电动汽车充电桩运营模式研究

２０１５年第１９期

ｓ。ｉ。ｎｃｅａｎｄ

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Ｒ。。ｅａｒｃｈ

２０１５Ｎ。．１９

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－７６９５．２０１５．１９．０３８

电动汽车充电桩运营模式研究

刘娟娟，曹胜兰

（上海海事大学水运经济研究所，上海２０１３０６）

摘要：以电动汽车民用充电桩为研究对象，在分析充电桩建设运营的政府主导模式、电网企业主导模式、汽车厂商主导模式等三种模式利弊的基础上，结合我国的实际情况，提出我国现阶段应实行汽车厂商与电网企业联盟建设充电桩的模式。建立一个考虑政府补助，建设成本和运行成本的充电桩利润函数模型，并提出充电桩运营的基本思路，为电动汽车充电桩在中国的长期发展提供思路和理论基础。关键词：电动汽车；充电桩；利润函数；运营模式中图分类号：砣９４；Ｆ４０７．４７１

文献标志码：Ａ

ｔｈｅＯｐｅｒａｔｉｏｎ

文章编号：１０００—７６９５（２０１５）１９—０２０２—０５

Ａｎａｌｙｓｉｓ

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ｍｏｄｅｓ，ｎａｍｅｌｙ，ｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔｐｒｅｄｏｍｉｎａｎｃｅｍｏｄｅ，ｐｏｗｅｒｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｐｒｅｄｏｍｉｎａｎｃｅｍｏｄｅａｎｄａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓｐｒｅ。ｄｏｍｉｎａｎｃｅｍｏｄｅ，ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈＣｈｉｎａｓａｃｔｕａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｅｎｄｓｔｏｉｎｔｒｏｄｕｃｅａｎｅｗｂｕｓｉｎｅｓｓｍｏｄｅｏｆｐｏｗｅｒｅｎ—

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅ；ｃｈａｒｇｉｎｇｐｉｌｅ；ｐｒｏｆｉｔｆｕｎｃｔｉｏｎ；ｏｐｅｒａｔｉｏｎｍｏｄｅ

近年来随着环境恶化、节能减排、国家能源安全等问题不断被提上议程，电动汽车也再次进入世人的眼帘，政府因势利导出台了一系列政策和法规。然而目前电动车在国内的推广情况依然不容乐观，据中国汽车工业协会的统计，２０１３年全国仅销售新能源汽车１７６４２辆，其中主要是出租及公交系统，私家车凤毛麟角。由于公交系统容量有限，私家车才是推动电动汽车产业化的主力军。但目前民用电桩建设困难，汽车厂商在电力技术问题上难以突破，而电网企业缺少终端客户信息，建桩大量闲置，造成盲目投资。因此民用电动汽车充电桩建设方面的缺失，制约了电动汽车的市场化，而选择合适的运营模式，对于充电桩建设初期至关重要，进而影响到整个电动汽车产业的健康发展。面对这种局势提出由汽车厂商和电网企业联盟建设充电桩的模式。

１相关研究回顾

具有良好的发展前景，而电动汽车的能量补给是其发展的前提和基础，针对此问题，文献¨。２３认为我国新能源汽车面临基础设施建设的难题，并提出了充电设施网络对电动汽车市场普及的重要性以及建

充电桩的解决对策。文献一１对区域电动汽车充电站

的选址和建设规模进行了研究，以充电站运行至目标年的效益为目标函数，综合考虑了充电站的运行费用、网损费用和充电站配电变压器的投资。文献Ｍｏ对比分析了国内外电动汽车能源供给设施建设现状，并对不同充电设施和不同充电方式的特点进行了阐述；文献”１在研究电动汽车对区域电力供应影响的基础上，提出了电动汽车充电设施规划需与配电网规划相结合。文献∽ｏ建立了中国电动汽车的广义Ｂａｓｓ扩散模型，预测了２０１２－－２０２０年电动汽车在中国的销量情况。通过灵敏度分析，还得出了基础设施建设的完善程度比价格更能影响消费者的购

买决策。

电动汽车是零污染、零排放的新能源绿色产品，

收稿日期：２０１４－０７—２８。修回日期：２０１４—１２－０５

现有文献对充电站的布局规划、选址、设施利

基金项目：上海市哲学社会规划基金项目“新能源汽车电桩网络布局规划及其运营模式研究”（２０１４ＢＧＬ０１８）；上海海事大学研究生创新

基金项目“基于合作博弈的电动汽车充电桩运营模式研究”（２０１４ｙｃｘ０１０）；国家社会科学基金项目“与交通网络相协调的电动汽车充电基础设施布局规划及建设运营机制和推进政策研究”（１５ＢＧＬ０８４）

刘娟娟等：电动汽车充电桩运营模式研究

２０３

用率及运行模式研究较多，而针对民用充电桩的研究较少，对于充电桩的运营分析更是鲜有，因此本文针对慢充方式的充电桩运营模式进行研究，以期提出一种合理的充电桩运营模式，尽快完善电动汽

车的基础设施水平，推动电动汽车的市场化进程。

２国际主流的三种充电桩运营模式分析

目前国际主流的充电桩运营模式有三种，它们分别是：政府为主导的充电桩运营模式、电网企业为主导的充电桩运营模式、汽车厂商为主导的充电桩运营模式。它们各有优缺点，接下来将对比结果分别进行如下论述：

