新能源汽車充電樁運營模式，開啟綠色出行新篇章

摘 要:以新能源汽車民用充電樁為(wei) 研究對象，在分析充電樁建設運營的政府推動模式、電網企業(ye) 推動模式、汽車廠商推動模式等三種模式利弊的基礎上，結合我國的實際情況，提出我國現階段應實行汽車廠商與(yu) 電網企業(ye) 聯盟建設充電樁的模式。建立一個(ge) 考慮政府補助，建設成本和運行成本的充電樁利潤函數模型，並提出充電樁運營的基本思路，為(wei) 新能源汽車充電在中國的長期發展提供思路和理論基礎。

關(guan) 鍵詞:新能源汽車；新能源汽車充電樁；運營模式

一、引言

近年來隨著環境惡化、節能減排、國家能源安全等問題不斷被提上議程，新能源汽車也再次進入世人的眼簾，政府因勢利導出台了一係列政策和法規。然而目前電動車在國內(nei) 的推廣情況依然不容樂(le) 觀，據中國汽車工業(ye) 協會(hui) 的統計，2013年全國僅(jin) 銷售新能源汽車17642輛，其中主要是出租及公交係統，私家車鳳毛麟角。由於(yu) 公交係統容量有限，私家車才是推動新能源汽車產(chan) 業(ye) 化的主力軍(jun) 。但目前民用電樁建設困難，汽車廠商在電力技術問題上難以突破，而電網企業(ye) 缺少終端客戶信息，建樁大量閑置，造成盲目投資。因此民用新能源汽車充電樁建設方麵的缺失，製約了新能源汽車的市場化，而選擇合適的運營模式，對於(yu) 充電樁建設初期至關(guan) 重要，進而影響到整個(ge) 新能源汽車產(chan) 業(ye) 的健康發展。麵對這種局勢提出由汽車廠商和電網企業(ye) 聯盟建設充電樁的模式。

二、 相關(guan) 研究回顧

新能源汽車是的新能源綠色產(chan) 品，具有良好的發展前景，而新能源汽車的能量補給是其發展的前提和基礎，針對此問題，現有文獻對充電站的布局規劃、選址、設施利用率及運行模式研究較多，而針對民用充電樁的研究較少，對於(yu) 充電樁的運營分析更是鮮有，因此本文針對慢充方式的充電樁運營模式進行研究，以期提出一種合理的充電樁運營模式，盡快完善新能源汽車的基礎設施水平，推動新能源汽車的市場化進程。

三、 國際主流的三種充電樁運營模式分析

目前國際主流的充電樁運營模式有三種，它們(men) 分別是:政府為(wei) 推動的充電樁運營模式、電網企業(ye) 為(wei) 推動的充電樁運營模式、汽車廠商為(wei) 推動的充電樁運營模式。它們(men) 各有優(you) 缺點，接下來將對比結果分別進行如下論述:

政府為(wei) 推動的充電樁運營模式，即政府作為(wei) 新能源汽車充電樁的投資主體(ti) ，政府組織汽車廠商、電力供應商、設備供應商共同參與(yu) 充電樁的建設與(yu) 運營，代表國家如日本和美國。該模式適用於(yu) 新能源汽車發展初期、商業(ye) 化運行規模較小的階段，需要政府鼓勵和扶持企業(ye) 從(cong) 事充電樁的建設。政府出資建設運營充電樁，產(chan) 生的虧(kui) 損可由財政負擔，可促進新能源汽車商業(ye) 化運行的實施和發展，但是隨著充電樁數量的增加，投資需求變大，政府財政將難以支撐，且該模式由於(yu) 缺乏市場競爭(zheng) ，會(hui) 導致充電樁項目效率低下。

電網企業(ye) 為(wei) 推動的充電樁運營模式，即電網企業(ye) 作為(wei) 新能源汽車充電樁的投資主體(ti) ，負責新能源汽車充電樁的建設與(yu) 運營，充電設施具有的商業(ye) 化性質，代表國家有法國和德國。該模式適用於(yu) 新能源汽車商業(ye) 化運行規模較大，充電用戶規模和服務需求相對穩定，投資渠道通暢。目前已有國家電網、南方電網承擔新能源汽車充電樁的建設。電網企業(ye) 建設充電樁是看好充電樁的盈利前景，電網企業(ye) 建充電樁具備電力資源優(you) 勢、網絡傳(chuan) 輸優(you) 勢和技術標準優(you) 勢，但是缺少終端銷售網絡和充電樁的運營經驗。

