）两个方面分别计算建设成本。
投资效益计算模块：从投入成本、电价、贷款利率、折旧、补贴、服务收费、电量增效等几个方面，综合计算不同场景下投资效益，计算结果包括成本回收期、盈利周期、收益率等。
其中，服务收费，依据国务院办公厅《关于加快新能源汽车推广应用的指导意见》要求，按照“充换电收费可采取收取不高于用油成本费用、电池租赁等多种形式”的原则，充电服务价格计算模型如下：
纯电动汽车充电服务价格（单价）（元/kW•h）=同车型燃油汽车每公里平均油耗（L/km）×上一季度燃油平均单价（元/L）/纯电动汽车每公里耗电量（kW•h/km）×折扣率
3.2 相关参数设计
参数设计包括充电设施参数设计和运营场景参数设计两个部分。其中：
充电设施参数设计主要从宁波现状充电设备、充电设施建设实际情况出发，明确充电设备功率、充电设备配比、充电与供电设备等相关参数，作为成本计算的基础。
运营场景参数设计主要针对设备利用效率、购售电价、服务费、银行贷款利率、税收率、折旧以及其他经济效益计算所需常规参数，设计不同场景下相关计算参数。
4. 投资效益分析实例
4.1 公交专用站分析实例
以宁波市J公交站充电桩（站）建设项目为例。该项目安装400kVA欧式箱变一台，80kW双枪交流充电桩4台，为晚上驻车时充电所需，60kW单枪直流充电桩1台，为备用应急所需。项目总投资为89.3万元。前期共投放8辆比亚迪K8车型，长10米，配置8辆，续航280公里，充电290度。为J区域及周边村庄路线提供运营服务，白天运行，晚上充电。投资效益分析过程如下：
（1）充电站建设成本
根据电动汽车充电站设施接入配套电网建设规模，估算投资为89.3万元，运维人员2人，年成本12万元/人，设备运维成本按投资的6.2%考虑，J充电站建设及运营成本如表1所示：
表1 J充电站建设及运营成本 单位：万元
（2）充电站投资效益
实例中为计算方便，服务价格不考虑各地电费峰、谷、平差异，直接取除电费之外的营业服务费，暂定为专用充电站0.65元/kW，公用充电站0.70元/kW，实际中可根据差异调整。
本实例中未考虑贷款情况。税前服务年收入、年利润、资本金利润率及成本回收期如表2所示。
表2 J公交站投资效益分析结果表
4.2 模型软件计算结果分析
（1）公交车专用充电站投资效益
调研J、K、L、M四个专用充电站服务车辆（周车次）、周充电电量、运维人数等数据，计算投资效益结果如表3所示。
表3 公交车专用充电站投资效益分析结果表
由表3分析结果可以看出，不同公交车专用充电站成本回收期差异较大。主要影响因素有税前服务年收入、运维成本和项目总投资。
税前服务年收入主要取决于服务车辆（或车次），单次充电电量。对用公交专用站来说，服务车辆或车次，取决于该充电站运营的电动汽车车型、路线和配套充电桩功率。
运维成本主要包括运维人工成本和设备运维成本。在充电站服务车辆小于10辆的情况下，年运维人员成本较高，占比超过税前服务年收入66%，成本回收期在10-15年之间。在充电站服务车辆大于10辆的情况下，成本回收期在8年左右。
在投资金额相近情况下，投资效益主要取决于运营的充电桩数量。如J、K公交站仅相差1台直流充电桩，由于J公交站投资的1台直流充电桩，仅用于应急充电，不参与日常充电服务，导致二者成本回收期差异较大。
（2）乘用车公用充电站投资效益
调研C、D、E、F四个公用充电站服务车辆（周车次）、周充电电量数据，应用软件计算投资效益结果如表4所示。
表4 现状乘用车公用充电站投资效益分析结果表
由表4分析结果可以看出，C、D、E、F四个公用充电站，在不考虑运维人工成本的条件下，其成本回收期差异仍然较大：有短期内即可回收成本的，也有利润微薄成本回收无望，以及严重亏损运营的。