政府为主导的充电桩运营模式，即政府作为电动汽车充电桩的投资主体，政府组织汽车厂商、电力供应商、设备供应商共同参与充电桩的建设与运

营，代表国家如日本和美国。该模式适用于电动汽车发展初期、商业化运行规模较小的阶段，需要政

府鼓励和扶持企业从事充电桩的建设。政府出资建

设运营充电桩，产生的亏损可由财政负担，可促进

电动汽车商业化运行的实施和发展，但是随着充电桩数量的增加，投资需求增大，政府财政将难以支撑，且该模式由于缺乏市场竞争，会导致充电桩项

目效率低下。

电网企业为主导的充电桩运营模式，即电网企业作为电动汽车充电桩的投资主体，负责电动汽车充电桩的建设与运营，充电设施具有完全的商业化性质，代表国家有法国和德国。该模式适用于电动汽车商业化运行规模较大，充电用户规模和服务需求相对稳定，投资渠道通畅。目前已有国家电网、南方电网承担电动汽车充电桩的建设。电网企业建设充电桩是看好充电桩的盈利前景，电网企业建充电桩具备电力资源优势、网络传输优势和技术标准

优势，但是缺少终端销售网络和充电桩的运营经验。

汽车厂商为主导的充电桩运营模式，即汽车厂商为促进电动汽车的推广需要，自己投资建设充电桩，如电动汽车生产企业通用、丰田都是自己建设运营充电桩，为用户提供商业化的充电服务。该模式适用于电动汽车商业化运行规模较大，充电服务基础设施良好、商业化条件成熟、投资渠道通畅的发展阶段。汽车厂商投资充电桩，是将充电桩的建设视为电动汽车后市场服务的部分内容，将产品与服务价值链整合，也是按照市场化原则实施商业化

运作。但是当充电桩大规模增加时，提供的电力和

技术可能无法满足实际需求，充电桩利润受到电价

波动的影响。

３我国电动汽车充电桩运营模式的选择

截至２０１３年底，我国各类新能源汽车累计销售大约４．５万辆，远落后于美国累计销售２０万辆，其

中私人购置新能源汽车只有一小部分。电动汽车在

我国还处于发展初期，电动汽车基数小，截至２０１３

年底电网企业已累计建成１．９万台充电桩，并且一

小区２７个充电桩仅一业主开电动汽车，电网企业布局充电桩闲置情况各地都有存在，电网企业要想获得盈利，还是处于“万里长征第一步”都没开始的

阶段。

因此现阶段不宜单纯采用某一种模式，较为理想的选择应是“汽车厂商＋电网企业”的联盟模式，即汽车厂商和电网企业联盟建设运营充电桩。电网企业具有电能提供的条件，汽车厂商拥有庞大的终端销售网络以及掌握着充电桩的运营经验，二者的合作能到达互利共赢的局面。汽车厂商在电力技术问题上难以突破，而电网企业建设充电桩也离不开汽车厂商，所以双方的联盟可以实现优势互补，推动电动汽车标准统一，推动电动汽车市场化进程。该模式不仅具备理论依据，而且可以克服单纯的电网企业主导模式和汽车厂商主导模式的缺点，能较

好地满足现阶段充电桩建设与运营的需要。

３．１

汽车厂商与电网企业联盟模式的理论依据

该模式的理论基础是２０世纪９０年代后半期西

方发达国家兴起，并逐步波及到世界各国及地区，

成为各国及地区普遍采用的供应链合作伙伴关系理论，该理论的核心思想是供应链管理应当以市场需求为导向、以顾客需求为中心，通过合同方式核心企业与成员企业建立起来的共享收益和共担风险的一种合作伙伴关系。汽车厂商与电网企业联盟模式是该模式在电动汽车充电桩建设运营上的具体应用。（供应链合作伙伴关系管理主要是指核心企业与成员企业之间在相互信任的基础上建立合作机制，如图ｌ所示，本文研究的核心企业是电动汽车厂商，成员企业是电力供应商。）

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由动海生产帅链

３．２

汽车厂商与电网企业联盟模式的可行性分析大规模建设充电桩需要大量的土地征用和高额的成本，而汽车厂商与电网企业联盟建设充电桩，能进行成本分摊、利益共享、风险分摊，能优化资

源配置，减少市场成本。２０１４年公布的数据表明，

今明两年全国充电桩建设的投资额将超过６００亿，其中关于充电桩设备采购的预算达到了１２０亿元，所以初期成本巨大。据美国洛基山研究所（Ｒｏｃｋｙ

Ｍｏｕｎｔａｉｎ

Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）近日对汽车制造商、充电桩服务

商、研究机构和不同城市做了一项调查，分析了目前家庭充电桩的建设成本，包括硬件设施、材料、人工费和安装等项目，如图２所示

这个假设的合理性在于，汽车厂商建设充电桩，需要充电设备和专用的充电线路，其成本结构除了与电网企业类似的建设与运营成本外，还多出了重要的一部分，即建充电桩所需要承担的支付给电网的租用费用。由此可得，ｋ：为ｍ。＝０时的单位成本，即汽车厂商不需要支付电网租用费时的单位成本ｄ，，那么口。一ｋ：＝ｋ。ｍ。为汽车厂商需要支付的电网租用费ｄ。，，ｋｉＭ。为充电桩全由汽车厂商建设时的电网租用费，得出：