汽車廠商為(wei) 推動的充電樁運營模式，即汽車廠商為(wei) 促進新能源汽車的推廣需要，自己投資建設充電樁，如新能源汽車生產(chan) 企業(ye) 通用、豐(feng) 田都是自己建設運營充電樁，為(wei) 用戶提供商業(ye) 化的充電服務。該模式適用於(yu) 新能源汽車商業(ye) 化運行規模較大，充電服務基礎設施良好、商業(ye) 化條件成熟、投資渠道通暢的發展階段。汽車廠商投資充電樁，是將充電樁的建設視為(wei) 新能源汽車後市場服務的部分內(nei) 容，將產(chan) 品與(yu) 服務價(jia) 值鏈整合，也是按照市場化原則實施商業(ye) 化運作。但是當充電樁大規模增加時，提供的電力和技術可能無法滿足實際需求，充電樁利潤受到電價(jia) 波動的影響。

四、 我國新能源汽車充電樁運營模式的選擇

截至2013年底，我國各類新能源汽車累計銷售大約4.5萬(wan) 輛，遠落後於(yu) 美國累計銷售20萬(wan) 輛，其中私人購置新能源汽車隻有一小部分。新能源汽車在我國還處於(yu) 發展初期，新能源汽車基數小，截至2013年底電網企業(ye) 已累計建成1.9萬(wan) 台充電樁，並且一小區27個(ge) 充電樁僅(jin) 一業(ye) 主開新能源汽車，電網企業(ye) 布局充電樁閑置情況各地都有存在，電網企業(ye) 要想獲得盈利，還是處於(yu) “長征第一步”都沒開始的階段。

因此現階段不宜單純采用某一種模式，較為(wei) 理想的選擇應是“汽車廠商+電網企業(ye) ”的聯盟模式，即汽車廠商和電網企業(ye) 聯盟建設運營充電樁。電網企業(ye) 具有電能提供的條件，汽車廠商擁有龐大的終端銷售網絡以及掌握著充電樁的運營經驗，二者的合作能到達互利共贏的局麵。汽車廠商在電力技術問題上難以突破，而電網企業(ye) 建設充電樁也離不開汽車廠商，所以雙方的聯盟可以實現優(you) 勢互補:推動新能源汽車標準統一，推動新能源汽車市場化進程。該模式不僅(jin) 具備理論依據，而且可以克服單純的電網企業(ye) 推動模式和汽車廠商推動模式的缺點，能較好地滿足現階段充電樁建設與(yu) 運營的需要。

4.1  汽車廠商與(yu) 電網企業(ye) 聯盟模式的理論依據

該模式的理論基礎是20世紀90年代後半期西方發達國家興(xing) 起，並逐步波及到世界各國及地區，成為(wei) 各國及地區普遍采用的供應鏈合作夥(huo) 伴關(guan) 係理論，該理論的核心思想是供應鏈管理應當以市場需求為(wei) 導向、以顧客需求為(wei) 中心，通過合同方式核心企業(ye) 與(yu) 成員企業(ye) 建立起來的共享收益和共擔風險的一種合作夥(huo) 伴關(guan) 係。汽車廠商與(yu) 電網企業(ye) 聯盟模式是該模式在新能源汽車充電樁建設運營上的具體(ti) 應用。供應鏈合作夥(huo) 伴關(guan) 係管理主要是指核心企業(ye) 與(yu) 成員企業(ye) 之間在相互信任的基礎上建立合作機製。

