电动汽车充电服务商业运营模式研究报告.docx
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电动汽车充电服务商业运营模式研究报告
电动汽车充电服务商业运营模式研究报告
秘密☆内部报告
电动汽车充电服务商业运营模式
研究报告
中国电力科学研究院
二〇一〇年七月
11.研究概述
11.1.提出背景
21.2.研究的主要问题
21.3.预期成果
31.4.术语和定义
32.国内外电动汽车充电设施发展现状调研
32.1.国内外电动汽车充电技术发展现状及趋势
32.1.1.电动汽车发展现状及趋势
52.1.2.电动汽车充电技术发展现状及趋势
72.1.3.电动汽车充电设备及管理系统发展现状与趋势
82.2.国内外电动汽车充电设施发展现状及趋势
82.2.1.电动汽车充电站发展现状
162.2.2.电动汽车电池交换站发展现状
182.2.3.电动汽车充电设施发展趋势
203.国内外电动汽车充电服务商业运营模式分析
213.1.国内外电动汽车充电设施建设模式
213.1.1.政府部门主导建设模式
223.1.2.电力企业主导建设模式
223.1.3.社会企业主导建设模式
233.1.4.电动汽车用户主导建设模式
233.2.国内外电动汽车充电服务模式
233.2.1.整车充电模式.
243.2.2.电池交换模式
253.2.3.对比分析
263.3.国内成熟行业可借鉴的商业运营模式
263.3.1.加油站运营模式
313.3.2.电信营业厅运营模式
363.4.调研分析的主要结论
364.国家电网公司电动汽车充电服务商业运营模式建议
374.1.电动汽车充电服务网络构建
384.1.1.快速充电站
384.1.2.电池交换站
384.1.3.常规充电桩
8>394.2.电动汽车充电收费管理系统开发
394.2.1.电动汽车充电收费管理系统开发
414.2.2.充电收费系统与营销业务系统的关系
444.3.充电服务设施运营及管理
444.3.1.自建充电设施的运营管理
464.3.2.竞争性充电实施的管理
464.3.3.完善商业运营的配套条件
475.参考资料
研究概述
提出背景
随着汽车工业的高速发展，全球汽车总保有量的不断增加，汽车所带来的环境污染、能源短缺、资源枯竭等方面的问题也越来越突出。
为了保护人类的居住环境、保障能源供给，各国政府积极寻求解决这些问题的途径。
电动汽车具有高效、节能、低噪声、零排放等显著优点，在环保和节能贡献方面具有不可比拟的优势。
目前电动汽车技术的研发已成为各国政府和汽车厂商关注的热点。
电动汽车势必成为重要的绿色交通工具。
电动汽车的规模化发展，需要完善的基础配套设施，为电动汽车的动力电池提供电能补给。
其中,电动汽车充电设施建设及运营是重要环节之一，对于电动汽车产业发展至关重要。
为贯彻公司“两会”精神，全面落实加快电动汽车充电设施建设的部署，国家电网公司制定了《国家电网公司2010年电动汽车充电设施建设实施方案》，强调各单位要充分认识电动汽车充电设施建设的重大意义。
全面加快电动汽车充电设施建设，不仅是建设统一坚强智能电网的重要内容，更是公司落实科学发展观，展示责任央企形象的重要战略举措，是响应国家节能减排政策，支持电动汽车发展的实际行动，是实现能源替代，优化能源结构，提高电能占终端能源消费比重的有效手段。
《国家电网公司2010年电动汽车充电设施建设实施方案》提出，将在国家电网系统有营业区的27个网省公司全面建设电动汽车充电设施，提高充电设施建设覆盖面。
完成建设75座公用充电站、6209台交流充电桩及部分电池交换站，增加电动汽车产业社会示范效应。
研究的主要问题
