黃陳鋒 黃銀華 郭燕強 羅新才 陳航鵬 丘宗南

（1福建閩投電力有限責(zé)任公司 福建福州 350003 2中國電建集團福建省電力勘測設(shè)計院有限公司 福建福州 350003）

0 引言

在石化資源逐步枯竭、大氣污染日趨嚴重的大背景下，大力發(fā)展新能源汽車已成為社會共識。電動汽車因具有零排放、節(jié)約能源、使用成本低等優(yōu)點而廣受青睞。特別是中國電動汽車市場呈爆發(fā)之勢，這從根本上刺激了充電設(shè)施建設(shè)和運營需求。

電動汽車保有量高速增長亦使充電站的配套建設(shè)愈加緊迫。根據(jù)國家發(fā)改委2015年11月印發(fā)的《電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南（2015—2020年）》，到2020年，新增集中式充換電站超過1.2萬座，分散式充電樁超過480萬個，以滿足全國500萬～600萬輛電動汽車的充電需求。據(jù)中國電動充電基礎(chǔ)設(shè)施促進聯(lián)盟2019年7月10日發(fā)布的最新電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施整體情況，截至2019年6月，全國充電基礎(chǔ)設(shè)施累計數(shù)量約100.2萬臺，距離480萬個的要求仍差約380萬個，缺口巨大。

另據(jù) 《關(guān)于加快充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)促進新能源汽車推廣應(yīng)用的實施方案》（閩發(fā)改能源〔2017〕649號）文，為配套支撐35萬輛電動汽車充電，需要加快新能源汽車推廣應(yīng)用，推行綠色低碳生產(chǎn)生活方式。按照“立足實際、適度超前”的基本原則，結(jié)合福建省電動汽車分年度推廣應(yīng)用計劃和實際數(shù)量，提出全省充電基礎(chǔ)設(shè)施分年度建設(shè)目標(biāo)。到2020年，全省累計建成固定充電樁及移動儲能充電設(shè)施28萬個，樁車比達到0.8∶1，以滿足全省累計35萬輛電動汽車的充電需求。無論是全國還是福建省，充電站市場潛力可觀，對充電站進行經(jīng)濟技術(shù)研究意義重大。

目前，圍繞充電樁的優(yōu)化配置［1］、運營模式［2-3］、選址［4-5］等問題進行了較多的研究，國家及地方也配套頒布了一些規(guī)程規(guī)范［6-12］。本文以福建省內(nèi)建設(shè)充電站為例，結(jié)合福建省地標(biāo)《福建省電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)技術(shù)規(guī)程》（DBJ 13-278-2017）中對箱變?nèi)萘康南嚓P(guān)規(guī)定及市面上常用充電樁的規(guī)格，設(shè)定了4種充電站典型模塊。在此基礎(chǔ)上，論文進行了進一步的經(jīng)濟效益對比分析。本文研究結(jié)果對福建省內(nèi)充電站運營模式選擇、規(guī)模確定、設(shè)備選型等有一定的指導(dǎo)意義，同時對全國范圍內(nèi)充電站的建設(shè)也具有一定的參考價值。

1 充電站典型模塊設(shè)計

充電站的建設(shè)規(guī)模除了受場地限制外，也受限于變壓器的容量。根據(jù)《福建省電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)技術(shù)規(guī)程》（DBJ 13-278-2017）中 5.2.1（2）條：當(dāng)充電設(shè)備總安裝容量較大且布置相對集中時宜單獨設(shè)置變壓器；5.2.2（4）條：不具備低壓接入條件且不具備條件建設(shè)變配電房的電動汽車充電場站，可采用高壓接入箱式變電站供電方式，并設(shè)置相應(yīng)的安全設(shè)施，箱式變壓器的額定容量不宜大于800 kVA。另根據(jù)5.1節(jié)用電負荷可得，對于1個充電場站，假定有臺相同的直流充電樁，考慮變壓器合理的負載率80%，則變壓器容量：

式中：P1為單臺充電樁功率；cosφ為功率因數(shù)，根據(jù)規(guī)程要求，充電站功率因數(shù)應(yīng)達到0.9以上，取0.95；η為充電樁工作效率，高頻開關(guān)整流充電樁取0.92；K為同時系數(shù)，根據(jù)規(guī)范DBJ 13-278-2017中5.1.3條：采用單體充電設(shè)備，1對1充電，沒有統(tǒng)一負荷調(diào)度，無法進行充電排序的，同時系數(shù)宜取值0.8。

