張中杰，張 琳

（山東建筑大學(xué) 管理工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250101，E-mail:zhanglin2007@sdjzu.edu.cn）

隨著能源和環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻，能源的生產(chǎn)和消費(fèi)都開始向低碳方向發(fā)展。電動汽車有著清潔、經(jīng)濟(jì)、無噪音的特點(diǎn)，成為城市發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的重點(diǎn)方向[1]，“中國制造 2025”也將電動汽車列為重點(diǎn)支持領(lǐng)域。《電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南（2015～2020年）》指出，到2020年要建成滿足全國500萬輛電動汽車充電需求的充電基礎(chǔ)設(shè)施。2015年，針對充電服務(wù)效率較低、充電市場混亂的情況，政府引入PPP模式，鼓勵社會資本參與充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，彌補(bǔ)政府在充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上的不足，以達(dá)到一個雙贏的局面。但社會資本方對充電基礎(chǔ)設(shè)施PPP項目投資十分謹(jǐn)慎，充電基礎(chǔ)設(shè)施的投資規(guī)模較大，收益方式和能力不確定，特別是收費(fèi)價格對于社會資本方是否參與充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)產(chǎn)生較大影響。如何根據(jù)充電基礎(chǔ)設(shè)施的成本效益確定合理的收益模型，進(jìn)而得出合理充電收費(fèi)價格，是電動汽車和充電基礎(chǔ)設(shè)施項目發(fā)展亟待解決的問題。

目前，國內(nèi)外許多學(xué)者已對充電基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營與定價研究有了一些寶貴的經(jīng)驗(yàn)。一是從充電各方參與者角度分析定價，史一煒等[3]從充電服務(wù)商角度，通過與充電用戶的博弈，確定充電定價策略。孫丙香等[4]分析了政府、用戶和充電基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營者利益關(guān)系，構(gòu)建了有關(guān)充電基礎(chǔ)設(shè)施充電電價的靜態(tài)非合作博弈模型，討論了充電如何定價才能滿足各方訴求；二是從不同需求情景角度分析定價，史樂峰等[5]利用公共定價理論、Stackelber博弈理論和情景分析法，建立了在不同需求情境下電動汽車充電設(shè)施定價模型，針對不同情景進(jìn)行定價機(jī)制分析。滕耘等[6]通過改變政府扶持力度，對電動汽車充電電價進(jìn)行量化分析，得到用戶可接受的電價區(qū)間。Ujjwal Datta等[7]考慮電動汽車充電高峰期和非高峰期的差異，建立高峰時段和非高峰時段的充電設(shè)施定價模型。Yutaka Motoaki等[8]從充電服務(wù)方與消費(fèi)者充電需求角度分析了充電服務(wù)免費(fèi)和不免費(fèi)對消費(fèi)者充電行為的變化；三是從新能源汽車與傳統(tǒng)汽車對比角度分析定價，路寬等[9]使用成本效益分析法，從消費(fèi)者效用角度分析電動汽車與傳統(tǒng)燃油汽車的價值，確立合理的充電定價區(qū)間。Romain Couillet等[10]分析了電動汽車與傳統(tǒng)燃油汽車之間的競爭因素，基于納什平衡建立了平衡博弈模型，對充電價格與充電需求量進(jìn)行了分析。

已有研究關(guān)于PPP模式下充電基礎(chǔ)設(shè)施的收費(fèi)定價研究較少，且鮮有從項目系統(tǒng)角度綜合對充電基礎(chǔ)設(shè)施定價因素進(jìn)行動態(tài)分析。因此，本文將綜合分析充電定價的影響因素，運(yùn)用系統(tǒng)動力學(xué)的方法建立充電基礎(chǔ)設(shè)施PPP項目充電定價模型，結(jié)合案例進(jìn)行了仿真模擬，從消費(fèi)者效用角度對仿真結(jié)果進(jìn)行分析為充電基礎(chǔ)設(shè)施PPP項目合理充電定價提出優(yōu)化建議。

1 系統(tǒng)動力學(xué)模型構(gòu)建

1.1 影響因素分析

充電基礎(chǔ)設(shè)施PPP項目通常包括3個利益相關(guān)者:政府、充電基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營者和電動汽車用戶。政府主要負(fù)責(zé)制定基礎(chǔ)設(shè)施PPP項目運(yùn)營規(guī)則，限制收費(fèi)價格，并為充電基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營者提供補(bǔ)貼；充電基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營者負(fù)責(zé)運(yùn)營充電基礎(chǔ)設(shè)施并收取充電服務(wù)費(fèi)，以滿足最低投資回報率，取得合理的收益；電動車用戶使用充電基礎(chǔ)設(shè)施來充電，并且支付相應(yīng)的充電服務(wù)費(fèi)。電動汽車充電設(shè)施的運(yùn)營形成了一個動態(tài)系統(tǒng)，包括建設(shè)成本、充電設(shè)備購置、充電價格、電動汽車供求等一系列因素。這些因素相互影響、相互制約，決定了充電價格的復(fù)雜性，本文使用系統(tǒng)動力學(xué)仿真對充電基礎(chǔ)設(shè)施PPP項目充電定價進(jìn)行分析。

