純電動汽車替代方案及經濟性分析

舒 晗， 何永秀

(華北電力大學 經濟與管理學院，北京 102206)

純電動汽車替代方案及經濟性分析

舒 晗， 何永秀

(華北電力大學 經濟與管理學院，北京 102206)

通過構建電動汽車百公里可節約成本模型，對公共交通中實施電動汽車替代方案進行了經濟性分析，并選擇了燃油價格、充電電價、政府補貼以及車輛購置價格4個因素進行了敏感性分析，找出了制約公共交通領域電動汽車推廣應用的關鍵因素。結果表明，現階段在公共交通領域推廣電動汽車的替代工作在百公里運營成本上具有經濟性，且車輛購置成本對電動公交車的百公里運營成本影響最大，燃油價格對電動出租車百公里運營成本的影響最大。

純電動汽車；經濟性分析；敏感性分析

0 引言

近年來，電動汽車以其污染少、噪音小、能源利用率高等優點逐漸成為人們關注的焦點。其中，純電動汽車既是混合動力汽車和燃料電池汽車的技術基礎，又是可直接利用電能的交通工具，已在我國部分城市成功地進行了推廣應用。當前許多純電動汽車試驗車型的技術性能已接近傳統燃油汽車，純電動汽車的推廣在技術上是可行的[1]。目前，制約電動汽車推廣的主要因素是電池成本及性能、能源供給的基礎設施等[2-3]。

關于電動汽車經濟性研究主要集中在對電動汽車全壽命周期成本的分析及不同運營模式下電動汽車使用成本比較分析方面。有學者對比分析了電動汽車和傳統汽車在其壽命期內的使用成本，發現電動汽車在環境效益及運營成本上具有顯著地優勢[4-7]。結合新能源發展的情況，有學者定量和定性地分析了推廣電動汽車的減排效益[8]。在現有技術水平及補貼政策下，傳統汽車在其壽命周期內的使用成本比電動汽車要高[9]。插電式混合動力汽車相對于純電動汽車更具經濟性[10]。對現有換電網絡中“集中充電、分散換電”和“分散充換電”2種不同模式的經濟性比較分析發現，現階段“分散充換電”模式經濟性較好[11]。對電動汽車整車購置、車輛購置(不含電池)、電池租賃3種經營模式比較分析,發現在全壽命周期成本上電池租賃模式最不經濟，整車購買模式最經濟[12]。同時，有學者對電動汽車提供輔助服務的經濟性進行了計算，發現在電力市場環境下電動汽車通過代理機構提供調頻和旋轉備用服務在經濟上是可行的[13-14]。

從以上研究來看，對公共交通中電動汽車替代方案的經濟性研究較少。本文針對公共交通領域內推廣電動汽車替代項目，在整車購買的模式上分析純電動汽車替代公交車和出租車的經濟性，對影響電動汽車百公里可節約成本的因素進行敏感性分析。

1 電動汽車典型替代方案分析

1.1 電動汽車典型替代方案替代空間分析

目前，我國電動汽車推廣應用主要集中在中部以及東部沿海地區，西部地區電動汽車的推廣應用較少。西部地區以甘肅為例，據政府公布數據顯示，2016年甘肅省將推廣應用新能源汽車5 500輛，公交、出租、租賃、公務、環衛、物流等公共服務領域當年新增或更新車輛中，新能源汽車配備比例不低于30%；到2020年達到7 700輛，公共服務領域新能源汽車應用規模進一步擴大。在公共交通領域，到2012年底，甘肅省實有公共汽車運營數量5 101輛，實有出租汽車數量17 115輛，主要以汽油、柴油、天然氣為動力燃料。公共交通領域替代前景廣闊。截至2014年末，甘肅省民用汽車擁有量185.3萬輛，比上年末增長18.5%。其中，私人汽車擁有量163.35萬輛，增長20.38%。當年新注冊汽車31.3萬輛，增長10.06%。2014年底，民用轎車保有量87.59萬輛，增長20.68%。其中，私人轎車保有量73.26萬輛，增長24.87%。電動汽車主要應用領域如圖1所示。