根據(jù)上述條件可得：

式中：Smax取 800 kVA；

目前市面上比較普遍的充電樁單臺功率為60 kW、120 kW和150 kW，則可得出：

（1）P1=60 kW 時，n≤11.7；

（2）P1=120 kW 時，n≤5.8；

（3）P1=150 kW 時，n≤4.7。

綜上，本項目設(shè)定了4種充電站模塊，設(shè)計匯總?cè)缦隆?/p>

模塊1：充電樁功率選60 kW時，充電站安裝的充電樁數(shù)量不超過11臺；

模塊2：充電樁功率選120 kW時，充電站安裝的充電樁數(shù)量不超過5臺；

模塊3：充電樁功率選150 kW時，充電站安裝的充電樁數(shù)量不超過4臺；

模塊4：結(jié)合功率150 kW充電樁，加入選取充電樁群充模式，采用箱變（含4組150 kW 1拖4群充）及直流充電終端。

4種充電站典型模塊設(shè)計見表1。

表1 4種充電站典型模塊設(shè)計簡表

2 福建省充電站盈利來源

目前福建省內(nèi)運營的充電站主要盈利來源為服務(wù)費和補貼。

2.1 服務(wù)費

一般情況，服務(wù)費是運營企業(yè)最直接的收入來源，也是較為普遍的一種運營模式。2014年國家發(fā)改委下發(fā)《關(guān)于電動汽車用電價格政策有關(guān)問題的通知》，明確充換電設(shè)施經(jīng)營企業(yè)可向用戶收取電費和一定的充換電服務(wù)費。其中，電費按照國家規(guī)定的電價政策執(zhí)行；充換電服務(wù)費由地方按照“有傾斜、有優(yōu)惠”原則實行政府指導(dǎo)價管理。福建省充電電費為固定電費，上繳給售電公司；服務(wù)費為充電站運維利潤來源。

根據(jù)福建省物價局 《關(guān)于進一步完善電動汽車充電服務(wù)價格有關(guān)問題的通知》（閩價服〔2017〕123號）：

（1）電動乘用車充電服務(wù)價格實行政府指導(dǎo)價管理，按充電電量收取。

（2）經(jīng)營性集中式充電設(shè)施充電服務(wù)價格上限標(biāo)準(zhǔn)：電動乘用車1.00元/kWh（不含電費），下浮不限。經(jīng)營者可在規(guī)定的上限價格之內(nèi)確定具體價格。

（3）對向電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)直接報裝接電的經(jīng)營性集中式充換電站用電，暫免收基本電費、不執(zhí)行峰谷分時電價，電度電價按當(dāng)?shù)卮蠊I(yè)目錄電度電價減半執(zhí)行。

綜上，福建省2017年7月1日起執(zhí)行的大工業(yè)電價為0.5802元/kWh，因此經(jīng)營性集中式充換電站充電電度電價為：0.2901元/kWh。服務(wù)費：電動乘用車不超過1.00元/kWh（不含電費），下浮不限。

2.2 充電樁補貼

根據(jù)福建省政府發(fā)布的《關(guān)于下達2016年省級新能源非公交汽車推廣應(yīng)用和充電設(shè)施建設(shè)獎補資金的通知》（閩經(jīng)信計財〔2016〕439號）文件精神：2016年充電設(shè)施建設(shè)補助資金標(biāo)準(zhǔn)為直流快充樁495元/kW；2019年的公用直流樁、公用交流樁補助金額按照2016年標(biāo)準(zhǔn)退坡20%；2020年的公用直流樁、公用交流樁補助金額按照2016年標(biāo)準(zhǔn)退坡30%。

3 4種充電站典型模塊經(jīng)濟效益分析

3.1 經(jīng)濟效益邊界設(shè)定

結(jié)合福建省實際情況，參考已投產(chǎn)的充電站運營情況，經(jīng)濟效益邊界設(shè)定如下：

（1）充電站運營模式。場地租金模式：參考市場上充電設(shè)施投資公司在福建已建充電站項目的場地租金，暫定每車位600元/月。服務(wù)費分成模式：分成比例暫按停車場方占20%，項目投資方80%。

（2）效益分析邊界條件。服務(wù)價格，參照其它省市及福建省已投項目充電服務(wù)費標(biāo)準(zhǔn)，暫按0.6元/kWh收取。充電設(shè)備有效工作時間，按10 h/d計算。充電站年運行天數(shù)，按300天考慮。折舊年限，國家規(guī)定的充電樁的使用壽命為不低于5年折舊，本次按10年折舊。充電站運營期為10年。充電站建設(shè)周期一般約3個月。充電機負載率按50%考慮。