堕一生上竺１一皇巫一ｒ１一旦．ｒ｜

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ｒ，，、＼‘７

本文探讨的民用电动汽车充电市场参与方数量为２个，即电动汽车厂商和电网企业，考虑一个二级供应链，探讨双方合作与否。

假设Ａ。、Ａ：分别代表汽车厂商和电网企业，电网企业Ａ：一方面作为能源供给方为充电桩供电，另一方面建设充电桩直接参与市场。设某地区在特定

时段内建充电桩的个数为坂，充电量为ｑ。。其中

设Ａ。建充电桩的个数为ｍ。，Ａ：建充电桩为ｍ：，其中ｍｌ＋ｍ２２Ｍｋ，且ｍｌ∈［０，Ｍｋ］ｏ

先考虑收入，所有参与方的总收人为

结合图３，从电网企业的角度来看，当ｍ。＝Ｍｋ时，汽车厂商的成本最高，此时电网企业的成本远低于汽车厂商，因此电网企业必然会参与进来。当ｍ。＝０，电网企业成本又高于汽车厂商很多，所以电网企业也不可能负担起所有的业务。

从汽车厂商的角度来看，要使ｄｍ．降低，就只有降低ｍ．，也就是让电网企业建一部分充电桩，选择与电网企业合作，即汽车厂商和电网企业联盟合建充电桩。但是ｍ。当降低到一定程度，汽车厂商的成本又低于电网企业，有更多的利润，所以ｍ，不等于０，也就是充电桩市场不可能只有汽车厂商或者电网企业一家参与，充电桩建设将由汽车厂商和电网企业联盟，共同参与建设与运营，从而降低成本，优化资源

配置。

ｙ（ｓ）＝∑ⅢＰｉｑｉ

（１）

可以得知总收入不随双方合作与否的情况变化，故主要讨论成本。

设单位充电桩建设成本：Ａ。的成本为口，Ａ：的成本为ｂ。其中：

（１）假设ｂ为常数，即不随ｍ：的改变而改变。其理由在于，对于建充电桩的充电线路，电网企业只需在原有电网设施基础上改建调整，新增成本主要由购买充电器硬件成本带来。

（２）假设口随ｍ１呈线性增长，设口ｌ＝ｋｌｍｌ＋ｋ２，其中ｋ】、ｋ２＞０且ｋ２＜ｂ。如图３所示

３．３联盟模式下充电桩的运营分析

目前政府对充电基础设施的补助力度在加大，政府为了鼓励电动汽车的使用，２０１３年上海市出台了电动汽车充电桩的补贴政策，一个充电桩最高可享受３０％的补贴，建桩的成本将大大减少。政府不直接参与基础设施的建设，而应是制定发展战略进行市场规范，必要的时候提供一些有效的激励政策。

充电桩是向电动汽车用户提供快速、高质量的电能供应服务，其建设运营需要综合考虑充电汽车数量、运行费用、政府政策等因素。本文探讨的充电桩是小区民用充电桩，应区别于公用充电桩。建

立充电桩的利润函数ｎ为：

Ｈ＝Ｒ＋叩一Ｃ。一Ｃ。

（３）

式中，ｎ表示利润函数；叼表示政府的补助金额；Ｃ。表示充电桩的年均建设成本；Ｃ。表示充电桩的年均运行成本

１）充电桩的年总收入Ｒ

Ｒ＝￡ｊｐＱ

Ｑ表示电动汽车的运营数量

（４）

占表示充电一次的费用；Ｐ表示每年的充电次数；２）充电桩的年均建设成本Ｃ。

年均建设成本为基础设施费用，主要是购买充电电器的费用，因此年均建设运行成本可表示为：

ｃ。＝篇糟叫

图３充电桩成本曲线

㈤

ｒ表示成本回收率；ｋ表示投资回收年限；妒表示购买充电桩基本设施的单位建设费用；Ｍ表示充

电桩的个数。

３）充电桩的年均运行成本Ｃ。

充电桩的运行成本主要包括充电桩购电费用和

人工工资、设备维护费用，故充电桩年均运行成本

模型为：

Ｃ。＝寺加２＋用＋届ｓｐＱ

（６）

ＪＪ，ｅ表示发电的成本系数；口表示人员工资，设备维护等费用折算为充电桩年收入的系数

ｎ＝（１－／３）ｓｐＱ＋州扣们＋ｅ）一黼∥

根据式（４）一（６）可得目标函数：

Ｒ＋刀＝Ｃ。Ｃ。

汽车厂商和电网企业联盟模式下充电桩的普及率会大幅度提高，电动汽车的潜在消费人群就不用担心充电问题。电网企业负责充电智能网络的铺设，汽车厂商将充电设施纳人自身的产品售后服务体系，由于汽车厂商掌握着终端客户的信息，双方的联盟能给电动汽车消费群体带来便利。建设初期电网企业和汽车厂商共同支付一定的建桩费，当用户给电动汽车充电时电网企业和汽车厂商向用户收取一定的充电费用来实现自身的盈利。电动汽车充电电价将按民用电价加上１０％的利润值收费，执行峰谷电价优惠，夜间充电将更便宜。

３．４联盟模式下双方职责界定

（７）

由式（７）得乞笋＝一Ｊ＜０，所以兀是关于Ｑ严格的凹函数。

再令器－０，啊得Ｑ’

所以当Ｑ＝Ｑ‘，充电桩运营的利润达到最优。

再讨论收支均衡模型：

将式（４）～（６）带人得：

（８）

＝半，

（９）

、

７

国家电网在建设方面负有以下职责，负责制定充电桩建设管理的制度、办法、标准；负责充电桩建设的总体规划编制与实施；负责制定充电桩建设的行业标准；负责充电网络的布线与供电。在运行方面，合理核定电动汽车充电桩的运营成本和服务价格；负责研究、协调充电桩运行过程中的重大事项和问题；负责指导、监督、考核、评价充电桩的