圖1 電動汽車主要應用領域

在公共交通領域，以公交車百公里油耗30 L，日運營200 km的標準計算，若達到100%的替代比例，在公交車領域甘肅省每年可節約燃油8.1萬t，促進電能每年多消納3.7億kW·h；出租車則以百公里油耗9 L，日運營300 km的標準計算，年節約燃油量約12.2萬t，促進電能每年多消納4.9億kW·h，僅在公交車和出租車行業內年節約燃油量就達20多萬t，促進電能每年多消納8.6億kW·h。

在私家車領域，以國家規定非營運私家車最大行駛里程60萬km強制報廢的標準計算，百公里油耗為9 L的私家車在其壽命內消耗燃油約39.15 t。私家電動汽車由于甘肅省充電設施建設不完善，價格等因素普及率低。未來隨著充電技術的不斷發展，充電站配套設施建設的完善，生產成本的降低，私家車領域電動汽車市場前景廣闊。

由上述分析可以看出，實施電動汽車替代僅在公共交通領域就能大幅促進新能源消納，這在一定程度上能夠緩解西北地區當下日益嚴重的棄風棄光現象，同時對緩解大氣污染大有裨益。

1.2 電動汽車典型替代方案的構建

針對當下西部地區電動汽車產業剛起步的現狀，本文提出在西部地區實施電動汽車替代方案。在推廣試點過程中開始可以以旅游景區、政府機關、事業單位為試點，進行小范圍推廣，待相關政策、基礎設施建設完善以后可以逐步推廣到公交系統、出租車行業等公共交通領域。就目前看來，東部沿海不少城市已成功推廣電動公交，并且取得了不錯的效益。電動汽車替代項目方案如圖2所示。

圖2 電動汽車替代方案圖

從成功推廣公共交通電動汽車替代項目的城市情況來看，有以下幾點需要注意：

(1)制定明確的新能源汽車推廣目標。

替代方案實施前，政府部門應該聯合相關企業結合甘肅省實際情況做好電動汽車替代工作的發展目標。確定電動汽車在公共服務領域的推廣范圍，可以在城市公交系統、企事業單位、旅游景區等領域率先推廣應用，但同時應該制定明確的年度計劃、推廣替代數量標準等，確保方案的具體可行。

(2)做好配套項目實施規劃。

盡快制定城市、城鎮、國省道沿線、旅游景區充電基礎設施建設規劃，明確建設條件和數量比例。按照國家相關標準要求，在城市中心商務區、行政辦公區、賓館飯店等公共場所建設若干插卡式快速充電樁，同時出臺高速公路服務區充電設施建設規劃。電網企業積極配合做好報裝增容服務和電力基礎網絡建設。

(3)出臺詳細可行的新能源汽車補貼政策文件。

就目前看來，現有的新能源汽車補貼政策主要有：

①對于符合條件的新能源汽車消費者給予適當補貼，補貼總額不得高過車輛售價的50%。

②對符合條件的純電動汽車、插電式混合動力汽車和燃料電池汽車免征車輛購置稅。

③對使用新能源的車船免征車船稅。

④新能源汽車充電基礎設施建設項目納入省級預算工業發展專項資金支持范圍，原則上按項目設備投資的5%左右給予補貼，對向電網經營企業直接報裝接電的經營性集中式充電設施用電，執行大工業用電價格，2020年前免收基本電費。

⑤對新能源汽車不實行機動車限號、限行措施。

從文件來看，政府的補貼力度較大，但在實施過程中對于享受補貼的車型國家有明確的規定，只有在國家規定新能源汽車補貼目錄當中的車型才有相關補助。

2 電動汽車替代方案經濟性分析

電動汽車替代的經濟性分析是在公共交通中通過構建替代前后百公里可節約成本計算模型比較分析替代之前與替代之后在運營成本上的變化，判斷在當前政策及價格水平下實行電動汽車替代在經濟上是否可行。燃油汽車百公里總運營成本包括能耗成本、折舊成本、運營維護成本、其他項成本。替代之前傳統燃油車百公里運營成本可以用式(1)表示：

(1)

用電動汽車替代燃油汽車以后其百公里成本計算模型可以用式(2)表示：

(2)

(3)

式中：ΔC為電動汽車替代傳統汽車后可節約的百公里運營成本；Co為燃油汽車百公里運營成本；Ce為電動汽車百公里運營成本；CE為燃油汽車排放尾氣的環境成本。

2.1 電動公交車經濟性對比分析

電動公交車經濟性分析選取比亞迪K9純電動大巴為算例，2011年比亞迪純電動大巴在深圳福田區202路公交線正式投入試運營，普通燃油車和K9純電動車車型主要參數如表1所示。