为加快电动汽车充电设施建设，认真落实“统一规划、统一标准、统一建设”的原则，公司组织编制了《国家电网公司电动汽车充电设施建设指导意见》，规范、明晰了充电设施建设的原则、典型方案、设备功能等重大问题，指出充电设施和电动汽车用户之间的计量计费结算方式可采用现场缴费或储值卡预付费的方式，并且推荐使用储值卡预付费方式。
针对此情况，本报告主要基于对国内、国外的电动汽车充电设施现状、商业运营模式和国内其他相关成熟行业的商业运营模式的调研,提出国家电网公司电动汽车充电站商业运营模式建设。
预期成果
本项研究预期通过系统调研，熟悉并掌握国内外电动汽车充电服务商业运营现状及发展模式，结合国家电网公司电动汽车充电设施建设实际与需求，借鉴相关成熟行业商业运营经验，从“充电网络构建、充电收费系统及其与营销业务系统的关系、充电设施运营管理”等方面总结并提出国家电网公司电动汽车充电站商业运营模式建议。
术语和定义
术语名称
定义
电动汽车充电设施
是指为电动汽车搭载的动力电池提供电能补给的配套基础设施，主要包括充电站（包括充电桩）和电池交换站等。
充电服务商业运营模式
基于电动汽车充电设施运营实体的充电网络、业务模式、运作方法、价格策略。
充电收费管理系统
主要用来进行电动汽车充电费用管理（刷卡、现金结算等）。
接受营销业务管理系统的管理（电能定价、电能调价、黑名单、灰名单等），并能回馈充电站信息给营销业务管理系统（消费电能、告警等）。
自营充电设施
指国家电网公司建立并运营的电动汽车充电设施。
竞争性充电设施
非国家电网公司建造，由个人或企业等其他行业创建的电动汽车充电设施。
国内外电动汽车充电设施发展现状调研
国内外电动汽车充电技术发展现状及趋势
电动汽车发展现状及趋势
为应对全球气候问题和能源问题，世界各国都非常重视节能减排工作，发展低碳经济，大力发展新能源产业。
电动汽车作为新能源产业的重要组成部分，正日益受到世界各国的广泛关注。
美国、日本、德国等发达国家都加大了电动汽车的研发，以求新的突破。
从汽车技术变革和产业升级的战略出发，先后制定了一系列优惠政策措施，积极促进本国电动汽车产业发展，以期提升本国汽车工业国际竞争力。
据不完全统计，目前为止发达国家用于电动汽车研发和产业化发展的经费投入已达到数十亿美元。
凭借雄厚的实力和巨额的资金投入，发达国家的汽车制造商已经在全球汽车工业新一轮竞争中占据了有力地位。
从全球主要汽车生产厂家的发展计划来看，电动汽车的产业化时代正在到来。
目前，“低排放”汽车（主要指混合动力汽车）已进入大规模产业化的前期阶段，在全球新能源汽车累计销量已超过100万辆；“零排放”（主要指纯电动汽车）的批量生产时间已提前到2015年，特别是国际金融危机爆发以来，面对严峻形势，世界各国政府纷纷出台政策，加快了电动汽车的发展步伐。
据权威部门预测，未来10年，将是电动汽车产业格局形式的关键时期，电动汽车将成为拉动经济发展的新的增长点。
日本汽车企业已经在混合动力技术方面掌握了绝对优势，并在北美等国际市场上形成了相当规模。
我国从“十五”时期开始实施新能源汽车科技规划，“863”项目共计投入20亿元科研经费，形成了以纯电动、油电混合动力、燃料电池三条技术路线为“三纵”，以多能源动力总成控制系统、驱动电机及其控制系统、电力蓄电池及其管理系统三种共性技术为“三横”的电动汽车研发格局，共计200多家整车及零部件企业、高校和科研院所参加了电动汽车专项研发。
在国家新能源汽车政策的支持下，我国本土整车企业已经积极地开始了电动汽车商业化的道路，如比亚迪、上海汽车等。
受到电动汽车高成本售价贵、消费者认知度相对较低以及充电站设施建造等诸多因素的制约，本土市场需求的建立将会是一个长期培育的过程。
放眼全球，各大OEM产商和窥视电动汽车大蛋糕的新军，对于电动汽车的研发及商业化正在如火如荼地展开，这一需求必将为中国这样一个汽车制造大国带来机遇。
经过近十年的发展，我国电动汽车的研发取得明显进展。
到2009年，我国已形成1800项专利，并开发出了多款电动汽车养车。