4.2 汽車廠商與(yu) 電網企業(ye) 聯盟模式的可行性分析

大規模建設充電樁需要大量的土地征用和高額的成本，而汽車廠商與(yu) 電網企業(ye) 聯盟建設充電樁，能進行成本分攤、利益共享、風險分攤，能優(you) 化資源配置，減少市場成本。2014年公布的數據表明:今明兩(liang) 年全國充電樁建設的投資額將超過600億(yi) 其中關(guan) 於(yu) 充電樁設備采購的預算達到了120億(yi) 元所以初期成本巨大。據美國洛基山研究所(RockyMountain Institute)近日對汽車製造商、充電樁服務商、研究機構和不同城市做了一項調查，分析了目前家庭充電樁的建設成本，包括硬件設施、材料、人工費和安裝等項目。

4.3 聯盟模式下充電樁的運營分析

目前政府對充電基礎設施的補助力度在加大，政府為(wei) 了鼓勵新能源汽車的使用，2013年上海市出台了新能源汽車充電樁的補貼政策，一個(ge) 充電樁至高可享受30%的補貼，建樁的成本將大大減少。政府不直接參與(yu) 基礎設施的建設，而應是製定發展戰略進行市場規範，必要的時候提供一些有效的激勵政策。充電樁是向新能源汽車用戶提供快速、高質量的電能供應服務，其建設運營需要綜合考慮充電汽車數量、運行費用、政府政策等因素。本文探討的充電樁是小區民用充電樁，應區別於(yu) 公用充電樁。

汽車廠商和電網企業(ye) 聯盟模式下充電樁的普及率會(hui) 大幅度提高，新能源汽車的潛在消費人群就不用擔心充電問題。電網企業(ye) 負責充電智能網絡的鋪設，汽車廠商將充電設施納入自身的產(chan) 品售後服務體(ti) 係，由於(yu) 汽車廠商掌握著終端客戶的信息，雙方的聯盟能給新能源汽車消費群體(ti) 帶來便利。建設初期電網企業(ye) 和汽車廠商共同支付一定的建樁費，當用戶給新能源汽車充電時電網企業(ye) 和汽車廠商向用戶收取一定的充電費用來實現自身的盈利。新能源汽車充電電價(jia) 將按民用電價(jia) 加上10%的利潤值收費，執行峰穀電價(jia) 優(you) 惠，夜間充電將更便宜。

4.4 聯盟模式下雙方職責界定

國家電網在建設方麵負有以下職責，負責製定充電樁建設管理的製度、辦法、標準;負責充電樁建設的總體(ti) 規劃編製與(yu) 實施;負責製定充電樁建設的行業(ye) 標準;負責充電網絡的布線與(yu) 供電。在運行方麵，合理核定新能源汽車充電樁的運營成本和服務價(jia) 格;負責研究、協調充電樁運行過程中的重大事項和問題;負責指導、監督、考核、評價(jia) 充電樁的運行管理工作。

汽車廠商的主要職責是給消費者安裝充電樁;為(wei) 新能源汽車用戶提供安全可靠的更好服務;不斷提高新能源汽車充電樁的運營效率;不斷促進新能源汽車充電樁的技術革新。

總之電網企業(ye) 一方麵為(wei) 充電樁供電，作為(wei) 能源供給方，另一方麵建設充電樁直接參與(yu) 市場，輸配電等關(guan) 鍵環節和運營管理由電網企業(ye) 負責。出資與(yu) 設備提供由汽車廠商負責，並委派4S店負責給新能源汽車用戶安裝充電樁。

五、應用方案

圖1 有序充電管理係統示意圖

圖2 平台結構圖

充電運營管理平台是基於(yu) 物聯網和大數據技術的充電設施管理係統，可以實現對充電樁的監控、調度和管理，提高充電樁的利用率和充電效率，提升用戶的充電體(ti) 驗和服務質量。用戶可以通過APP或小程序提前預約充電，避免在充電站排隊等待的情況，同時也能為(wei) 充電站提供更準確的充電需求數據，方便後續的調度和管理。通過平台可對充電樁的功率、電壓、電流等參數進行實時監控，及時發現和處理充電樁故障和異常情況對充電樁的功率進行控製和管理，確保充電樁在合理的功率範圍內(nei) 充電，避免對電網造成過大的負荷。

