JEE Journal of Electrical Engineering 2333-5394 Scientific Research Publishing 10.12677/JEE.2020.84016 JEE-39178 JEE20200400000_80015571.pdf 工程技术 新基建背景下新能源电动汽车充电设施投资效益分析 Analysis of Investment Benefits of New Energy Electric Vehicle Charging Facilities under the Background of New Infrastructure 1 * 延霞 2 1 null 国网西安供电公司,陕西 西安 08 12 2020 08 04 143 149 © Copyright 2014 by authors and Scientific Research Publishing Inc. 2014 This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

本文基于新基建建设背景,对新能源电动汽车现状和未来发展前景进行分析,构建新能源电动汽车充电设施投资效益分析模型,计算投资利润、成本回收期等,并以专用充电站和公用充电站为算例,分析不同类型、不同场所充电站的投资效益经济性,为新能源电动汽车充电设施项目决策提供辅助参考。 Based on the background of new infrastructure construction, this paper analyzes the current situation and future development prospects of new energy electric vehicles, constructs a new energy electric vehicle charging facility investment benefit analysis model, calculates investment profits, cost recovery periods, etc., and uses dedicated charging stations and public charging stations as a calculation example to analyze the economics of investment benefits of charging stations of different types and locations, and provide an auxiliary reference for the decision-making of new energy electric vehicle charging facilities.

新基建,新能源汽车,充电设施,投资效益, New Infrastructure New Energy Vehicles Charging Facilities Investment Benefits
摘要

本文基于新基建建设背景,对新能源电动汽车现状和未来发展前景进行分析,构建新能源电动汽车充电设施投资效益分析模型,计算投资利润、成本回收期等,并以专用充电站和公用充电站为算例,分析不同类型、不同场所充电站的投资效益经济性,为新能源电动汽车充电设施项目决策提供辅助参考。

关键词

新基建,新能源汽车,充电设施,投资效益

Analysis of Investment Benefits of New Energy Electric Vehicle Charging Facilities under the Background of New Infrastructure<sup> </sup>

Yong Zhang, Yanxia Yang

State Grid Xi’an Power Supply Company, Xi’an Shanxi

Received: Nov. 25th, 2020; accepted: Dec. 9th, 2020; published: Dec. 16th, 2020

ABSTRACT

Based on the background of new infrastructure construction, this paper analyzes the current situation and future development prospects of new energy electric vehicles, constructs a new energy electric vehicle charging facility investment benefit analysis model, calculates investment profits, cost recovery periods, etc., and uses dedicated charging stations and public charging stations as a calculation example to analyze the economics of investment benefits of charging stations of different types and locations, and provide an auxiliary reference for the decision-making of new energy electric vehicle charging facilities.

Keywords:New Infrastructure, New Energy Vehicles, Charging Facilities, Investment Benefits

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1. 引言

作为缓解能源危机、引领产业升级的新兴产业,新能源汽车备受重视。目前受限于购置成本高、续航里程短、充电设施不足等问题,尚未全面普及。十余年来,我国政府把发展新能源汽车作为调整能源结构、减少汽车尾气排放、推动汽车制造业转型升级的重要战略部署 [ 1 ] [ 2 ],制定了一系列扶持和优惠政策。

在当前疫情全球大流行、世界经济危机、中美贸易摩擦的情况下,中共中央提出,加快新能源汽车充电桩、5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度 [ 3 ]。发展新能源汽车是推动新一轮科技革命和产业变革的重要力量,也是实现我国制造强国战略的重要举措。随着新能源汽车市场渗透率的不断提高,推动了充电设施的大规模建设。在投资新能源汽车充电设施项目时必然存在着更大的投资风险。

本文基于新基建建设背景,对新能源电动汽车现状调研和未来发展前景分析,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,为新能源电动汽车充电设施项目决策提供辅助参考。

2. 新基建背景下新能源汽车充电设施发展现状及前景 2.1. 新能源汽车及充电设施发展现状

2019年我国新能源汽车销量达到120.6万辆,占车辆总体销量的4.7%。《新能源汽车产业发展规划(2021~2035年)》(征求意见稿)指出,至2025年,我国新能源汽车销量占比应至少达到总销量的20%;到2030年,新能源汽车销量应至少占当年汽车总销量的40%。

截止2020年1月底,我国已建成公共充电设施约53.1万台,私人充电设施约71.2万台。根据远景年新能源汽车计划保有量安排,至2025年,我国新能源乘用车保有量应达约2300万辆;该年销量应达约450万辆。

按照目前建设车桩比计算,每3.5辆新能源汽车应配备1个充电设施,我国仍需新建约530万台充电设施。如若考虑行业发展,提升车桩比比率,则所需新建充电站规模更大。作为新基建七大领域之一的新能源汽车的基础设施,目前因充电设施配置不足导致新能源汽车充电难,是制约我国新能源汽车发展的重要短板。

2.2. 新能源汽车及充电设施发展前景

受到新冠疫情及政策退坡的影响,新能源汽车行业举步维艰,销量连续数月下滑。《关于开展新能源汽车下乡活动的通知》,宣布2020年7月至12月开展新能源汽车下乡活动,以对我国新能源汽车行业发展和销量起到拉动作用。