目前，共有48各型号的各类电动汽车进入机动车新产品公告，电动汽车在我国已进入了快发展的新阶段。
根据《汽车产业调整和振兴规划》提出的发展目标，今后三年内我国要形成50万辆纯电动、充电式混合电力和普通型混合动力等新能源汽车产能，新能源汽车销量占乘用车销售量的5%左右。
据有关部门预测，2015年，各种纯电动汽车保有量将达到260万辆，全年电力需求在200亿Kwh左右，电动汽车总产值将达到1.5万亿元左右。
电动汽车充电技术发展现状及趋势
目前，电动汽车充电技术研究主要集中在单向无序V0G模式、单向有序TC/V1G模式和双向有序V2G模式。
单向无序电能供给（V0G）模式
电动汽车即接入电网即充电模式（VehiclesPlug-inwithoutLogic/Control,V0G）是目前电动汽车最常见的充电方式。
这种方式的充电设备主要采用电向变流技术，此类技术装备已相对成熟。
国外已经建成的一些公共充电设施以及北京奥运会电动汽车充电站均采用此方式。
但V0G存在的最大问题是电动汽车充电作为大功率用电负荷无约束使用，可能会增大电网调峰的难度。
单向有序电能供给（TC/V1G）模式
TC（TimedCharging）模式是指在给定的时间对电动汽车进行充电。
此模式充分考虑了电动汽车在电网负荷高峰时段充电对电网的影响，通过控制开始充电时间来实现错峰充电，可发挥谷电利用价值。
但由于其控制方式简单，不能实现根据实时电价或电网峰谷状态灵活控制充电过程。
TC模式的充电设备仍然采用单向变流技术，不需要与电网进行实时通信，目前相关技术装备已经成熟，正处于示范运行阶段。
V1G（VehiclesPlug-inwithLogic/ControlRegulatedCharge）模式是指:
电动汽车充电受电网控制，与电网进行实时通信，可在电网允许时刻进行充电，能够优化充电安排，提高电网效率，但不能向电网反馈送电。
目前，美国西太平洋国家实验室发布了名为“SmartChargerController”的电动汽车用充电控制装置，配备了采用ZigBee技术的近距离无线通信模块，可接收来自电力企业的电费价格设定等信息，与智能电网技术结合，自动避开高峰时间充电。
ZigBee/IEEE802.15标准已经提交IEC,申请作为国际标准，并且已作为美国智能电网1.0首批发布的标准。
双向有序电能转换（V2G）模式
V2G（VehiclesPlug-inwithLogic/ControlRegulatedCharge/Discharge）模式是指:
电动汽车与电网的能量管理系统通信，并受其控制，实现电动汽车与电网间的能量转换（充放电）。
此模式下，电动汽车可作为电能存储设备、备用电源设备来使用。
目前V2G模式还处于试验示范阶段，下一步将重点研究技术可靠、成本低廉的满足商业化应用的双向变流及通信装备，一方需要先进的电网通信、调度、控制与保护技术配合，另一方面需要峰谷电价政策以及电动汽车接入电网提供调峰调频、负荷调整、需求响应等有偿服务政策支持。
电动汽车充电设备及管理系统发展现状与趋势
电动汽车充电设备目前主要包括交流充电桩和直流充电机两类，电动汽车通过充电设备连接到电网，实现信息交换与电能互动。
1）交流充电桩主要为带有车载充电机的小型电动汽车提供充电服务，分散安装在低压配电网中，通过将电动汽车与智能电网连接起来，能够实现与充电管理系统及电动汽车进行通信，实时掌握电网运行状态与电动汽车储能状态，智能控制电动汽车的车载充电机进行合理的充电操作。
目前，电动汽车车载充电机功率较小，充电功率一般不超过3～5Kw,充电操作时间一般在3h以上。
2）直流充电机主要针对行驶区域、里程和停放地点相对稳定的大型电动汽车提供充电服务，主要安装于专业的充电站内，通过配置相应的充电管理系统，为电动汽车提供大功率集中充电。