1.1.1 現(xiàn)金流入系統(tǒng)

充電基礎(chǔ)設(shè)施PPP項目的收入主要涉及三類:

（1）充電服務(wù)收入B1。充電基礎(chǔ)設(shè)施PPP項目的充電收入由充電量、充電服務(wù)價格、特許經(jīng)營期決定[11]。充電服務(wù)收入是投資者的主要收入。

式中，Et為每年充電量；p為充電服務(wù)價格；t為特許經(jīng)營期年數(shù)。

（2）廣告收入 B2。在公共設(shè)施建設(shè)時，通常通過電視放映和展廳布置等動態(tài)方式植入相關(guān)廣告來增加盈利。

（3）政府補(bǔ)貼收入 B3。在充電基礎(chǔ)設(shè)施 PPP項目中，社會投資者僅通過用戶支付難以實(shí)現(xiàn)項目維持項目的投資回報。當(dāng)收入不足以償還投資和維持合理回報時，政府應(yīng)根據(jù)合同中的績效評估向經(jīng)營者提供生存能力差距資金，以保證私營部門的流動資金和正常運(yùn)營。依據(jù)《政府和社會資本合作項目財政承受能力論證指引》（財金[2015]21號）中提出的關(guān)于運(yùn)營補(bǔ)貼支出的計算公式，政府每年直接支付數(shù)額包括:社會資本方承擔(dān)的年均建設(shè)成本、年度運(yùn)營成本和合理利潤，再減去每年使用者付費(fèi)數(shù)額[12]。結(jié)合充電基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營方PPP項目實(shí)際情況，政府補(bǔ)貼收入計算公式如下:

式中，CCI為建造總成本；i為年度折現(xiàn)率；n為折現(xiàn)年數(shù)；i*為最低投資回報率；T為補(bǔ)貼年數(shù)；CCO為年經(jīng)營成本；α是政府補(bǔ)貼系數(shù)，根據(jù)項目績效評估結(jié)果決定。

綜上，總收入計算為:

1.1.2 現(xiàn)金流出系統(tǒng)

充電基礎(chǔ)設(shè)施PPP項目的現(xiàn)金流出主要包括建設(shè)成本和運(yùn)營成本兩部分。

（1）建設(shè)成本CCI。建設(shè)成本主要包括土地成本CL、設(shè)備成本CM、資金成本CE和其他建造費(fèi)用CC等。PPP模式下城市基礎(chǔ)設(shè)施用地，政府以劃撥土地或者土地作價入股投資項目，顯著降低了充電基礎(chǔ)設(shè)施投資者的土地成本；建設(shè)項目的資金成本由貸款資金與貸款利息兩部分組成，貸款資金記為CN，貸款利息記為CR；CM=CN+CR；分散的充電樁建設(shè)往往以單個充電樁進(jìn)行計價，成本為CEN，項目充電樁總數(shù)為N，則設(shè)備成本為:CE=CEN×N；就充電基礎(chǔ)設(shè)施而言，建造費(fèi)用包括充電業(yè)務(wù)用房建設(shè)成本、配電室和其他輔助建筑物建設(shè)成本。綜上，充電基礎(chǔ)設(shè)施PPP項目建設(shè)成本為:

（2）運(yùn)營成本CCO。充電基礎(chǔ)設(shè)施項目的運(yùn)營成本主要包括電費(fèi)CET、設(shè)備維修保養(yǎng)費(fèi)COP、員工工資福利費(fèi)CW等[8]。充電基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營方向電力部門購電，記充電量為Et，電力公司以p元/KWh的價格向充電基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營方售電，電費(fèi)為:CET=Et×p；每個員工的工資及福利費(fèi)記為CWN，員工總數(shù)記為S，故工資及福利費(fèi)為:CW=CWN×S；設(shè)備維修保養(yǎng)費(fèi)，是指充電基礎(chǔ)設(shè)施在日常運(yùn)行中維修和保養(yǎng)費(fèi)用。綜上，運(yùn)營成本為:

1.2 模型構(gòu)建

根據(jù)上述分析，結(jié)合項目年度折現(xiàn)率計算出項目的凈現(xiàn)值，形成項目收益定價系統(tǒng)。運(yùn)用系統(tǒng)動力學(xué)原理作出因果關(guān)系圖，如圖1所示。其中“+”表示正反饋、“-”表示負(fù)反饋。例如，“充電量→+充電服務(wù)收入→+總收入→+凈現(xiàn)值”是一條正反饋線路。即在其他條件不變情況下，隨著充電量增加，充電服務(wù)收入增加，總收入增加，項目凈現(xiàn)值增加。

圖1 充電基礎(chǔ)設(shè)施PPP項目充電定價因果關(guān)系圖

在因果關(guān)系圖的基礎(chǔ)上，結(jié)合各影響因素及系統(tǒng)特征與項目運(yùn)作流程，構(gòu)建充電基礎(chǔ)設(shè)施PPP項目系統(tǒng)動力學(xué)模型，繪制存量流量圖，如圖2所示。從項目經(jīng)濟(jì)評價角度，如果凈現(xiàn)值大于或等于 0，則認(rèn)為該充電基礎(chǔ)設(shè)施PPP項目可行，此時的充電服務(wù)價格對于該項目是合理的；而凈現(xiàn)值小于 0，則表示該充電定價不合理。

圖2 充電基礎(chǔ)設(shè)施PPP項目存量流量圖

2 案例分析

2.1 案例模擬

2016年安徽省某新能源汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施PPP項目一期工程投資26080萬元，其中貸款資金15000萬元。項目在2016年開始建設(shè)，特許經(jīng)營期為13年，其中建設(shè)期1年。依據(jù)項目可行性研究報告以及相應(yīng)案例等資料，得到項目運(yùn)營基本參數(shù)如表1、表2所示。

表1 充電基礎(chǔ)設(shè)施定價基本計算參數(shù)

表2 充電基礎(chǔ)設(shè)施計算參數(shù)（充電量）

2.2 定價分析

根據(jù)提供變量和定價分析模型，使用 Vensim軟件計算凈現(xiàn)值，結(jié)果如表3所示，得到最終凈現(xiàn)值為322.48萬元。因?yàn)閮衄F(xiàn)值高于0，表明充電基礎(chǔ)設(shè)施PPP項目對于經(jīng)濟(jì)評價上是可行的，此時充電收費(fèi)價格為1.430元/ KWh。

為了驗(yàn)證充電定價的合理性，現(xiàn)從消費(fèi)者角度進(jìn)行如下分析:對比消費(fèi)者選擇電動汽車與傳統(tǒng)燃油汽車的消費(fèi)者效用，當(dāng)使用電動汽車的綜合成本低于傳統(tǒng)燃油汽車時，從消費(fèi)者效用角度，此時充電定價為合理的。記購買和使用電動汽車的所產(chǎn)生的費(fèi)用記為現(xiàn)金流出，購買和使用燃油汽車產(chǎn)生的費(fèi)用記為現(xiàn)金流入，建立消費(fèi)者相對效用模型如下:

表3 凈現(xiàn)值模擬結(jié)果統(tǒng)計

式中，Q代表消費(fèi)者相對效用；CICT為傳統(tǒng)燃油汽車使用費(fèi)用；COCA為電動汽車使用費(fèi)用；Td為動態(tài)回收期；IRR為內(nèi)部收益率。

以比亞迪·秦電動汽車為例，2019年市場售價約為15萬元，每百公里耗電約為14KWh，國家及地方補(bǔ)貼共計 4.5萬元。同車型燃油車選擇比亞迪·秦燃油版，市場售價約8萬元，每百公里耗油約為8升。電動汽車與燃油車購車差價可計為2.5萬元，以年行駛1萬km為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測算。

經(jīng)過投資估算，得到不同充電電價時，消費(fèi)者相對效用分析情況如表4所示。根據(jù)凈現(xiàn)值分析表，可以得出消費(fèi)者可接受的充電價格上限約為 1.50元/KWh，即電動汽車充電價格小于1.50元/KWh，消費(fèi)者選擇電動汽車更加經(jīng)濟(jì)。隨著充電電價的下降，消費(fèi)者選擇電動汽車的相對效用增大。從而也驗(yàn)證了充電基礎(chǔ)設(shè)施 PPP項目充電收費(fèi)價格定為1.43元/KWh是合理的。

