1. 引言
作为缓解能源危机、引领产业升级的新兴产业，新能源汽车备受重视。目前受限于购置成本高、续航里程短、充电设施不足等问题，尚未全面普及。十余年来，我国政府把发展新能源汽车作为调整能源结构、减少汽车尾气排放、推动汽车制造业转型升级的重要战略部署 [1] [2]，制定了一系列扶持和优惠政策。
在当前疫情全球大流行、世界经济危机、中美贸易摩擦的情况下，中共中央提出，加快新能源汽车充电桩、5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度 [3]。发展新能源汽车是推动新一轮科技革命和产业变革的重要力量，也是实现我国制造强国战略的重要举措。随着新能源汽车市场渗透率的不断提高，推动了充电设施的大规模建设。在投资新能源汽车充电设施项目时必然存在着更大的投资风险。
本文基于新基建建设背景，对新能源电动汽车现状调研和未来发展前景分析，将充电站分为专用充电站和公用充电站，构建电动汽车充电站投资效益分析模型，计算投资利润、成本回收期等，分析不同类型充电站的投资效益经济性，为新能源电动汽车充电设施项目决策提供辅助参考。
2. 新基建背景下新能源汽车充电设施发展现状及前景
2.1. 新能源汽车及充电设施发展现状
2019年我国新能源汽车销量达到120.6万辆，占车辆总体销量的4.7%。《新能源汽车产业发展规划(2021~2035年)》(征求意见稿)指出，至2025年，我国新能源汽车销量占比应至少达到总销量的20%；到2030年，新能源汽车销量应至少占当年汽车总销量的40%。
截止2020年1月底，我国已建成公共充电设施约53.1万台，私人充电设施约71.2万台。根据远景年新能源汽车计划保有量安排，至2025年，我国新能源乘用车保有量应达约2300万辆；该年销量应达约450万辆。
按照目前建设车桩比计算，每3.5辆新能源汽车应配备1个充电设施，我国仍需新建约530万台充电设施。如若考虑行业发展，提升车桩比比率，则所需新建充电站规模更大。作为新基建七大领域之一的新能源汽车的基础设施，目前因充电设施配置不足导致新能源汽车充电难，是制约我国新能源汽车发展的重要短板。
2.2. 新能源汽车及充电设施发展前景
受到新冠疫情及政策退坡的影响，新能源汽车行业举步维艰，销量连续数月下滑。《关于开展新能源汽车下乡活动的通知》，宣布2020年7月至12月开展新能源汽车下乡活动，以对我国新能源汽车行业发展和销量起到拉动作用。
一、二线城市新能源私家车受到老旧小区固定充电车位少、购车受限、新能源汽车续航里程短等因素的影响，居民选择新能源汽车的欲望不强烈。农村基本不存在这些问题。农村多为自建宅屋，自家停车、充电方便；农村电网与城市电网建设差距小，每户均可安装快/慢充；农村使用车辆单次行驶里程较短，“里程焦虑”问题不明显。
在当今移动互联网时代，“共享出行”改变了人们的出行方式，2019年中国网约车用户规模达到了3.39亿，以“共享出行”为契机，新能源汽车使用成本大大降低，“滴滴出行”现已拥有60万辆新能源汽车 [4]。可以预见，未来5~10年内，在新基建建设背景下，新能源汽车发展前景广阔。
3. 新能源汽车充电设施投资效益模型
3.1. 充电设施模型
本文基于新基建背景，在国内外相关理论研究成果 [5] [6] [7] [8] 基础上，通过调研归纳，7 kW慢充通常安装在商城、写字楼等场所的停车场，120 kW快充通常安装在风景景区、高速路段等场所的停车场 [9] [10] [11] [12]，方便即插即用。慢充用户的初始电量水平服从0.3~0.7的均匀分布；快充用户的初始电量水平服从0.3~0.4的均匀分布 [13] [14]，将充电站分为专用充电站和公用充电站，构建的模型主要分为建设成本计算模块、投资效益计算模块两个部分，其中：
1、建设成本计算模块：
从充电站本体建设投资计算(含充电桩、线路、供电设施及土建配套四个部分)和接入系统建设投资计算(含供电线路、接入系统设备两个部分)两个方面分别计算建设成本。
2、投资效益计算模块：
从投入成本、电价、贷款利率、折旧、补贴、服务收费、电量增效等几个方面，综合计算不同场景下投资效益，计算结果包括成本回收期、盈利周期、收益率等。
其中，服务收费，依据国务院办公厅《关于加快新能源汽车推广应用的指导意见》要求，按照“充换电收费可采取收取不高于用油成本费用、电池租赁等多种形式”的原则，充电服务价格计算模型如下：
纯电动汽车充电服务价格(单价) (元/kW·h) = 同车型燃油汽车每公里平均油耗(L/km) × 上一季度燃油平均单价(元/L)/纯电动汽车每公里耗电量(kW·h/km) × 折扣率
3.2. 相关参数设计
参数设计包括充电设施参数设计和运营场景参数设计两个部分。其中：
充电设施参数设计，主要从X城市现状充电设备、充电设施建设实际情况出发，明确充电设备功率、充电设备配比、充电与供电设备等相关参数，作为成本计算的基础。