电动汽车充电管理系统是智能电网双向互动服务系统与电动汽车之间实现电能互动、实时信息交换和充电操作合理控制的纽带，主要用来对一定区域交流充电桩和集中充电站内直流充电机的统一调度管理。
目前，国外电动汽车充电管理系统的研发已经积累了一定成果，未来发展将以示范应用为主题。
国内外电动汽车充电设施发展现状及趋势
电动汽车充电设施是指为电动汽车动力电池提供电能补给的配套基础设施和设备，主要包括充电站（包括充电桩）和电池交换站，具体充电服务模式有整车充电、更换电池、充电与更换电池相结合等几种方式。
电动汽车充电站发展现状
电动汽车充电站可细分为两类，一类为在停车场、住宅小区和其他公共场所投资建设充电桩，为内置充电机的电动汽车用户提供即插即用的便捷充电服务；另一类在城市区、高速公路服务区等投资建设专业电动汽车充电站（或改造传统加油、加气站），为电动汽车用户提供快速充电服务。
中国电动汽车充电站
近年来，我国上海、天津、杭州、南京、深圳等城市相继开展电动汽车充电站的建设工作。
但目前已建、在建的电动汽车充电设施大多为示范性的充电站（桩），仍未实现规模化商业运营。
2007年，杭州电力公司启动纯电动电力服务车、电力工程车的示范运行，；累计投入车辆15辆，建设充电站4座、公务车充电柱2个。
2009年底，为迎接上海世博会，由上海电力公司投资建设的国内首座电动汽车充电站——漕溪电动汽车充电站（图2-3）通过验收。
该充电站占地面积400平方米，设有包括4个临街路边充电车位在内的9个充电车位，采用采用先进的计量、计费和管理方式，用户可使用电力IC卡充电。
2010年，由南京市供电公司设计、建设的南京首座电动汽车充电站——迈皋桥电站投运，首批由江苏省电力公司提供的三辆电车公交车在南京公交旅游1号线示范运营。
国家电网公司为了积极配合国家新能源发展计划，树立责任央企良好的社会形象，积极引导和推进电动汽车充电设施的建设，明确于2010年在全国建设75座充电站，6209各充电桩。
2010年初，南方电网在深圳（图2-4）建设的首批电动汽车充电站（桩）建成投运，共启用2个充电站、134个充电桩，两个充电站内设置9台充电柜，充电容量总计达2480KV，可同时容纳18台电动车驶入。
用户可通过供电IC卡进行缴费，按普通商业用电计费。
除了国家电网公司和南方电网公司开始建设充电设施外，传统能源供应企业中海油、中石油积极推进充电设施的建设，纷纷与各地政府合作，在现有加油站内增加电动汽车充电设施。
同时，国内知名电动汽车生产企业也积极加入充电设施的建设中来，比亚迪公司已在上海建成并正式开始运行其首个电动汽车充电站，该充电站内设4台充电柜，采用数字显示和触摸屏智能控制充电，同时充电柜具备充电刷卡、收费打印等功能。
图2-3上海漕溪电动汽车充电站
图2-4深圳电动汽车充电站
美国电动汽车充电站
美国在上世纪80年代初研制成功由微机控制的可为电动自行车和电动汽车提供应急充电服务的公用充电站。
2009年，美国加利福尼亚州SolarCity公司建造的电动车充电通道（图2-5）在旧金山至洛杉矶之间的101高速公路投入使用，为往返于这两个城市之间的电动汽车提供充电服务。
该充电通道包括5个充电站，每个充电站能够提供240伏、70安培快速充电服务，能够在3个半小时内为纯电动汽车TeslaRoadster充满电。
目前投入使用的4个充电站中，有3个充电站被电力网所覆盖，令一个充电站装备有太阳能电池板，能够产生30千瓦的电力。
美国电动运输工程公司（ETEC）（图2-6）目前已在美国11个州设置了13000个充电站，启动了计划使用5000辆EV及PHEV的实证实验。
ETEC充电站为2级充电站，分别为240V和480V。
其中480V为快速充电模式，可在15分钟左右完成充电。
2010年4月7日，全球产品安全检测和认证领域的领导者UnderwritersLaboratoriesInc.a（UL）公司与ETEC公司签署合作谅解备忘录，共同致力于大规模电动汽车充电站基础设施建设。