运行管理工作。

”卢）ｓｐＱ＋掣Ｑ＝扣＋ｆＱ＋ｅ＋黼∥

将其变形可得：

Ｍ＝——————万—ｊｆ———一（１０）１百ｉ种

ｒ（４－ｒ）‘

（１一／３）印Ｑ＋ｑ∞Ｑ一（与Ｑ２＋ｆＱ＋ｅ）

汽车厂商的主要职责是给消费者安装充电桩；

为电动汽车用户提供安全可靠的优质服务；不断提高电动汽车充电桩的运营效率；不断促进电动汽车充电桩的技术革新。

总之电网企业一方面为充电桩供电，作为能源供给方，另一方面建设充电桩直接参与市场，输配电等关键环节和运营管理由电网企业负责。出资与设备提供由汽车厂商负责，并委派４Ｓ店负责给电动汽车用户安装充电桩。

４结语’钥恫

况如下图所示：

船由。套：崔皇中运行，充电桩与电动汽车的配比情

（横轴表示电动汽车的数量，纵轴表示充电桩的

个数）

从以上的分析表明，汽车厂商和电网企业同时参与并建立联盟，是电动汽车充电桩市场上最为合理的合作模式。本文还以充电桩综合最大利润为目标，该目标函数考虑了建设充电桩所需的充电电器等固定设备成本以及人工工资、设备维护费用等运行成本，求解了能使充电桩利润最大化的电动汽车运营数量，同时通过ｍａｔｌａｂ对某假定区域电动汽车充电桩和电动汽车数量的配比进行了仿真。最终得出了一些有意义的结论：（１）充电桩服务的最优电动汽车数量与发电的成本系数相关，随着发电的成本系数的减小，运营的电动汽车数量增大，联盟运营充电桩模式的利润呈先减小后增加的趋势。（２）当电动汽车规模较小时，充电桩的数量应该随着电

动汽车的数量增加而建设；当运营的电动汽车数量

图４充电桩与电动汽车的配比变化

由图４可知，当电动汽车拥有量较小时，充电桩的数量应该随着电动汽车的数量增加而建设；当运营的电动汽车数量增加到一定规模时，电动汽车

市场稳定，充电桩可以共用，建设充电桩的速度可适当放缓。

达到一定规模时，电动汽车市场稳定，充电桩可以共用，建充电桩的速度可适当放缓。本文一些研究结论是在一定的假设条件下得出的，但针对充电桩联盟运营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结论，将为实际中电桩联盟建设运营提供思路和模式。另外对于汽车厂商和电网企业联盟后的利润分配设计问题，还可以进一步采

用收益共享契约进行探讨。

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作者简介：刘娟娟（１９７３一），女，山西闻喜人，硕导，副教授，博士，主要研究方向为现代物流规划与管理；曹胜兰（１９９０一），女，湖南常德入，硕士研究生，主要研究方向为现代物流规划与管理。

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Ｊ．Ｐｌｕｇ—ｉｎｈｙｂｒｉｄｅｌｅｃ．

（上接第２０１页）

合作社而言，通过纯粹的市场行为与移动互联网、物联网企业产生链接、达成合作的难度均较大。因此，地方政府应通过建立企业互助平台等方式，帮助不同领域的企业建立准确、稳定的链接，促进生鲜电商企业与异业企业实现跨界合作，拓展更多的

销售渠道。

５．５

ｐｌｅｏｆ

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ｍｏｄｅｌ

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ａｌｏｎｇ

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关注国家产业发展导向，支持企业多层次争取政策资金

近年来，我国农业出现了生产规模化、合作社专业化、营销品牌化、品质安全化、运营全产业链化等多个新的趋势。随着我国经济进入新常态，在扶持政策方面，国家将围绕“农民增收”、“新农村建设”、“现代农业”、“四化同步”等领域出台更多的支持政策，农业政策性扶持资金的覆盖范围将更为广泛。着力发展生鲜电商产业的地方政府，应持续关注国家农业发展导向及新兴细分领域，并帮助企业做好资信建设及项目设计，支持有潜力的合作社申请国家、部委、省市县级政府等安排的多层次

的政策资金，通过打造优质生鲜电商产业项目，实

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ａｎｄ

方向为融投资管理与应用经济；邱俊杰（１９８４一），男，山东烟台，博士后，主要研究方向为农业经济管理。

ＤＣ：Ｐａｐｅｒ

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ｉｔｓｍａｎａｇｅｍｅｎｔｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎｏｆａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｐｒｏｄｕｃｔｓ：Ｔｈｅ

ｅｘａｎｌ—

电动汽车充电桩运营模式研究

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

刘娟娟， 曹胜兰， LIU Juanjuan， CAO Shenglan上海海事大学水运经济研究所,上海,201306科技管理研究

Science and Technology Management Research2015,35(19)

引用本文格式：刘娟娟. 曹胜兰. LIU Juanjuan. CAO Shenglan 电动汽车充电桩运营模式研究[期刊论文]-科技管理研究 2015(19)

２０１５年第１９期

ｓ。ｉ。ｎｃｅａｎｄ

Ｔｅ纛臻㈣ｅｍｅｎｔ

Ｒ。。ｅａｒｃｈ

２０１５Ｎ。．１９

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－７６９５．２０１５．１９．０３８

电动汽车充电桩运营模式研究

刘娟娟，曹胜兰

（上海海事大学水运经济研究所，上海２０１３０６）

摘要：以电动汽车民用充电桩为研究对象，在分析充电桩建设运营的政府主导模式、电网企业主导模式、汽车厂商主导模式等三种模式利弊的基础上，结合我国的实际情况，提出我国现阶段应实行汽车厂商与电网企业联盟建设充电桩的模式。建立一个考虑政府补助，建设成本和运行成本的充电桩利润函数模型，并提出充电桩运营的基本思路，为电动汽车充电桩在中国的长期发展提供思路和理论基础。关键词：电动汽车；充电桩；利润函数；运营模式中图分类号：砣９４；Ｆ４０７．４７１