（3）運營成本。對于租金模式，充電站營業(yè)成本=折舊費+運營維護成本+充電站物業(yè)成本+充電站修繕成本+電量損耗費+場地租金。其中，折舊費，折舊率按5%，按10年折舊，殘值率考慮5%；運營維護成本，包括設(shè)備修理維護費、備品備件等；每年的維修費按充電站固定資產(chǎn)總值的6%的計提比例測算；充電站修繕成本，包括充電站配套輔助設(shè)施的修繕費用，每站每年按5萬元測算；電量損耗費，充電站的整站用電效率按0.9測算，購電費0.2901元/kWh。相較于租金模式，服務(wù)費分成模式的營業(yè)成本不包括場地租金。

（4）營業(yè)收入。對于租金模式，營業(yè)收入=充電服務(wù)費收入=充電服務(wù)價格×充電設(shè)備額定功率×充電設(shè)備負載率×充電設(shè)備每天有效充電時間×充電站運行天數(shù)÷10000。相較于租金模式，服務(wù)費分成模式營業(yè)收入為正常收入的80%。

（5）稅收及補貼。增值稅率6%；城市維護建設(shè)稅率7%；教育稅及附加稅率5%；教育稅及附加稅率5%；所得稅率25%；2019年福建省公用直流樁補貼為396元/kW。

3.2 單個典型模塊經(jīng)濟效益分析

每年充電站經(jīng)濟效益=營業(yè)收入-營業(yè)成本。

以11臺60 kW一體式充電樁典型模塊為例，對單個典型模塊經(jīng)濟效益分析，計算得出租金模式和服務(wù)分成模式下財務(wù)評價結(jié)果表2所示，其他模塊以此參照。

表2 租金模式和服務(wù)分成模式下財務(wù)評價結(jié)果

由表2可見，服務(wù)費分成模式（8成）比租金模式經(jīng)濟效益好，投資回收期短。同一模式下，有政府補貼將縮短充電站投資回收周期。

在有補助資金情況下，對建設(shè)投資和充電樁利用天數(shù)兩個因素變化±10%以及充電服務(wù)費和每天有效工作時間變化時的敏感性分析，結(jié)果如表3所示。

結(jié)合表2，由表3可得，建設(shè)投資和有效利用天數(shù)對內(nèi)部收益率的影響均較明顯，提高有效利用天數(shù)比減少建設(shè)投資更有利于提高內(nèi)部收益率。

表3 投資和有效利用天數(shù)變化時財務(wù)評價結(jié)果

由表4可得，充電服務(wù)費變化時，對兩種運營模式的收益率影響均較大。隨著充電服務(wù)費增加，內(nèi)部收益率增加，但同等條件下兩種模式受充電服務(wù)費影響差別不大。

由表5可見，隨著有效工作時間的不斷減少，內(nèi)部收益率減少的十分明顯，特別是對于租金模式，每天有效工作時間為9 h時，內(nèi)部收益率已接近10%。顯然，在有效工作時間難以確定時，建議采用服務(wù)分成模式內(nèi)部收益率更有保障。

表4 不同充電服務(wù)費時財務(wù)評價結(jié)果

表5 不同有效工作時間時財務(wù)評價結(jié)果

3.3 4種典型模塊經(jīng)濟效益分析

對4種典型模塊的投資與收益率對比，如表6。

表6 4種充電站典型模塊的投資與收益率對比

由上可見，選用150 kW充電樁的單位千瓦綜合投資最低，投資收益率最高，選用120 kW充電樁單位千瓦綜合投資次之，投資收益率稍高，但與選用150 kW充電樁的單位千瓦綜合投資相差不大，選用60 kW充電樁單位千瓦綜合投資最高，投資收益率稍低?？梢姴捎么蠊β食潆姌督?jīng)濟性更有優(yōu)勢。

4 結(jié)論

結(jié)合福建省地標(biāo)對箱變?nèi)萘康南拗疲O(shè)定了11臺60 kW直流快充、5臺120 kW直流快充、4臺150 kW直流快充及4臺150 kW智能群充等4種充電站模塊?？紤]了服務(wù)費用分成模式和租金模式2種模式，進行財務(wù)對比分析，可得：

（1）由于建設(shè)投資、充電樁有效利用天數(shù)、充電服務(wù)費和每天有效工作時間變化時，對服務(wù)費用分成模式和租金模式的影響均較大。其中，充電樁有效利用天數(shù)和每天有效工作時間變化受充電站位置影響很大。可見，充電站選址很關(guān)鍵。

（2）服務(wù)費用分成模式比租金模式經(jīng)濟效益好，投資回收期短，特別是在各敏感因素不太明確時，建議盡可能采用服務(wù)分成模式。

（3）政府補貼政策將明顯縮短充電站投資回收周期，對促進充電樁行業(yè)發(fā)展，提高企業(yè)建設(shè)積極性，減少企業(yè)投資壓力具有積極意義。

（4）采用大功率充電樁經(jīng)濟性較好，收益率較高，建議新增項目多采用120 kW及150 kW大功率充電樁。