需量电费会摧毁充电桩的商业模式吗

　　在加速电动汽车推广和减缓温室气体排放的行动中，公共直流快速充电桩（DCFC）将扮演重要角色。然而，想要开发一个可行的公共直流快速充电桩网络运营商业模式，最主要的障碍是电力公司需量电费，即在电度电费本身以外，按照一个月内用电峰值电价收取的专项费用。

　　落基山研究所开展的一项最新研究《EVgo车队与费率分析》对2016年期间充电基础设施供应商EVgo在加利福尼亚州共230个50千瓦直流电快速充电站的每一次充电过程进行了研究分析。研究表明，根据具体电费结构和充电站使用情况（利用率），需量电费可能占到一家充电站电力成本的90%以上。尤其对于尚未实现稳定利用率的新建充电设施而言，需量电费更是一大挑战。而且，这一问题将会因下一代快速充电站的部署而更为复杂，因为下一代快速充电站主要使用大功率直流快速充电桩（150千瓦或更高）。

　　图1展示的是一家位于加利福尼亚州北部的直流快速充电站每月的电量负荷情况，包括了每月销售电量（单位千瓦时）和每月用电峰值需求（单位千瓦）。结果显示：不同月份电力销售量差别很大（最高达70%），但用电峰值需求的差别相对较小（16%）。这一数据特征表明这座电站可能无法盈利，因为这些充电桩按照商业电费结构收费，其中很大一部分来自波动很小的需量电费，而充电桩系统的收入却来自波动很大的充电消费。

图1：一家EVgo充电站每月能源用量和峰值需求

　　这种收入与成本的不匹配无法实现电动汽车和充电基础设施所构建的生态系统的良性发展。要想实现汽车电气化这一社会目标，我们必须改进这种状况。

　　公共直流快速充电桩的电费设计理论

　　电动汽车作为用电负荷来源之一，直到近年才增长到需要为其制定专门的费率。因此，尚未出现专门针对电动汽车的电费结构设计，尤其是在公共快速充电领域。但是，鉴于电动汽车保有量有望持续增长，而电动汽车又具有独特的充电特性，使得其对电力需求产生了重要影响，因此电动汽车充电费率的设计正受到越来越广泛的关注。

　　传统需量电费的设计对象是中小型商业用户和工业用户，而不是公共快速充电桩。这些充电桩的经营者几乎无法控制用户的充电时间，而且不同的充电桩由于所处位置和站点类型不同，其利用率也差别巨大。简言之，这些充电桩网络与大型商业或工业设施完全不同，但每一个充电站却都在按照商业设施的标准缴纳电费。需量电费把系统容量成本转嫁到峰谷需求差别较大的用户身上，而且那些偶尔短时间需求猛增的用户（比如直流快速充电桩拥有者）会承担不合理的额外成本负担。为了避免这样的成本转移，系统应当通过销售电量，而不是额外的需量电费来回收容量成本。

　　对于适用于公共直流快速充电站的电费结构，不应该再为了回收配电线路和支付上游成本，收取高额的需量电费，应当适当减少或者直接去掉这一费用。如果必须对电动汽车收取需量电费，那么这些费用应跟随时间变化而有所变动，并反映特定时刻的实时系统成本，根据边际成本发送准确的价格信号。特定用户的需求成本，如变压器和架空引入线等的成本，应该通过固定收费形式回收。而电路成本应该以分时电价（ToU）形式回收，因为一些用户仅在个别时段需求较大，而将需求时间段不同的用户整合在一起，相当于分享了系统容量，这些用户应当享受到分享容量的成本节省。

　　最佳实践案例

　　为了推广有益于公共直流快速充电桩发展的商业环境，其适用的电费结构应具备如下特点：

　　根据时间变化改变用电价格的机制，如分时电价。理想情况下，这些按用电量计算的费用应能够回收全部或绝大部分能量和系统容量成本。 分时电价成本最高的时段应尽可能地与系统需求最高（或拥堵）的时段相一致。可以使用一种“附加费用”来回收配电容量成本，但仅适用于按照标准需求费率满足相同用量成本以外的附加成本，并且在理想情况下这种附加费用的设计应当允许用户通过调整需求而避免产生此类费用。

　　较低水平的固定费用，主要反映常规成本，如维护成本和记账成本等。

　　能够通过提供电网服务获得积分。

　　根据充电站的位置决定电价。例如，电力公司可以对安装于电网设施过量或利用率较低区域的公共直流快速充电桩收取较低的电价，从而提高已建基础设施的使用效率，并以较低成本新建电动汽车充电基础设施。

　　少量收取或者不收需量电费。在多数情况下，需量电费应该都是不必要的。需量电费的意义在于它们能够收回特定地点的电网连接成本，而不是配电线路、输电或发电等上游成本。

　　我们的分析证明，降低或取消公共直流快速充电桩商业市场的需量电费符合正确的电价设计原则，并有利于实现大规模推广汽车电气化的社会发展目标。对于公共直流快速充电桩电费结构来说，通过收取能量电费来回收包括发电、输电和配电等绝大部分的电力公司成本是合理的。这些电费并不需要把支持充电桩建设、运行的所有系统成本都回收回来。部分成本可以通过普通消费者电费账单得到合理回收，因为公共直流快速充电桩能够带来公共利益，如降低空气污染及为地方提供其他经济效益。

　　将公共快速充电视为社会发展目标

　　我们应该认识到，正如为司机提供方便的加油站设施是社会发展目标一样，为电动汽车公共充电服务供应商创造发展机遇同样应该被视为社会发展的目标之一。而他们理应能够通过提供有价值的服务，为用户提供并维护方便的充电设施而获取合理的利润。但现实情况并非如此。

　　另一种直接实现这一目标的方案是：在电费结构设计中，我们可以通过从对电动汽车驾驶者具有吸引力的价格设计入手，而不是以电力公司成本为基础进行计算。从消费者消费成本的角度出发，可以在合理范围内降低充电服务企业的利润率，然后将这个结果设置为公共直流快速充电桩拥有者的电费成本上限。其中，出现的收入缺口可能表现在该电费的潜在收入与服务实际成本之间的差值，而这个差值可以通过调整普通用户的电费成本（而不是成本加利润）来回收。这说明了电动汽车对电网带来的众多价值仍有待通过电费的形式得到承认，其中就包括提高可再生能源电网接入率这一无形但确实存在的价值。正如落基山研究所在2016年的报告《电动汽车作为一种分布式能源》中所阐述的，未来能够实现“智能充电”的电动汽车充电设施能够在消费电网能源的同时，为电网提供各种有价值的服务。圣地亚哥天然气和电力公司(SDG&E)和南加利福尼亚爱迪生电力公司(SCE)也认同这一观点并正在进行试点。

　　随着电动汽车用电费率设计水平的不断提高，我们应该设计更加精细的电费结构。如此，就可以实现更清晰地量化和补偿由电动汽车与电网交互而带来的各种价值。但目前，我们面临很多不同的情况：促进电动汽车更快地普及具有重大意义，电动汽车和远程信息处理技术等新兴科技不断涌现，以及当前电费结构阻碍直流快速充电桩发展。因此，我们需要设计出一种电费结构，既满足以上列举的各项标准，又能够在理论和实践中达成平衡，同时还要支持所建立的政策目标和设计原则。（Chris Nelder, 落基山研究所部门总监）