文献标志码：Ａ

ｔｈｅＯｐｅｒａｔｉｏｎ

文章编号：１０００—７６９５（２０１５）１９—０２０２—０５

Ａｎａｌｙｓｉｓ

ｏｎ

Ｍｏｄｅ

ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅＣｈａｒｇｉｎｇＰｉｌｅ

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Ｊｕａｎｊｕａｎ，ＣＡＯ

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（ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＷａｔｅｒＴｒａｎｓｐｏｒｔＥｃｏｎｏｍｙ，ＳｈａｎｇｈｍＭａｒｉｔｉｍｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１３０６，Ｃｈｉｎａ）

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ｍｏｄｅｓ，ｎａｍｅｌｙ，ｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔｐｒｅｄｏｍｉｎａｎｃｅｍｏｄｅ，ｐｏｗｅｒｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｐｒｅｄｏｍｉｎａｎｃｅｍｏｄｅａｎｄａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓｐｒｅ。ｄｏｍｉｎａｎｃｅｍｏｄｅ，ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈＣｈｉｎａｓａｃｔｕａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｅｎｄｓｔｏｉｎｔｒｏｄｕｃｅａｎｅｗｂｕｓｉｎｅｓｓｍｏｄｅｏｆｐｏｗｅｒｅｎ—

ｔｅｒｐｒｉｓｅａｎｄａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓａｌｌｉａｎｃｅ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅ；ｃｈａｒｇｉｎｇｐｉｌｅ；ｐｒｏｆｉｔｆｕｎｃｔｉｏｎ；ｏｐｅｒａｔｉｏｎｍｏｄｅ

近年来随着环境恶化、节能减排、国家能源安全等问题不断被提上议程，电动汽车也再次进入世人的眼帘，政府因势利导出台了一系列政策和法规。然而目前电动车在国内的推广情况依然不容乐观，据中国汽车工业协会的统计，２０１３年全国仅销售新能源汽车１７６４２辆，其中主要是出租及公交系统，私家车凤毛麟角。由于公交系统容量有限，私家车才是推动电动汽车产业化的主力军。但目前民用电桩建设困难，汽车厂商在电力技术问题上难以突破，而电网企业缺少终端客户信息，建桩大量闲置，造成盲目投资。因此民用电动汽车充电桩建设方面的缺失，制约了电动汽车的市场化，而选择合适的运营模式，对于充电桩建设初期至关重要，进而影响到整个电动汽车产业的健康发展。面对这种局势提出由汽车厂商和电网企业联盟建设充电桩的模式。

１相关研究回顾

具有良好的发展前景，而电动汽车的能量补给是其发展的前提和基础，针对此问题，文献¨。２３认为我国新能源汽车面临基础设施建设的难题，并提出了充电设施网络对电动汽车市场普及的重要性以及建

充电桩的解决对策。文献一１对区域电动汽车充电站

的选址和建设规模进行了研究，以充电站运行至目标年的效益为目标函数，综合考虑了充电站的运行费用、网损费用和充电站配电变压器的投资。文献Ｍｏ对比分析了国内外电动汽车能源供给设施建设现状，并对不同充电设施和不同充电方式的特点进行了阐述；文献”１在研究电动汽车对区域电力供应影响的基础上，提出了电动汽车充电设施规划需与配电网规划相结合。文献∽ｏ建立了中国电动汽车的广义Ｂａｓｓ扩散模型，预测了２０１２－－２０２０年电动汽车在中国的销量情况。通过灵敏度分析，还得出了基础设施建设的完善程度比价格更能影响消费者的购

买决策。

电动汽车是零污染、零排放的新能源绿色产品，

收稿日期：２０１４－０７—２８。修回日期：２０１４—１２－０５

现有文献对充电站的布局规划、选址、设施利

基金项目：上海市哲学社会规划基金项目“新能源汽车电桩网络布局规划及其运营模式研究”（２０１４ＢＧＬ０１８）；上海海事大学研究生创新

基金项目“基于合作博弈的电动汽车充电桩运营模式研究”（２０１４ｙｃｘ０１０）；国家社会科学基金项目“与交通网络相协调的电动汽车充电基础设施布局规划及建设运营机制和推进政策研究”（１５ＢＧＬ０８４）

刘娟娟等：电动汽车充电桩运营模式研究

２０３

用率及运行模式研究较多，而针对民用充电桩的研究较少，对于充电桩的运营分析更是鲜有，因此本文针对慢充方式的充电桩运营模式进行研究，以期提出一种合理的充电桩运营模式，尽快完善电动汽

车的基础设施水平，推动电动汽车的市场化进程。

２国际主流的三种充电桩运营模式分析

目前国际主流的充电桩运营模式有三种，它们分别是：政府为主导的充电桩运营模式、电网企业为主导的充电桩运营模式、汽车厂商为主导的充电桩运营模式。它们各有优缺点，接下来将对比结果分别进行如下论述：