美国Coulom公司（图2-7）已在美国建成大批的充电桩，采取IC卡收费方式。
COULOMBTECH-NOLOGY提供整年可供充电的免费卡片。
充电座结合停车位的设计，可以方便让驾驶电池动力车的车主，能在停车的同时充电。
图2-5SolarCity公司建设的充电通道
图2-6ETEC的快速充电站
图2-7美国Coulombtech公司的充电桩
以色列电动汽车充电站
2009年8月，BetterPlace公司与以色列铁路签署项协议，在铁路车站停车点建设部署电动汽车充电设施。
该协议要求BetterPlace在停车点安装220个充电点，为近千辆电动汽车服务。
以色列铁路将在这些充电点附近竖立标志，来保证高可视性和便于使用。
后续BetterPlace将在BatGalim,CentralHaifa,Acre,BeitYeoshua,Herzliah,HodHasharon,RoshHa’ayin,PetahTiqwaSgula,PetahTiqwaKiryatArie,BneiBrak,和Moddin车站开展部署。
2009年7月，BetterPlace公司开始在以色列近大型购物中心的停车点部署电动汽车充电设施。
前期将在以色列6家最大的商场进行建设：
GrandMallAvnat（PetachTikva）,GrandKenyon（Haifa）,HasharonMall（Netanya）,ChonimKonim（RishonLe-Zion）,BiluCenter（Rehovot）,和HagivaMall（Giv’atShmuel）。
2010年2月初，BetterPlace公司在以色列举行了该公司首个电动汽车示范中心落成运营，并与DorAlon签署了基于DorAlon设备的电池交换站的部署文件。
作为合作伙伴之一的DorAlon是以色列领先的加油站经营者之一。
此外，包括电脑协会和摩托罗拉加入了92BetterPlaceVisionPartners行列，已经同意到2011年商业可行时，从雷诺转化超过45000辆国际燃油发动机汽车为电动汽车。
BetterPlaceCenter的开幕为2011年在以色列和丹麦的商业进程做好了准备。
中心对于公众开放以便于公众熟悉BetterPlace解决方案的所有方面：
1）完全电力电池供电汽车；2）包括充电点和电池交换站的全面设施；3）车内服务综合体系，来提供给司机最好可能的电动汽车驾驶经验。
BetterPlace公司计划于2011年以前，在以色列境内依托加油站和停车场建设50万个电动汽车充电站，电动汽车除可在此充电外，还可直接更换电池，2分钟即可完成。
整个系统为自动化控制，省时高效。
公司还将与电动汽车制造商、汽车电池制造商、融资机构等建立伙伴关系，共同为用户提供成本低廉的电动车使用方案。
日本电动汽车充电站
1991年，日本提出了“超高速充电系统研究计划”。
该计划包括电动汽车与交通系统的关系，开发超快速充电蓄电池、超快速充电对供电系统的影响、充电方法研究、充电站的设计、设备制造与安装等，至今已取得了显著成绩。
下图2-8概述了日本电动汽车充电设施发展现状。
图2-8日本电动汽车充电设施概况
法国电动汽车充电站
法国电动汽车示范应用启动较早，已有近40年的历史。
在政府的大力扶持下，法国电动汽车示范项目在充电基础设施、电池租赁、维修保养等配套服务方面开展了积极的探索，并取得了明显成效。
目前，法国电力企业已在各大城市建设了大量充电站，供电动汽车使用，电动汽车司机也可在家中给电动汽车充电。
法国标致汽车集团先后在英国的哥兵托利、德国的卡尔斯洛因、意大利的米兰和西班牙的塔拉沙等4个城市建立了复杂的停车场充电设施，同时出售标致106和雪铁龙AX2种型号的电动汽车，兵配以自助服务。
