在加速電動(dòng)汽車(chē)推廣和減緩溫室氣體排放的行動(dòng)中，公共直流快速充電樁（DCFC）將扮演重要角色。然而，想要開(kāi)發(fā)一個(gè)可行的公共直流快速充電樁網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商業(yè)模式，最主要的障礙是電力公司需量電費(fèi)，即在電度電費(fèi)本身以外，按照一個(gè)月內(nèi)用電峰值電價(jià)收取的專項(xiàng)費(fèi)用。
落基山研究所開(kāi)展的一項(xiàng)最新研究《EVgo車(chē)隊(duì)與費(fèi)率分析》對(duì)2016年期間充電基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商EVgo在加利福尼亞州共230個(gè)50千瓦直流電快速充電站的每一次充電過(guò)程進(jìn)行了研究分析。研究表明，根據(jù)具體電費(fèi)結(jié)構(gòu)和充電站使用情況（利用率），需量電費(fèi)可能占到一家充電站電力成本的90%以上。尤其對(duì)于尚未實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定利用率的新建充電設(shè)施而言，需量電費(fèi)更是一大挑戰(zhàn)。而且，這一問(wèn)題將會(huì)因下一代快速充電站的部署而更為復(fù)雜，因?yàn)橄乱淮焖俪潆娬局饕褂么蠊β手绷骺焖俪潆姌叮?50千瓦或更高）。
圖1展示的是一家位于加利福尼亞州北部的直流快速充電站每月的電量負(fù)荷情況，包括了每月銷(xiāo)售電量（單位千瓦時(shí)）和每月用電峰值需求（單位千瓦）。結(jié)果顯示：不同月份電力銷(xiāo)售量差別很大（最高達(dá)70%），但用電峰值需求的差別相對(duì)較?。?6%）。這一數(shù)據(jù)特征表明這座電站可能無(wú)法盈利，因?yàn)檫@些充電樁按照商業(yè)電費(fèi)結(jié)構(gòu)收費(fèi)，其中很大一部分來(lái)自波動(dòng)很小的需量電費(fèi)，而充電樁系統(tǒng)的收入?yún)s來(lái)自波動(dòng)很大的充電消費(fèi)。
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(wú)法實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)和充電基礎(chǔ)設(shè)施所構(gòu)建的生態(tài)系統(tǒng)的良性發(fā)展。要想實(shí)現(xiàn)汽車(chē)電氣化這一社會(huì)目標(biāo)，我們必須改進(jìn)這種狀況。
公共直流快速充電樁的電費(fèi)設(shè)計(jì)理論
電動(dòng)汽車(chē)作為用電負(fù)荷來(lái)源之一，直到近年才增長(zhǎng)到需要為其制定專門(mén)的費(fèi)率。因此，尚未出現(xiàn)專門(mén)針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的電費(fèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，尤其是在公共快速充電領(lǐng)域。但是，鑒于電動(dòng)汽車(chē)保有量有望持續(xù)增長(zhǎng)，而電動(dòng)汽車(chē)又具有獨(dú)特的充電特性，使得其對(duì)電力需求產(chǎn)生了重要影響，因此電動(dòng)汽車(chē)充電費(fèi)率的設(shè)計(jì)正受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注。
傳統(tǒng)需量電費(fèi)的設(shè)計(jì)對(duì)象是中小型商業(yè)用戶和工業(yè)用戶，而不是公共快速充電樁。這些充電樁的經(jīng)營(yíng)者幾乎無(wú)法控制用戶的充電時(shí)間，而且不同的充電樁由于所處位置和站點(diǎn)類(lèi)型不同，其利用率也差別巨大。簡(jiǎn)言之，這些充電樁網(wǎng)絡(luò)與大型商業(yè)或工業(yè)設(shè)施完全不同，但每一個(gè)充電站卻都在按照商業(yè)設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)繳納電費(fèi)。需量電費(fèi)把系統(tǒng)容量成本轉(zhuǎn)嫁到峰谷需求差別較大的用戶身上，而且那些偶爾短時(shí)間需求猛增的用戶（比如直流快速充電樁擁有者）會(huì)承擔(dān)不合理的額外成本負(fù)擔(dān)。為了避免這樣的成本轉(zhuǎn)移，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)通過(guò)銷(xiāo)售電量，而不是額外的需量電費(fèi)來(lái)回收容量成本。