政府为主导的充电桩运营模式，即政府作为电动汽车充电桩的投资主体，政府组织汽车厂商、电力供应商、设备供应商共同参与充电桩的建设与运

营，代表国家如日本和美国。该模式适用于电动汽车发展初期、商业化运行规模较小的阶段，需要政

府鼓励和扶持企业从事充电桩的建设。政府出资建

设运营充电桩，产生的亏损可由财政负担，可促进

电动汽车商业化运行的实施和发展，但是随着充电桩数量的增加，投资需求增大，政府财政将难以支撑，且该模式由于缺乏市场竞争，会导致充电桩项

目效率低下。

电网企业为主导的充电桩运营模式，即电网企业作为电动汽车充电桩的投资主体，负责电动汽车充电桩的建设与运营，充电设施具有完全的商业化性质，代表国家有法国和德国。该模式适用于电动汽车商业化运行规模较大，充电用户规模和服务需求相对稳定，投资渠道通畅。目前已有国家电网、南方电网承担电动汽车充电桩的建设。电网企业建设充电桩是看好充电桩的盈利前景，电网企业建充电桩具备电力资源优势、网络传输优势和技术标准

优势，但是缺少终端销售网络和充电桩的运营经验。

汽车厂商为主导的充电桩运营模式，即汽车厂商为促进电动汽车的推广需要，自己投资建设充电桩，如电动汽车生产企业通用、丰田都是自己建设运营充电桩，为用户提供商业化的充电服务。该模式适用于电动汽车商业化运行规模较大，充电服务基础设施良好、商业化条件成熟、投资渠道通畅的发展阶段。汽车厂商投资充电桩，是将充电桩的建设视为电动汽车后市场服务的部分内容，将产品与服务价值链整合，也是按照市场化原则实施商业化

运作。但是当充电桩大规模增加时，提供的电力和

技术可能无法满足实际需求，充电桩利润受到电价

波动的影响。

３我国电动汽车充电桩运营模式的选择

截至２０１３年底，我国各类新能源汽车累计销售大约４．５万辆，远落后于美国累计销售２０万辆，其

中私人购置新能源汽车只有一小部分。电动汽车在

我国还处于发展初期，电动汽车基数小，截至２０１３

年底电网企业已累计建成１．９万台充电桩，并且一

小区２７个充电桩仅一业主开电动汽车，电网企业布局充电桩闲置情况各地都有存在，电网企业要想获得盈利，还是处于“万里长征第一步”都没开始的

阶段。

因此现阶段不宜单纯采用某一种模式，较为理想的选择应是“汽车厂商＋电网企业”的联盟模式，即汽车厂商和电网企业联盟建设运营充电桩。电网企业具有电能提供的条件，汽车厂商拥有庞大的终端销售网络以及掌握着充电桩的运营经验，二者的合作能到达互利共赢的局面。汽车厂商在电力技术问题上难以突破，而电网企业建设充电桩也离不开汽车厂商，所以双方的联盟可以实现优势互补，推动电动汽车标准统一，推动电动汽车市场化进程。该模式不仅具备理论依据，而且可以克服单纯的电网企业主导模式和汽车厂商主导模式的缺点，能较

好地满足现阶段充电桩建设与运营的需要。

３．１

汽车厂商与电网企业联盟模式的理论依据

该模式的理论基础是２０世纪９０年代后半期西

方发达国家兴起，并逐步波及到世界各国及地区，

成为各国及地区普遍采用的供应链合作伙伴关系理论，该理论的核心思想是供应链管理应当以市场需求为导向、以顾客需求为中心，通过合同方式核心企业与成员企业建立起来的共享收益和共担风险的一种合作伙伴关系。汽车厂商与电网企业联盟模式是该模式在电动汽车充电桩建设运营上的具体应用。（供应链合作伙伴关系管理主要是指核心企业与成员企业之间在相互信任的基础上建立合作机制，如图ｌ所示，本文研究的核心企业是电动汽车厂商，成员企业是电力供应商。）

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由动海生产帅链

３．２

汽车厂商与电网企业联盟模式的可行性分析大规模建设充电桩需要大量的土地征用和高额的成本，而汽车厂商与电网企业联盟建设充电桩，能进行成本分摊、利益共享、风险分摊，能优化资

源配置，减少市场成本。２０１４年公布的数据表明，

今明两年全国充电桩建设的投资额将超过６００亿，其中关于充电桩设备采购的预算达到了１２０亿元，所以初期成本巨大。据美国洛基山研究所（Ｒｏｃｋｙ

Ｍｏｕｎｔａｉｎ

Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）近日对汽车制造商、充电桩服务

商、研究机构和不同城市做了一项调查，分析了目前家庭充电桩的建设成本，包括硬件设施、材料、人工费和安装等项目，如图２所示

这个假设的合理性在于，汽车厂商建设充电桩，需要充电设备和专用的充电线路，其成本结构除了与电网企业类似的建设与运营成本外，还多出了重要的一部分，即建充电桩所需要承担的支付给电网的租用费用。由此可得，ｋ：为ｍ。＝０时的单位成本，即汽车厂商不需要支付电网租用费时的单位成本ｄ，，那么口。一ｋ：＝ｋ。ｍ。为汽车厂商需要支付的电网租用费ｄ。，，ｋｉＭ。为充电桩全由汽车厂商建设时的电网租用费，得出：