一、二线城市新能源私家车受到老旧小区固定充电车位少、购车受限、新能源汽车续航里程短等因素的影响,居民选择新能源汽车的欲望不强烈。农村基本不存在这些问题。农村多为自建宅屋,自家停车、充电方便;农村电网与城市电网建设差距小,每户均可安装快/慢充;农村使用车辆单次行驶里程较短,“里程焦虑”问题不明显。

在当今移动互联网时代,“共享出行”改变了人们的出行方式,2019年中国网约车用户规模达到了3.39亿,以“共享出行”为契机,新能源汽车使用成本大大降低,“滴滴出行”现已拥有60万辆新能源汽车 [ 4 ]。可以预见,未来5~10年内,在新基建建设背景下,新能源汽车发展前景广阔。

3. 新能源汽车充电设施投资效益模型 3.1. 充电设施模型

本文基于新基建背景,在国内外相关理论研究成果 [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] 基础上,通过调研归纳,7 kW慢充通常安装在商城、写字楼等场所的停车场,120 kW快充通常安装在风景景区、高速路段等场所的停车场 [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ],方便即插即用。慢充用户的初始电量水平服从0.3~0.7的均匀分布;快充用户的初始电量水平服从0.3~0.4的均匀分布 [ 13 ] [ 14 ],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:

1、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。

2、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X城市现状充电设备、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. 算例分析 4.1. 典型充电设施实例

以X城市J公交站充电桩(站)建设项目为例。该项目安装400 kVA欧式箱变一台,80 kW双枪交流充电桩4台,为晚上驻车时充电所需,60 kW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:

Construction and operation cost of J charging station unit: 10,000 yua
类型 交流快充桩 直流快充桩 交流慢充桩
规模 80 kW双枪4台 60 kW单枪1台
项目总投资 89.3
运维人工成本 24
设备运维 5.54

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。

Analysis results of bus station investmen
类型 交流快充桩 直流快充桩
规模 80 kW双枪4台 60 kW单枪1台
充电服务价格(除电费成本) 0.65 应急备用
服务车辆(车次) 8
单日行驶公里数 210
电动车电耗 1.05
电动车年运行天数 365
充电效率 80.0%
税前服务年收入(万元) 35.71
年利润(万元) 6.18
资本金利润率(%) 6.92%
成本回收期(年) 14.46

表2. J公交站投资效益分析结果表

4.2. 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。

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。

Analysis results of investment benefit of bus charging statio
名称 J公交站 K公交站 L公交站 M公交站
车型 比亚迪K8 比亚迪K8 比亚迪K8 比亚迪K8
直流桩 数量(台) 1 0 0 0
功率(kW) 60 / / /
交流桩 数量(台) 4 4 15 160
功率(kW) 80 80 80 80
项目总投资(万元) 89.3 75.75 225.9 1391.52
运维人工成本(万元) 24 24 84 168
设备运维成本(万元) 5.54 4.70 14.01 86.27
服务车辆(车次) 8 8 30 144
税前服务年收入(万元) 35.71 35.71 125.55 433.91
年利润(万元) 6.18 7.02 27.55 179.64
资本金利润率 6.92% 9.26% 12.19% 12.91%
成本回收期(年) 14.46 10.80 8.20 7.75

表3. 公交车专用充电站投资效益分析结果表

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。

4.3. 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。

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129~178 kWh/次,M站充电量为154~206 kWh/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12.94~17.03 kWh/次。其中D、E公用站,均处于X城市市内,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)。

Analysis results of investment benefit of current public charging stations for passenger car
名称 C公用站 D公用站 E公用站 F公用站
直流桩 数量(台) 3 5 7 8
功率(kW) 60 60 60 60
交流桩 数量(台) 3 0 0 4
功率(kW) 7 / / 7
项目总投资(万元) 41.2444 76.2013 77.3262 108.1912
运维人工成本(万元) 0 0 0 0
设备运维(万元) 2.56 4.72 4.79 6.71
服务车辆(周车次) 51 231 289 78
周充电电量(kWh) 868.67 3705.02 3757.79 1009.84
税前服务年收入(万元) 3.16 13.49 13.68 3.68
年利润(万元) 0.60 8.76 8.88 −3.03
资本金利润率 1.47% 11.50% 11.49% −2.80%
成本回收期(年) >30 8.70 8.70 /

表4. 现状乘用车公用充电站投资效益分析结果表

5. 结语

在当前新基建背景下,随着新能源汽车市场渗透率的不断增加,给新能源汽车充电桩项目带来了新的投资契机。相应地,电网企业在投资新能源汽车充电桩项目时,更有必要对其投资效益风险进行评估。

本文在国内外相关理论研究成果基础上,通过调研归纳总结,构建了充电设施投资效益模型,并以专用充电站和公用充电站为算例,进行了不同场所充电设施的投资效益分析。分析评价结果,可以辅助市场风险评判,为新能源汽车充电设施项目投资决策提供参考。

文章引用

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