表4 消費(fèi)者相對效用分析表

3 模型的敏感性分析

在定價模型中，建設(shè)成本、運(yùn)營成本在總現(xiàn)金流出中變化較大，充電量在整個系統(tǒng)中不確定性較大，最低投資回報率是政府和社會資本方進(jìn)行定價博弈的重要對象，電價是影響充電定價的最直接因素。因此，本文選取充電量、建設(shè)成本、運(yùn)營成本、電價、最低投資回報率5個主要因素進(jìn)行敏感性分析。在敏感性分析中，每個因素的參數(shù)值變化從-20%調(diào)整到+20%，間隔為10%，保持其他變量不變，結(jié)果如表5所示。

表5 敏感性分析表

圖3 相關(guān)因素敏感性系數(shù)|SAFi|比較

從分析結(jié)果來看，充電基礎(chǔ)設(shè)施PPP項目定價對充電量和建設(shè)成本較敏感。當(dāng)充電量變化 10%時，定價變化0.068元/KWh，變化相對其他因素較為明顯。在充電基礎(chǔ)設(shè)施PPP項目中，保證充電量是降低充電價格的主要因素，充電量直接影響項目的經(jīng)營收入，在充電基礎(chǔ)設(shè)施項目投資決策時一定要綜合分析考慮當(dāng)?shù)爻潆娖嚢l(fā)展、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等狀況[13]，確保有足夠充電量。另外，當(dāng)建設(shè)成本變化10%時，定價變化在0.060元/KWh，充電定價對建設(shè)成本的變化較為敏感，在充電基礎(chǔ)設(shè)施PPP項目的特許協(xié)議中通常約定政府給予充電設(shè)施運(yùn)營方合理的可行性缺口補(bǔ)貼，來促進(jìn)充電基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營方盡快收回建設(shè)投資，因此政府給予充電基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營方一定補(bǔ)貼是必要的。

4 對策建議

（1）增加配套充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提高充電容量。目前，電動汽車普及率還比較低，充電基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模不盡完善，應(yīng)增加充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，可以提高充電量。充電量是影響充電定價的關(guān)鍵性因素，為了降低充電收費(fèi)價格，建議有條件的城市，因地制宜制定新能源汽車發(fā)展規(guī)劃，合理規(guī)劃充電基礎(chǔ)設(shè)施分布，提高充電基礎(chǔ)設(shè)施利用率，進(jìn)而增加充電容量。

（2）政府部門為新能源汽車項目提供必要的保障。充電基礎(chǔ)設(shè)施項目不僅規(guī)模較大，而且涉及新能源技術(shù)推廣，需要政府提供補(bǔ)貼、改善交通政策、鼓勵新能源汽車推廣等多措并舉[14]。例如，在電動汽車產(chǎn)業(yè)的早期發(fā)展階段，政府政策應(yīng)以財政補(bǔ)貼為重點(diǎn)，降低消費(fèi)者使用電動汽車成本，如直接為電動汽車提供購買補(bǔ)貼，并免除車輛購置稅等；隨著電動汽車的應(yīng)用增加，政府應(yīng)出臺相應(yīng)交通政策，方便電動汽車出行，提升消費(fèi)者的使用體驗(yàn)。政府多種措施結(jié)合起來，激勵用戶購買電動汽車，提高電動汽車的保有量和充電量，可以間接推動充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展，從而降低充電收費(fèi)價格。

（3）拓寬項目盈利渠道。在本文建立分析模型中，充電基礎(chǔ)設(shè)施PPP項目的收入除了主要的充電服務(wù)收入外，還有廣告收入、政府補(bǔ)貼收入。隨著項目規(guī)模的不斷擴(kuò)大，充電基礎(chǔ)設(shè)施經(jīng)營者可以通過拓寬盈利渠道來增加盈利收益。例如，充電基礎(chǔ)設(shè)施經(jīng)營者可以依靠充電基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營大數(shù)據(jù)，對新能源汽車充電時間、充電量等特征進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上為新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈上其他公司提供咨詢服務(wù)，進(jìn)而增加項目盈利能力，降低充電價格。

5 結(jié)語

科學(xué)、合理的充電基礎(chǔ)設(shè)施充電定價是電動汽車推廣、促進(jìn)新能源汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。本文的研究模型可以幫助充電基礎(chǔ)設(shè)施經(jīng)營者獲得合理的充電收費(fèi)價格，并確保他們在充電基礎(chǔ)設(shè)施PPP項目中獲得合理的項目收益。同時，充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與運(yùn)營涉及到多個產(chǎn)業(yè)，如電力的分配和調(diào)度、新能源車輛的制造等，仍需要長期和深入的探索，期望從整個產(chǎn)業(yè)鏈角度對充電基礎(chǔ)設(shè)施充電定價進(jìn)行分析。