堕一生上竺１一皇巫一ｒ１一旦．ｒ｜

Ｍｋ—ｋｆＭ｝一ｄ。ｋ习““１一帆““

ｒ，，、＼‘７

本文探讨的民用电动汽车充电市场参与方数量为２个，即电动汽车厂商和电网企业，考虑一个二级供应链，探讨双方合作与否。

假设Ａ。、Ａ：分别代表汽车厂商和电网企业，电网企业Ａ：一方面作为能源供给方为充电桩供电，另一方面建设充电桩直接参与市场。设某地区在特定

时段内建充电桩的个数为坂，充电量为ｑ。。其中

设Ａ。建充电桩的个数为ｍ。，Ａ：建充电桩为ｍ：，其中ｍｌ＋ｍ２２Ｍｋ，且ｍｌ∈［０，Ｍｋ］ｏ

先考虑收入，所有参与方的总收人为

结合图３，从电网企业的角度来看，当ｍ。＝Ｍｋ时，汽车厂商的成本最高，此时电网企业的成本远低于汽车厂商，因此电网企业必然会参与进来。当ｍ。＝０，电网企业成本又高于汽车厂商很多，所以电网企业也不可能负担起所有的业务。

从汽车厂商的角度来看，要使ｄｍ．降低，就只有降低ｍ．，也就是让电网企业建一部分充电桩，选择与电网企业合作，即汽车厂商和电网企业联盟合建充电桩。但是ｍ。当降低到一定程度，汽车厂商的成本又低于电网企业，有更多的利润，所以ｍ，不等于０，也就是充电桩市场不可能只有汽车厂商或者电网企业一家参与，充电桩建设将由汽车厂商和电网企业联盟，共同参与建设与运营，从而降低成本，优化资源

配置。

ｙ（ｓ）＝∑ⅢＰｉｑｉ

（１）

可以得知总收入不随双方合作与否的情况变化，故主要讨论成本。

设单位充电桩建设成本：Ａ。的成本为口，Ａ：的成本为ｂ。其中：

（１）假设ｂ为常数，即不随ｍ：的改变而改变。其理由在于，对于建充电桩的充电线路，电网企业只需在原有电网设施基础上改建调整，新增成本主要由购买充电器硬件成本带来。

（２）假设口随ｍ１呈线性增长，设口ｌ＝ｋｌｍｌ＋ｋ２，其中ｋ】、ｋ２＞０且ｋ２＜ｂ。如图３所示

３．３联盟模式下充电桩的运营分析

目前政府对充电基础设施的补助力度在加大，政府为了鼓励电动汽车的使用，２０１３年上海市出台了电动汽车充电桩的补贴政策，一个充电桩最高可享受３０％的补贴，建桩的成本将大大减少。政府不直接参与基础设施的建设，而应是制定发展战略进行市场规范，必要的时候提供一些有效的激励政策。

充电桩是向电动汽车用户提供快速、高质量的电能供应服务，其建设运营需要综合考虑充电汽车数量、运行费用、政府政策等因素。本文探讨的充电桩是小区民用充电桩，应区别于公用充电桩。建

立充电桩的利润函数ｎ为：

Ｈ＝Ｒ＋叩一Ｃ。一Ｃ。

（３）

式中，ｎ表示利润函数；叼表示政府的补助金额；Ｃ。表示充电桩的年均建设成本；Ｃ。表示充电桩的年均运行成本

１）充电桩的年总收入Ｒ

Ｒ＝￡ｊｐＱ

Ｑ表示电动汽车的运营数量

（４）

占表示充电一次的费用；Ｐ表示每年的充电次数；２）充电桩的年均建设成本Ｃ。

年均建设成本为基础设施费用，主要是购买充电电器的费用，因此年均建设运行成本可表示为：

ｃ。＝篇糟叫

图３充电桩成本曲线

㈤

ｒ表示成本回收率；ｋ表示投资回收年限；妒表示购买充电桩基本设施的单位建设费用；Ｍ表示充

电桩的个数。

３）充电桩的年均运行成本Ｃ。

充电桩的运行成本主要包括充电桩购电费用和

人工工资、设备维护费用，故充电桩年均运行成本

模型为：

Ｃ。＝寺加２＋用＋届ｓｐＱ

（６）

ＪＪ，ｅ表示发电的成本系数；口表示人员工资，设备维护等费用折算为充电桩年收入的系数

ｎ＝（１－／３）ｓｐＱ＋州扣们＋ｅ）一黼∥

根据式（４）一（６）可得目标函数：

Ｒ＋刀＝Ｃ。Ｃ。

汽车厂商和电网企业联盟模式下充电桩的普及率会大幅度提高，电动汽车的潜在消费人群就不用担心充电问题。电网企业负责充电智能网络的铺设，汽车厂商将充电设施纳人自身的产品售后服务体系，由于汽车厂商掌握着终端客户的信息，双方的联盟能给电动汽车消费群体带来便利。建设初期电网企业和汽车厂商共同支付一定的建桩费，当用户给电动汽车充电时电网企业和汽车厂商向用户收取一定的充电费用来实现自身的盈利。电动汽车充电电价将按民用电价加上１０％的利润值收费，执行峰谷电价优惠，夜间充电将更便宜。

３．４联盟模式下双方职责界定

（７）

由式（７）得乞笋＝一Ｊ＜０，所以兀是关于Ｑ严格的凹函数。

再令器－０，啊得Ｑ’

所以当Ｑ＝Ｑ‘，充电桩运营的利润达到最优。

再讨论收支均衡模型：

将式（４）～（６）带人得：

（８）

＝半，

（９）

、

７

国家电网在建设方面负有以下职责，负责制定充电桩建设管理的制度、办法、标准；负责充电桩建设的总体规划编制与实施；负责制定充电桩建设的行业标准；负责充电网络的布线与供电。在运行方面，合理核定电动汽车充电桩的运营成本和服务价格；负责研究、协调充电桩运行过程中的重大事项和问题；负责指导、监督、考核、评价充电桩的