對(duì)于適用于公共直流快速充電站的電費(fèi)結(jié)構(gòu)，不應(yīng)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(fèi)，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)減少或者直接去掉這一費(fèi)用。如果必須對(duì)電動(dòng)汽車(chē)收取需量電費(fèi)，那么這些費(fèi)用應(yīng)跟隨時(shí)間變化而有所變動(dòng)，并反映特定時(shí)刻的實(shí)時(shí)系統(tǒng)成本，根據(jù)邊際成本發(fā)送準(zhǔn)確的價(jià)格信號(hào)。特定用戶的需求成本，如變壓器和架空引入線等的成本，應(yīng)該通過(guò)固定收費(fèi)形式回收。而電路成本應(yīng)該以分時(shí)電價(jià)（ToU）形式回收，因?yàn)橐恍┯脩魞H在個(gè)別時(shí)段需求較大，而將需求時(shí)間段不同的用戶整合在一起，相當(dāng)于分享了系統(tǒng)容量，這些用戶應(yīng)當(dāng)享受到分享容量的成本節(jié)省。
最佳實(shí)踐案例
為了推廣有益于公共直流快速充電樁發(fā)展的商業(yè)環(huán)境，其適用的電費(fèi)結(jié)構(gòu)應(yīng)具備如下特點(diǎn)：
根據(jù)時(shí)間變化改變用電價(jià)格的機(jī)制，如分時(shí)電價(jià)。理想情況下，這些按用電量計(jì)算的費(fèi)用應(yīng)能夠回收全部或絕大部分能量和系統(tǒng)容量成本。 分時(shí)電價(jià)成本最高的時(shí)段應(yīng)盡可能地與系統(tǒng)需求最高（或擁堵）的時(shí)段相一致?？梢允褂靡环N“附加費(fèi)用”來(lái)回收配電容量成本，但僅適用于按照標(biāo)準(zhǔn)需求費(fèi)率滿足相同用量成本以外的附加成本，并且在理想情況下這種附加費(fèi)用的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)允許用戶通過(guò)調(diào)整需求而避免產(chǎn)生此類(lèi)費(fèi)用。
較低水平的固定費(fèi)用，主要反映常規(guī)成本，如維護(hù)成本和記賬成本等。
能夠通過(guò)提供電網(wǎng)服務(wù)獲得積分。
根據(jù)充電站的位置決定電價(jià)。例如，電力公司可以對(duì)安裝于電網(wǎng)設(shè)施過(guò)量或利用率較低區(qū)域的公共直流快速充電樁收取較低的電價(jià)，從而提高已建基礎(chǔ)設(shè)施的使用效率，并以較低成本新建電動(dòng)汽車(chē)充電基礎(chǔ)設(shè)施。
少量收取或者不收需量電費(fèi)。在多數(shù)情況下，需量電費(fèi)應(yīng)該都是不必要的。需量電費(fèi)的意義在于它們能夠收回特定地點(diǎn)的電網(wǎng)連接成本，而不是配電線路、輸電或發(fā)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(yè)市場(chǎng)的需量電費(fèi)符合正確的電價(jià)設(shè)計(jì)原則，并有利于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模推廣汽車(chē)電氣化的社會(huì)發(fā)展目標(biāo)。對(duì)于公共直流快速充電樁電費(fèi)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，通過(guò)收取能量電費(fèi)來(lái)回收包括發(fā)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(fèi)并不需要把支持充電樁建設(shè)、運(yùn)行的所有系統(tǒng)成本都回收回來(lái)。部分成本可以通過(guò)普通消費(fèi)者電費(fèi)賬單得到合理回收，因?yàn)楣仓绷骺焖俪潆姌赌軌驇?lái)公共利益，如降低空氣污染及為地方提供其他經(jīng)濟(jì)效益。
