運營類電動汽車采用換電的模式探討

運營類電動汽車采用換電的模式探討

在能源多元化、環境治理的大背景下，電動汽車的推廣應用具有重要的影響。在電動汽車的電量補給形式上，包括充電和換電兩種模式。因為換電的快速性、便捷性，在包括乘用車、物流車等在內的運營類車輛的推廣上具有很大的市場空間。另外換電模式下因為電池集中管理，便于實現電池的梯次利用和電池回收。目前電動汽車的換電的研究主要集中在充換電與電力系統的影響研究、換電網絡的規劃和建設，以及運營模式、網絡管理系統等，隨著電動汽車不斷普及，建立可復制推廣的換電運營模式成為一個關鍵課題。

換電模式的思路

從技術上說，電動汽車換電是電池與車之間通過標準化的接口進行互聯，并能夠方便的更換電池；從商業模式上說，用戶只需要購買汽車，電池可以從負責電池運營的公司租賃，電池更換的時間在2～3min，這樣就可以像汽油車一樣，方便的獲得電能供給，同時降低了一次性購車成本。相比充電模式大幅提高車輛的使用率，所以適合運營類車輛采用。整個換電運營模式如圖1所示。

用電成本分析

從目前的市場情況來看，電動汽車的成本要比普通的燃油車貴50%，所以降低電動汽車的使用成本對于商業模式的推廣具有重要意義。對于電力系統來說，電動汽車是可調節的負荷，可以通過電價機制對電動汽車充電的時間進行調節。但這種方式，一來對用戶行為影響有限，二來是以犧牲用戶“自由用車”的體驗為前提的。換電站在時間和空間上可以實現充電和售電分離，從而就具備了獲取最低用電成本的基礎。充分利用峰谷電價、郊區低電價和工業園區的富裕配電容量，節約一次投資和用電成本。隨著電價競價上網機制的推廣，光伏發電、沿海地區海上風電、燃氣發電等分布式發電的加入，換電還具有進一步低電價空間。

表1給出了不同的能源選擇的優劣勢分析，從電力系統配電運行角度，采用合理的運營模式，換電不僅不會增加電力系統負擔，而且能提高資產利用率。

電池的交易模式

圖1 換電運營模式示意圖

電池的交易模式在換電的商業模式中處于核心地位。電池交易模式包括兩方面，一是換電運營商與電池企業之間的交易模式，二是換電運營商與電動汽車用戶之間的交易模式。其中換電運營商和電池企業之間的交易模式可以有以下三種模式：

方式1：電池采購模式。運營商直接采購電池，電池企業負責提供電池和技術服務。這種模式運營商需較大的一次投資，同時承擔較大的風險。

方式2：電池租賃模式。換電運營商從電池企業租賃電池，在電池衰減率允許范圍內按月支出固定的租賃費用。這種方式能夠大幅減少運營商的初始投資，僅獲得電池使用權并對電池運營管理負責，電池廠家負責技術支持。

方式3：電池使用模式。運營商按電池實際使用情況，以電量為基準向電池企業支付費用。換電運營商建立電池企業與電動汽車用戶之間交易平臺，收取一定的服務費，不承擔風險。

從目前電池的發展水平來看，電池租賃模式+電池使用模式結合比較可行，這樣不僅能保證電池企業收益從而具有研發動力，而且換電運營商一次投資不大，同時可以通過提高運營效率而盈利，從而形成整個商業模式的良性循環機制。在電池的交易模式中，基于安全性、可用性建立一個科學的電池評價體系都是一個重要的課題。

用戶使用電池，除了需要支付電池使用費，還需要提供擔保。擔保的形式，可以采用信用擔保、付押金或資產抵押（比如，以電動汽車作為抵押）等形式獲得換電資格。這種消費形式大幅減低了用戶在電池使用上的投資，有利于市場推廣。

表1 不同能源選擇方式優劣勢對比

盈利模式分析

換電的盈利模式，需要從各環節系統性考慮是否能夠實現合理利益分配。換電的成本包括換電站的一次建設資金、用電成本、電池使用費。換電的收入主要包括收取的換電服務費、用戶交納的保證金、國家和地方補貼。本文以100塊電池規模的換電站為例簡略計算投資回報情況：其中每塊電池15度電，每輛電動車可以配備2塊電池，換電平均時間為3min，充電時間3h，按12h運營核算100塊電池的換電站每天可以為200車次提供換電服務。

為滿足充電要求，需要500kvar的配電容量，需投入約200萬；換電裝置投資300萬元；電站施工費：100萬元；換電站的一次投資約為600萬元；考慮換電的補貼按直流樁的標準，補貼金額為30萬元；換電站的投資相當于570萬元。

假設電池電量使用率為80%，每車次換電為：2*15度*0.8=24度，每天換電電量為：24度*200輛=4800度；向用戶收取服務費按0.8元/度，則每月收取服務費為：4800度*30天/月*0.8元/度=115200元；電池的月租固定成本按500元/月，并支付0.1元/度使用費，同時獲取0.2元/度的電費補貼，每月的利潤為115200元-500元/月*100塊+（0.2-0.1）元/度*4800度*30天=79600元。

換電的投資回收期為：570÷7.96÷12=5.96年；

如果不單獨建設配電，利用已有配電的富余容量進行充電，換電的一次投資將大幅減少，換電站的投資回收期會降低至3.8年。

從換電的投資回收期計算中可見，電站的一次投資、電池的使用費用、換電站的運營情況都直接影響換電站的效益。

衍生服務分析

電池集中應用的模式使得換電站具有更多服務的可能性。光伏和風電并網發電，因為線路容量的限制，需要計算線路能夠成熟的接納能力，從而確定風廠或光伏電站的輸出，大幅降低了發電效率；電池儲能成本過高，也在極大程度上限制了微電網的發展。用換電站替代儲能電站，實現“一站多用”，降低微電網的一次投資，抑制風機光伏發電波動性給電網帶來的沖擊。同時儲存的電能可以在電網需要調峰調頻的時候使用，具有一定的經濟性。

此外，基于換電站的商業模式有利于推進動力電池進行梯次利用和電池回收。

結語

怎么能實現電動汽車的大范圍推廣，是一個全社會的系統課題，目前電動汽車換電站作為一種重要模式已經在推廣，但還未實現規模化和標準化，本文希望通過商業模式的探討，為電動汽車換電站在中國的長期發展提供思路，為運營類電動汽車的推廣應用找到好的商業模式。

10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.19.007