运行管理工作。

”卢）ｓｐＱ＋掣Ｑ＝扣＋ｆＱ＋ｅ＋黼∥

将其变形可得：

Ｍ＝——————万—ｊｆ———一（１０）１百ｉ种

ｒ（４－ｒ）‘

（１一／３）印Ｑ＋ｑ∞Ｑ一（与Ｑ２＋ｆＱ＋ｅ）

汽车厂商的主要职责是给消费者安装充电桩；

为电动汽车用户提供安全可靠的优质服务；不断提高电动汽车充电桩的运营效率；不断促进电动汽车充电桩的技术革新。

总之电网企业一方面为充电桩供电，作为能源供给方，另一方面建设充电桩直接参与市场，输配电等关键环节和运营管理由电网企业负责。出资与设备提供由汽车厂商负责，并委派４Ｓ店负责给电动汽车用户安装充电桩。

４结语’钥恫

况如下图所示：

船由。套：崔皇中运行，充电桩与电动汽车的配比情

（横轴表示电动汽车的数量，纵轴表示充电桩的

个数）

从以上的分析表明，汽车厂商和电网企业同时参与并建立联盟，是电动汽车充电桩市场上最为合理的合作模式。本文还以充电桩综合最大利润为目标，该目标函数考虑了建设充电桩所需的充电电器等固定设备成本以及人工工资、设备维护费用等运行成本，求解了能使充电桩利润最大化的电动汽车运营数量，同时通过ｍａｔｌａｂ对某假定区域电动汽车充电桩和电动汽车数量的配比进行了仿真。最终得出了一些有意义的结论：（１）充电桩服务的最优电动汽车数量与发电的成本系数相关，随着发电的成本系数的减小，运营的电动汽车数量增大，联盟运营充电桩模式的利润呈先减小后增加的趋势。（２）当电动汽车规模较小时，充电桩的数量应该随着电

动汽车的数量增加而建设；当运营的电动汽车数量

图４充电桩与电动汽车的配比变化

由图４可知，当电动汽车拥有量较小时，充电桩的数量应该随着电动汽车的数量增加而建设；当运营的电动汽车数量增加到一定规模时，电动汽车

市场稳定，充电桩可以共用，建设充电桩的速度可适当放缓。

达到一定规模时，电动汽车市场稳定，充电桩可以共用，建充电桩的速度可适当放缓。本文一些研究结论是在一定的假设条件下得出的，但针对充电桩联盟运营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结论，将为实际中电桩联盟建设运营提供思路和模式。另外对于汽车厂商和电网企业联盟后的利润分配设计问题，还可以进一步采

用收益共享契约进行探讨。

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作者简介：刘娟娟（１９７３一），女，山西闻喜人，硕导，副教授，博士，主要研究方向为现代物流规划与管理；曹胜兰（１９９０一），女，湖南常德入，硕士研究生，主要研究方向为现代物流规划与管理。

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Ｊ．Ｐｌｕｇ—ｉｎｈｙｂｒｉｄｅｌｅｃ．

（上接第２０１页）

合作社而言，通过纯粹的市场行为与移动互联网、物联网企业产生链接、达成合作的难度均较大。因此，地方政府应通过建立企业互助平台等方式，帮助不同领域的企业建立准确、稳定的链接，促进生鲜电商企业与异业企业实现跨界合作，拓展更多的

销售渠道。

５．５

ｐｌｅｏｆ

ｓｐｅｃｉａｌｔｙ

ｃｏｆｆｅｅ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ

ａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｉｎ

Ａｓｒｉｃｕｌ－

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ＧＡＲＣＩＡＬ，ＳＴＥＩＮＢＥＲＧＥＲ

Ｇ，ＲＯＴＨＭＵＮＤＭ．Ａ

ａｎｄ

ｍｏｄｅｌ

ａｎｄｐｒｏｔｏｔｙｐｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｂａｔｃｈｐｒｏｄｕｃｔｓ

ａｌｏｎｇ

ｔｈｅｆｏｏｄ

ｆｏｒｔｒａｃｋｉｎｇ

ｔｒａｃｉｎｇａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ

Ｃｏｎｔｒｏｌ，２０１０

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关注国家产业发展导向，支持企业多层次争取政策资金

近年来，我国农业出现了生产规模化、合作社专业化、营销品牌化、品质安全化、运营全产业链化等多个新的趋势。随着我国经济进入新常态，在扶持政策方面，国家将围绕“农民增收”、“新农村建设”、“现代农业”、“四化同步”等领域出台更多的支持政策，农业政策性扶持资金的覆盖范围将更为广泛。着力发展生鲜电商产业的地方政府，应持续关注国家农业发展导向及新兴细分领域，并帮助企业做好资信建设及项目设计，支持有潜力的合作社申请国家、部委、省市县级政府等安排的多层次

的政策资金，通过打造优质生鲜电商产业项目，实

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方向为融投资管理与应用经济；邱俊杰（１９８４一），男，山东烟台，博士后，主要研究方向为农业经济管理。

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ｅｘａｎｌ—

电动汽车充电桩运营模式研究

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

刘娟娟， 曹胜兰， LIU Juanjuan， CAO Shenglan上海海事大学水运经济研究所,上海,201306科技管理研究

Science and Technology Management Research2015,35(19)

引用本文格式：刘娟娟. 曹胜兰. LIU Juanjuan. CAO Shenglan 电动汽车充电桩运营模式研究[期刊论文]-科技管理研究 2015(19)