將公共快速充電視為社會(huì)發(fā)展目標(biāo)
我們應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，正如為司機(jī)提供方便的加油站設(shè)施是社會(huì)發(fā)展目標(biāo)一樣，為電動(dòng)汽車(chē)公共充電服務(wù)供應(yīng)商創(chuàng)造發(fā)展機(jī)遇同樣應(yīng)該被視為社會(huì)發(fā)展的目標(biāo)之一。而他們理應(yīng)能夠通過(guò)提供有價(jià)值的服務(wù)，為用戶提供并維護(hù)方便的充電設(shè)施而獲取合理的利潤(rùn)。但現(xiàn)實(shí)情況并非如此。
另一種直接實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的方案是：在電費(fèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，我們可以通過(guò)從對(duì)電動(dòng)汽車(chē)駕駛者具有吸引力的價(jià)格設(shè)計(jì)入手，而不是以電力公司成本為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算。從消費(fèi)者消費(fèi)成本的角度出發(fā)，可以在合理范圍內(nèi)降低充電服務(wù)企業(yè)的利潤(rùn)率，然后將這個(gè)結(jié)果設(shè)置為公共直流快速充電樁擁有者的電費(fèi)成本上限。其中，出現(xiàn)的收入缺口可能表現(xiàn)在該電費(fèi)的潛在收入與服務(wù)實(shí)際成本之間的差值，而這個(gè)差值可以通過(guò)調(diào)整普通用戶的電費(fèi)成本（而不是成本加利潤(rùn)）來(lái)回收。這說(shuō)明了電動(dòng)汽車(chē)對(duì)電網(wǎng)帶來(lái)的眾多價(jià)值仍有待通過(guò)電費(fèi)的形式得到承認(rèn)，其中就包括提高可再生能源電網(wǎng)接入率這一無(wú)形但確實(shí)存在的價(jià)值。正如落基山研究所在2016年的報(bào)告《電動(dòng)汽車(chē)作為一種分布式能源》中所闡述的，未來(lái)能夠?qū)崿F(xiàn)“智能充電”的電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)施能夠在消費(fèi)電網(wǎng)能源的同時(shí)，為電網(wǎng)提供各種有價(jià)值的服務(wù)。圣地亞哥天然氣和電力公司(SDG&E)和南加利福尼亞愛(ài)迪生電力公司(SCE)也認(rèn)同這一觀點(diǎn)并正在進(jìn)行試點(diǎn)。
隨著電動(dòng)汽車(chē)用電費(fèi)率設(shè)計(jì)水平的不斷提高，我們應(yīng)該設(shè)計(jì)更加精細(xì)的電費(fèi)結(jié)構(gòu)。如此，就可以實(shí)現(xiàn)更清晰地量化和補(bǔ)償由電動(dòng)汽車(chē)與電網(wǎng)交互而帶來(lái)的各種價(jià)值。但目前，我們面臨很多不同的情況：促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)更快地普及具有重大意義，電動(dòng)汽車(chē)和遠(yuǎn)程信息處理技術(shù)等新興科技不斷涌現(xiàn)，以及當(dāng)前電費(fèi)結(jié)構(gòu)阻礙直流快速充電樁發(fā)展。因此，我們需要設(shè)計(jì)出一種電費(fèi)結(jié)構(gòu)，既滿足以上列舉的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，又能夠在理論和實(shí)踐中達(dá)成平衡，同時(shí)還要支持所建立的政策目標(biāo)和設(shè)計(jì)原則。
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