法国电力、电网公司支持经营的公用充电站系统是停车场兼慢充电站。
法国政府也积极拨款建立完善的公用充电站系统基础设施。
最近几年，又免费为电动汽车提供快速充电服务。
电动汽车电池交换站发展现状
电动汽车电池交换站可细分为两类，一类是以电池租赁为主为电动汽车提供电能供给服务的充电站；另一类是近年来由BetterPlace公司以电池租赁充电站为基础上设计提出的另一种更具灵活性、便捷性的网络化充电服务设施（电池交换站）。
电池租赁充电站
电池租赁充电站主要为用户提供电池组租赁和充电服务。
我国2008年北京奥运会电动公交充电站（图2-9）便采用此模式。
为保证奥运会期间电动客车能源供给，北京建设了占地5000平方米、拥有240台充电机的大型电动汽车充电站。
具体模式为：
公交公司购买电动汽车（裸车），中信国安盟固利提供电池租赁服务，初期租赁电价为4元/度。
图2-9北京奥运公交电动车充电站
电池交换站
电池交换站是由美国的BetterPlace公司在电池租赁站基础上设计提出的一种更具灵活性、便捷性的网络化充电服务设施。
BetterPlace公司计划在未来三年内建立大规模的电池充电设施网络，充电站数量将达到50万座。
同时，电动汽车还将装备可以实时显示电池剩余电量和充电站位置的车载电脑系统。
这些措施将大大增强电动汽车的使用便利性。
目前，BetterPlace公司已经在美国（加州、夏威夷）、加拿大、丹麦、以色列、澳大利亚、日本建立电池交换站（图2-10）。
据BetterPlace公司的官方网站介绍，该公司还与雷诺-日产集团达成了协议，2016年之前，日产公司将向其提供总计10万辆纯电动汽车，以租赁的形式提供给普通消费者使用。
该公司目前已经推广至日本、以色列、丹麦、美国加州、夏威夷等地，即将在中国建立办事处，国内的奇瑞和北汽（图2-11）也与BetterPlace公司达成了协议。
图2-10Betterplace在东京的出租汽车公司电池交换站
图2-11BetterPlace和北汽在2010年国展车展上的展示
电动汽车充电设施发展趋势
未来几年，随着电动汽车及其充电技术、设备、管理系统的快速发展和相关政策、法律、标准、规范体系的逐步健全完善，我国电动汽车充电设施的规模化建设进程将不断加快，充电设施的发展将呈现明显的基于商业化服务能力提升为导向的“通用化、智能化、集成化、效益化”发展趋势。
通用化
在多种类型蓄电池、多种电压等级共存的电动汽车市场发展背景下，充电服务设施要想健康发展，必需进一步提升适应多种类型蓄电池系统和多种电压等级的充电服务能力。
即，充电系统将具有更强的充电广泛性、适应性和匹配性。
基于此，未来几年，产业各层面将加快制定针对商业化充电装置与电动汽车的相关技术标准、接口规范、服体系的政策措施和标准规范，以切实提升电动汽车充电设施的通用化服务水平。
智能化
储能电池性能制约电动汽车发展及普及这一关键问题在未来几年仍将存在。
为有效突破这一瓶颈，一方面需要大力深化电池相关技术的研发，不断提升储能电池基本性能；另一方面，将通过开发智能化的充电技术和设施设备以及电池自动诊断和维护技术，不断优化电池充电方法，最大程度实现无损充电。
同时，通过有效监控电池使用状态，科学计量、指导、管理电池充放电，来实现延长电池使用寿命和节能目的。
集成化
本着系统小型化和多功能的要求，以及服务便捷性、广泛性和效益性要求的不断提高，电动汽车充电设施将在“整车充电”和“电池更换”等基本电能供给服务功能的基础上，逐步实现对“电能量管理、车内信息管理、车辆维修养护”等增值服务功能的整合集成，发展成为一个集“充电站、电池更换站、增值服务站”等多功能为一体的多业务载体。
效益化
降低电动汽车的运行能耗，提高其经济性，是推动电动汽车产业化的关键
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