六、安科瑞充電樁雲(yun) 平台具體(ti) 的功能

平台除了對充電樁的監控外，還對充電站的光伏發電係統、儲(chu) 能係統以及供電係統進行集中監控和統一協調管理，提高充電站的運行可靠性，降低運營成本，平台係統架構如圖3所示。

圖3 充電樁運營管理平台係統架構

大屏顯示：展示充電站設備統計、使用率排行、運營統計圖表、節碳量統計等數據。

圖4 大屏展示界麵

站點監控：顯示設備實時狀態、設備列表、設備日誌、設備狀態統計等功能。

圖5 站點監控界麵

設備監控：顯示設備實時信息、配套設備狀態、設備實時曲線、關(guan) 聯訂單信息、充電功率曲線等。

圖6 設備監控界麵

運營趨勢統計：顯示運營信息查詢、站點對比曲線、日月年報表、站點對比列表等功能。

圖7 運營趨勢界麵

收益查詢：提供收益匯總、實際收益報表、收益變化曲線、支付方式占比等功能。

圖8 收益查詢界麵

故障分析：提供故障匯總、故障狀態餅圖、故障趨勢分析、故障類型餅圖等功能。

圖9 故障分析界麵

訂單記錄：提供實時/曆史訂單查詢、訂單終止、訂單詳情、訂單導出、運營商應收信息、充電明細、交易流水查詢、充值餘(yu) 額明細等功能。

圖10 訂單查詢界麵

七、產(chan) 品選型

安科瑞為(wei) 廣大用戶提供慢充和快充兩(liang) 種充電方式，便攜式、壁掛式、落地式等多種類型的充電樁，包含智能7kw/21kw交流充電樁，30kw直流充電樁，60kw/80kw/120kw/180kw直流一體(ti) 式充電樁來滿足新能源汽車行業(ye) 快速、經濟、智能運營管理的市場需求。實現對動力電池快速、安全、合理的電量補給，同時為(wei) 提高公共充電樁的效率和實用性，具有有智能監測：充電樁智能控製器對充電樁具備測量、控製與(yu) 保護的功能；智能計量：輸出配置智能電能表，進行充電計量，具備完善的通信功能；雲(yun) 平台：具備連接雲(yun) 平台的功能，可以實現實時監控，財務報表分析等等；遠程升級：具備完善的通訊功能，可遠程對設備軟件進行升級；保護功能：具備防雷保護、過載保護、短路保護，漏電保護和接地保護等功能；適配車型：滿足國標充電接口，適配所有符合國標的新能源汽車，適應不同車型的不同功率。下麵是具體(ti) 產(chan) 品的型號和技術參數。

八、現場圖片

九、結論

從(cong) 以上的分析表明，汽車廠商和電網企業(ye) 同時參與(yu) 並建立聯盟，是新能源汽車充電樁市場上至為(wei) 合理的合作模式。本文還以充電樁綜合至大利潤為(wei) 目標，該目標函數考慮了建設充電樁所需的充電電器等固定設備成本以及人工工資、設備維護費用等運行成本，求解了能使充電樁利潤至大化的新能源汽車運營數量，同時通過matlab對某假定區域新能源汽車充電樁和新能源汽車數量的配比進行了仿真。至終得出了一些有意義(yi) 的結論:（1）充電樁服務的至優(you) 新能源汽車數量與(yu) 發電的成本係數相關(guan) ，隨著發電的成本係數的減小，運營的新能源汽車數量變大，聯盟運營充電樁模式的利潤呈先減小後增加的趨勢。（2）當新能源汽車規模較小時，充電樁的數量應該隨著新能源汽車的數量增加而建設;當運營的新能源汽車數量達到一定規模時，新能源汽車市場穩定，充電樁可以共用，建充電樁的速度可適當放緩。本文一些研究結論是在一定的假設條件下得出的，但針對充電樁聯盟運營模式所采用的建模思路、量化分析方法，以及研究中所得出的結論，將為(wei) 實際中電樁聯盟建設運營提供思路和模式。另外對於(yu) 汽車廠商和電網企業(ye) 聯盟後的利潤分配設計問題，還可以進一步采用收益共享契約進行探討。