表1中K9純電動大巴市場價格約為200萬元，參考2014年11月28日《廣州新能源汽車推廣應用管理暫行辦法》對于車身大于10 m的純電動客車補貼50萬元的標準，以及深圳市地方補貼50萬元，車輛購置成本為100萬元。公交車的百公里油耗量選取的是深圳公交車正常情況下的油耗量，燃油價格是選取0#柴油2015年9月29日的燃油市場價格，電價是深圳工業用電全天峰谷平均電價0.73元/kW·h。燃油公交車的環境污染成本依據廣東省2015年8月18日印發的《關于調整排污費征收標準實行差別收費政策的通知》中對廢氣污染物收費標準進行計算， 即二氧化硫及氮氧化物按每污染當量1.2元征收，一氧化碳按每污染當量0.6元征收。清潔能源供電情況下，中重型商用燃油車百公里主要污染物排放量如表2所示。

表1 普通燃油車和K9純電動車車型主要參數

表2 中重型柴油車與電動汽車排放對比 kg/百公里

依據上述參數以及汽車百公里運營成本計算模型計算出電動汽車及燃油汽車百公里運營成本如表3所示。

表3 電動公交車百公里運營成本計算結果 元

從表3計算結果中可以看出，在不考慮國家和地方政府對于新能源的補貼的情況下，K9電動公交車百公里運營成本遠高于普通燃油公交車，若考慮國家對于新能源汽車的補貼，則百公里運營成本電動公交車較低。在現有的補貼政策及市場燃油價格水平下，用比亞迪k9純電動大巴代替傳統燃油公交車在百公里運營成本上具有經濟可行性。

2.2 電動出租車經濟性對比分析

電動出租車經濟性分析選取比亞迪e6電動汽車為例，計算出租車運營經濟性。2015年9月29日，35輛純電動出租車投入深圳市場。普通燃油出租車和e6純電動車車型主要參數如表4所示。

表4 出租車運營參數

市場上比亞迪e6款電動車價格約為30萬元，根據2014年11月28日《廣州新能源汽車推廣應用管理暫行辦法》續駛里程大于250 km的純電動乘用車每輛補貼6萬元，深圳市每輛車補貼6萬元的標準，比亞迪e6車型的購車價格為18萬元。燃油價格取93#汽油2015年9月29日的市場價格5.94元/L，根據出租車的充電頻次，白天晚上較為均衡，電價為深圳工業用電全天峰谷平均電價0.73元/kW·h。年運營天數扣除每月維修保養1 d，取353 d。

燃油出租車的環境污染成本依據廣東省2015年8月18日印發的《關于調整排污費征收標準實行差別收費政策的通知》中對廢氣污染物收費標準進行計算，其中輕型商用燃油車百公里主要污染物排放量如表5所示。

表5 清潔能源供電傳統汽油車與電動汽車排放對比 kg/100 km

依據上述參數以及汽車百公里可節約成本計算模型計算出電動汽車及燃油汽車百公里運營成本如表6所示。

表6 電動出租車百公里運營成本計算結果 元

從表6計算結果中可以看出，在不考慮電動出租車充電樁的固定投資成本的情況下，僅從運營成本的角度來看，一次性購買電動出租車，不論考慮政府補貼與否，電動出租車的百公里運營成本都要比普通燃油出租車低。在現有的補貼政策及市場燃油價格水平下，用比亞迪e6純電動汽車代替傳統燃油出租車，在百公里運營成本上具有經濟可行性。

3 敏感性分析

考慮影響百公里可節約總成本的因素，對電動公交車替代方案進行敏感性分析。選取的影響因素包括電動汽車整車購置價格、燃油汽車油價、電動汽車充電電價、國家新能源補貼。選取不確定性因素±20%波動幅度來考察其對公交車百公里可節約成本的影響，得到不確定性因素對百公里運營成本影響表和敏感性分析圖，結果如圖3所示。