公用充电站和公交专用充电站二者最大差异，公交专用充电站，充电车辆和充电次数相对稳定，基本是“一车一桩、一日一充”，且单次充电量较大，如L站充电量为129-178kWh/次，M站充电量为154-206kWh/次，且充电量最大值均出现在周日。
公用充电站，单次充电量较小，C、D、E、F四个公用站充电量为12.94-17.03kWh/次。其中D、E公用站，均处于宁波市内，地理位置较好，充电频次较高，充电效益较好。C充电站处于郊区高速公路服务区，单次充电量最大，充电次数较小，效益微弱。F充电站由于8月底才投运，目前只开放了四个直流桩，另外四个直流桩四个交流桩暂未开放，且运营时间为6：00-18：00（其它公用站为24小时营运）。
4.3 均衡发展的充电站效益分析
在现有充电电池容量技术下，公用充电站布点远未达到像石化加油站一样布点密度，乘用车司机出于充电续航里程顾虑，一般往往局限于市内行驶。随着电动汽车数量增加，充电设施布局完善，从概率统计角度，各充电站充电频率将相对均衡，届时C、D、E、F四个公用充电站的效益分析如表5所示。
表5 中期发展的乘用车公用充电站投资效益分析结果表
5. 结论
综合模型软件计算结果对比分析可知，专用充电站和公用充电站投资效益计算结果相差较大。即使同种类型充电站，其充电桩数量、功率、投资金额不同，投资成本回收期也有较大差异。主要分析结论如下：
（1）不同充电站类型效益
专用充电站由于充电车辆和充电次数相对稳定，基本是“一车一桩、一日一充”，且单次充电量较大，税前服务收入比例较公用充电站好，现阶段可大量投入建设；公用充电站，现状条件下，由于影响因素差异较大，投资效益相差较大，需各投资方综合对比投资建设。
（2）专用充电站投资效益影响因素
不同公交车专用充电站成本回收期差异较大，主要影响因素有服务车辆（或车次）、单次充电电量、充电桩的利用率、运营人员配置规模等。现状单次充电电量在50%左右，充电桩的利用率为1次/天。该类充电站在设计建设阶段，应考虑充电站规模、公交车车型、路线等，进一步挖掘专用充电站的效益潜力。
（3）公用充电站效益需政府扶持
目前，宁波电动汽车及充电设施发展仍处于初期阶段，充电站布点有限且不均衡。其中处于宁波市内，地理位置较好的公用充电站，充电频次较高，充电效益较好；个别地理位置相对偏远，充电设施利用率较低，投资效益微弱。政府在大力推动电动汽车发展，改善能源利用和环境污染的同时，还需要承担建设对应公共设施的社会责任，除了提供运营服务人力成本支持外，还需要在服务电费上给予相对优惠补贴。
（4）公用充电站效益影响因素
在不考虑运维人工成本的条件下，其成本回收期差异仍然较大：有短期内即可回收成本的，也有利润微薄成本回收无望，以及严重亏损运营的。主要影响因素有充电站的地理位置、充电频次、开放服务时间等。随着电动汽车数量增加，充电设施布局逐步均衡完善，充电桩利用小时数将逐步提高，公用充电站效益会进一步提升，届时成本回收期将为8-12年。
参考文献:
[1] 陈中,黄学良.电动汽车规模化发展所面临的挑战与机遇[J].电气工程学报,2015,10(4):35-44.
[2] 胡泽春，宋永华，徐智威，电动汽车接入电网的影响与利用[J].中国电机工程学报2012，32（4):1-10.
[3] 杨冰，王丽芳，廖承林，等分布式电动汽车有序充电控制系统模型[J].电力系统自动化，2015，39（20):41-46.
[4] 杨少兵,吴命利,姜久春,等.电动汽车充电站负荷建模方法[J].电网技术,2013,37(5):1190-1195.
[5] 徐武峰.电动汽车充换电设施投资效益分析[J].电气技术,2013,37(5):1190-1195.
论文作者:余彪,许家玉,臧兴海
论文发表刊物:《电力设备》2018年第9期
论文发表时间:2018/7/5
标签：充电站论文; 成本论文; 效益论文; 电动汽车论文; 效益分析论文; 设施论文; 回收期论文; 《电力设备》2018年第9期论文;