需量電費會摧毀充電樁的商業模式嗎

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南方能源觀察

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Chris Nelder, 落基山研究所部門總監

在加速電動汽車推廣和減緩溫室氣體排放的行動中，公共直流快速充電樁（DCFC）將扮演重要角色。然而，想要開發一個可行的公共直流快速充電樁網路運營商業模式，最主要的障礙是電力公司需量電費，即在電度電費本身以外，按照一個月內用電峰值電價收取的專項費用。

落基山研究所開展的一項最新研究《EVgo車隊與費率分析》對2016年期間充電基礎設施供應商EVgo在加利福尼亞州共230個50千瓦直流電快速充電站的每一次充電過程進行了研究分析。研究表明，根據具體電費結構和充電站使用情況（利用率），需量電費可能佔到一家充電站電力成本的90%以上。尤其對於尚未實現穩定利用率的新建充電設施而言，需量電費更是一大挑戰。而且，這一問題將會因下一代快速充電站的部署而更為複雜，因為下一代快速充電站主要使用大功率直流快速充電樁（150千瓦或更高）。

圖1展示的是一家位於加利福尼亞州北部的直流快速充電站每月的電量負荷情況，包括了每月銷售電量（單位千瓦時）和每月用電峰值需求（單位千瓦）。結果顯示：不同月份電力銷售量差別很大（最高達70%），但用電峰值需求的差別相對較小（16%）。這一數據特徵表明這座電站可能無法盈利，因為這些充電樁按照商業電費結構收費，其中很大一部分來自波動很小的需量電費，而充電樁系統的收入卻來自波動很大的充電消費。

圖1：一家EVgo充電站每月能源用量和峰值需求

這種收入與成本的不匹配無法實現電動汽車和充電基礎設施所構建的生態系統的良性發展。要想實現汽車電氣化這一社會目標，我們必須改進這種狀況。

電動汽車作為用電負荷來源之一，直到近年才增長到需要為其制定專門的費率。因此，尚未出現專門針對電動汽車的電費結構設計，尤其是在公共快速充電領域。但是，鑒於電動汽車保有量有望持續增長，而電動汽車又具有獨特的充電特性，使得其對電力需求產生了重要影響，因此電動汽車充電費率的設計正受到越來越廣泛的關注。

傳統需量電費的設計對象是中小型商業用戶和工業用戶，而不是公共快速充電樁。這些充電樁的經營者幾乎無法控制用戶的充電時間，而且不同的充電樁由於所處位置和站點類型不同，其利用率也差別巨大。簡言之，這些充電樁網路與大型商業或工業設施完全不同，但每一個充電站卻都在按照商業設施的標準繳納電費。需量電費把系統容量成本轉嫁到峰谷需求差別較大的用戶身上，而且那些偶爾短時間需求猛增的用戶（比如直流快速充電樁擁有者）會承擔不合理的額外成本負擔。為了避免這樣的成本轉移，系統應當通過銷售電量，而不是額外的需量電費來回收容量成本。

對於適用於公共直流快速充電站的電費結構，不應該再為了回收配電線路和支付上游成本，收取高額的需量電費，應當適當減少或者直接去掉這一費用。如果必須對電動汽車收取需量電費，那麼這些費用應跟隨時間變化而有所變動，並反映特定時刻的實時系統成本，根據邊際成本發送準確的價格信號。特定用戶的需求成本，如變壓器和架空引入線等的成本，應該通過固定收費形式回收。而電路成本應該以分時電價（ToU）形式回收，因為一些用戶僅在個別時段需求較大，而將需求時間段不同的用戶整合在一起，相當於分享了系統容量，這些用戶應當享受到分享容量的成本節省。

為了推廣有益於公共直流快速充電樁發展的商業環境，其適用的電費結構應具備如下特點：

• 根據時間變化改變用電價格的機制，如分時電價。理想情況下，這些按用電量計算的費用應能夠回收全部或絕大部分能量和系統容量成本。 分時電價成本最高的時段應儘可能地與系統需求最高（或擁堵）的時段相一致。可以使用一種「附加費用」來回收配電容量成本，但僅適用於按照標準需求費率滿足相同用量成本以外的附加成本，並且在理想情況下這種附加費用的設計應當允許用戶通過調整需求而避免產生此類費用。

• 較低水平的固定費用，主要反映常規成本，如維護成本和記賬成本等。

• 能夠通過提供電網服務獲得積分。

• 根據充電站的位置決定電價。例如，電力公司可以對安裝於電網設施過量或利用率較低區域的公共直流快速充電樁收取較低的電價，從而提高已建基礎設施的使用效率，並以較低成本新建電動汽車充電基礎設施。

• 少量收取或者不收需量電費。在多數情況下，需量電費應該都是不必要的。需量電費的意義在於它們能夠收回特定地點的電網連接成本，而不是配電線路、輸電或發電等上游成本。

我們的分析證明，降低或取消公共直流快速充電樁商業市場的需量電費符合正確的電價設計原則，並有利於實現大規模推廣汽車電氣化的社會發展目標。對於公共直流快速充電樁電費結構來說，通過收取能量電費來回收包括發電、輸電和配電等絕大部分的電力公司成本是合理的。這些電費並不需要把支持充電樁建設、運行的所有系統成本都回收回來。部分成本可以通過普通消費者電費賬單得到合理回收，因為公共直流快速充電樁能夠帶來公共利益，如降低空氣污染及為地方提供其他經濟效益。

我們應該認識到，正如為司機提供方便的加油站設施是社會發展目標一樣，為電動汽車公共充電服務供應商創造發展機遇同樣應該被視為社會發展的目標之一。而他們理應能夠通過提供有價值的服務，為用戶提供並維護方便的充電設施而獲取合理的利潤。但現實情況並非如此。

另一種直接實現這一目標的方案是：在電費結構設計中，我們可以通過從對電動汽車駕駛者具有吸引力的價格設計入手，而不是以電力公司成本為基礎進行計算。從消費者消費成本的角度出發，可以在合理範圍內降低充電服務企業的利潤率，然後將這個結果設置為公共直流快速充電樁擁有者的電費成本上限。其中，出現的收入缺口可能表現在該電費的潛在收入與服務實際成本之間的差值，而這個差值可以通過調整普通用戶的電費成本（而不是成本加利潤）來回收。這說明了電動汽車對電網帶來的眾多價值仍有待通過電費的形式得到承認，其中就包括提高可再生能源電網接入率這一無形但確實存在的價值。正如落基山研究所在2016年的報告《電動汽車作為一種分散式能源》中所闡述的，未來能夠實現「智能充電」的電動汽車充電設施能夠在消費電網能源的同時，為電網提供各種有價值的服務。聖地亞哥天然氣和電力公司(SDG&E)和南加利福尼亞愛迪生電力公司(SCE)也認同這一觀點並正在進行試點。

隨著電動汽車用電費率設計水平的不斷提高，我們應該設計更加精細的電費結構。如此，就可以實現更清晰地量化和補償由電動汽車與電網交互而帶來的各種價值。但目前，我們面臨很多不同的情況：促進電動汽車更快地普及具有重大意義，電動汽車和遠程信息處理技術等新興科技不斷湧現，以及當前電費結構阻礙直流快速充電樁發展。因此，我們需要設計出一種電費結構，既滿足以上列舉的各項標準，又能夠在理論和實踐中達成平衡，同時還要支持所建立的政策目標和設計原則。