圖3 電動公交車百公里可節約成本敏感性分析圖

從圖3中可以看出，對電動公交車百公里可節約成本影響最大的因素是電動汽車購買價格。當電動公交車K9的售價變化5%時，電動公交車的百公里可節約成本變動幅度為135%，且在現有市場價格基礎上K9售價上升幅度達到3.7%以上時，用K9電動大巴替換傳統燃油公交車是不經濟的。0#柴油價格對百公里可節約成本的影響排在第二位，當油價波動幅度達到5%時，百公里可節約成本波動幅度為78.8%，當0#柴油價格降低幅度超過6.3%時，用K9電動大巴替代燃油公交車是不經濟的。電動汽車補貼政策對百公里可節約成本的影響排在第三位，當電動汽車政府補貼金額波動5%時，百公里可節約成本波動幅度達到67.4%，在現有補貼100萬元的基礎上，若電動汽車補貼金額降低幅度超過7.4%時，用K9電動大巴替代普通燃油公交車是不經濟的。對百公里可節約成本的影響最小的因素是充電電價，當充電電價波動5%時，百公里可節約成本波動幅度為41.7%，若充電電價在現有基礎上上漲幅度超過12%時，用K9電動大巴替代普通燃油公交車是不經濟的，即充電電價若取深圳工業用電為全天峰值電價，則是不經濟的，若取用電低谷電價，則替代方案是經濟的。

考慮影響百公里可節約總成本的因素，對電動出租車替代方案進行單因素敏感性分析。選取不確定性因素±20%波動幅度來考察其對電動出租車百公里可節約成本的影響，得到不確定性因素對百公里運營成本敏感性分析圖如圖4所示。

圖4 電動出租車百公里可節約成本敏感性分析圖

從圖4中可以看出，對電動出租車百公里可節約成本影響最大的因素是93#汽油價格，當93#汽油價格變化5%時，電動公交車的百公里可節約成本變動幅度為9.4%，且在現有市場價格基礎上93#汽油價格下降幅度達到53.4%以上時，用e6電動汽車替換傳統燃油公交車是不經濟的。價格對百公里可節約成本的影響排在第二位，車價波動幅度達到5%時，百公里可節約成本波動幅度為6.8%，當車價上漲幅度超過73.1%時，用e6電動汽車替代燃油公交車是不經濟的。電動汽車充電價格對百公里可節約成本的影響排在第三位，當電動汽車充電電價波動5%時，百公里可節約成本波動幅度達到2.7%。對百公里可節約成本的影響最小的因素是電動汽車補貼金額，當補貼金額在現有補貼金額的基礎上波動5%時，百公里可節約成本波動幅度為2.6%。

4 結論

本文在分析電動汽車推廣試點典型案例的基礎上，首先提出了在公共交通領域推廣電動汽車替代燃油汽車的方案，并結合已成功推廣電動汽車替代的試點城市對方案進行了經濟性分析，最后通過敏感性分析找出影響電動汽車推廣應用的關鍵因素。通過計算分析發現，公共交通領域電能替代空間廣闊，在現有技術水平及市場條件下，不考慮前期固定投資在公共交通領域推廣電動汽車的替代工作，在百公里運營成本上具有經濟性。從敏感性分析結果中可以看出，在沒有考慮電動汽車的充電基礎設施建設的固定投資成本的情況下，公共交通領域中，選取的不確定性因素對于電動公交車和電動出租車的影響程度是不同的。在選取的影響因素中車輛購置成本對電動公交車的百公里運營成本影響最大，燃油價格對電動出租車百公里運營成本的影響最大。

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The Economic Analysis of Pure Electric Vehicle Replacement Scheme

SHU Han, HE Yongxiu

(School of Economics and Management, North China Electric Power University, Beijing 102206, China)

In the paper, the economic analysis for pure electric vehicle replacement in public transport is carried out by constructing a cost saving per 100 km model. The sensitivity analysis of main factors including the fuel price, electricity price, government subsidies and vehicle purchase price, which have great impact on the economic performance of the alternative scheme, is also carried out. The results show that the scheme of promoting pure electric vehicles in public transport is economical for the present stage. The cost of vehicle purchase has the greatest impact on the operation cost of the electric bus, while the fuel price has the greatest influence on the operating cost of the electric taxi.

pure electric vehicle; economic analysis; sensitivity analysis

10.3969/j.ISSN.1672-0792.2017.04.005

2016-11-22。

TM721

A

1672-0792(2017)04-0026-06

舒晗(1992-)，男，碩士研究生，主要研究方向為電力經濟及管理。

何永秀(1970-)女，教授，研究方向為電力經濟及管理、能源管理。