运营场景参数设计，主要针对设备利用效率、购售电价、服务费、银行贷款利率、税收率、折旧以及其他经济效益计算所需常规参数，设计不同场景下相关计算参数。
4. 算例分析
4.1. 典型充电设施实例
以X城市J公交站充电桩(站)建设项目为例。该项目安装400 kVA欧式箱变一台，80 kW双枪交流充电桩4台，为晚上驻车时充电所需，60 kW单枪直流充电桩1台，为备用应急所需。项目总投资为89.3万元。前期共投放8辆比亚迪K8车型，长10米，配置8辆，续航280公里，充电290度。为J区域及周边村庄路线提供运营服务，白天运行，晚上充电。投资效益分析过程如下：
1) 充电站建设成本
根据电动汽车充电站设施接入配套电网建设规模，估算投资为89.3万元，运维人员2人，年成本12万元/人，设备运维成本按投资的6.2%考虑，J充电站建设及运营成本如表1所示：
Table 1. Construction and operation cost of J charging station unit: 10,000 yuan
表1. J充电站建设及运营成本 单位：万元
2) 充电站投资效益
实例中为计算方便，服务价格不考虑各地电费峰、谷、平差异，直接取除电费之外的营业服务费，暂定为专用充电站0.65元/kW，公用充电站0.70元/kW，实际中可根据差异调整。
本实例中未考虑贷款情况。税前服务年收入、年利润、资本金利润率及成本回收期如表2所示。
Table 2. Analysis results of bus station investment
表2. J公交站投资效益分析结果表
4.2. 公交车专用充电站投资效益
调研J、K、L、M四个专用充电站服务车辆(周车次)、周充电电量、运维人数等数据，计算投资效益结果如表3所示。
由表3分析结果可以看出，不同公交车专用充电站成本回收期差异较大。主要影响因素有税前服务年收入、运维成本和项目总投资。
税前服务年收入主要取决于服务车辆(或车次)，单次充电电量。对用公交专用站来说，服务车辆或车次，取决于该充电站运营的电动汽车车型、路线和配套充电桩功率。
Table 3. Analysis results of investment benefit of bus charging station
表3. 公交车专用充电站投资效益分析结果表
运维成本主要包括运维人工成本和设备运维成本。在充电站服务车辆小于10辆的情况下，年运维人员成本较高，占比超过税前服务年收入66%，成本回收期在10~15年之间。在充电站服务车辆大于10辆的情况下，成本回收期在8年左右。
在投资金额相近情况下，投资效益主要取决于运营的充电桩数量。如J、K公交站仅相差1台直流充电桩，由于J公交站投资的1台直流充电桩，仅用于应急充电，不参与日常充电服务，导致二者成本回收期差异较大。
4.3. 乘用车公用充电站投资效益
调研C、D、E、F四个公用充电站服务车辆(周车次)、周充电电量数据，应用软件计算投资效益结果如表4所示。
由表4分析结果可以看出，C、D、E、F四个公用充电站，在不考虑运维人工成本的条件下，其成本回收期差异仍然较大：有短期内即可回收成本的，也有利润微薄成本回收无望，以及严重亏损运营的。
公用充电站和公交专用充电站二者最大差异，公交专用充电站，充电车辆和充电次数相对稳定，基本是“一车一桩、一日一充”，且单次充电量较大，如L站充电量为129~178 kWh/次，M站充电量为154~206 kWh/次，且充电量最大值均出现在周日。
公用充电站，单次充电量较小，C、D、E、F四个公用站充电量为12.94~17.03 kWh/次。其中D、E公用站，均处于X城市市内，地理位置较好，充电频次较高，充电效益较好。C充电站处于郊区高速公路服务区，单次充电量最大，充电次数较小，效益微弱。F充电站由于8月底才投运，目前只开放了四个直流桩，另外四个直流桩四个交流桩暂未开放，且运营时间为6:00~18:00 (其它公用站为24小时营运)。
Table 4. Analysis results of investment benefit of current public charging stations for passenger cars
表4. 现状乘用车公用充电站投资效益分析结果表
5. 结语
在当前新基建背景下，随着新能源汽车市场渗透率的不断增加，给新能源汽车充电桩项目带来了新的投资契机。相应地，电网企业在投资新能源汽车充电桩项目时，更有必要对其投资效益风险进行评估。
本文在国内外相关理论研究成果基础上，通过调研归纳总结，构建了充电设施投资效益模型，并以专用充电站和公用充电站为算例，进行了不同场所充电设施的投资效益分析。分析评价结果，可以辅助市场风险评判，为新能源汽车充电设施项目投资决策提供参考。