純電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)

王 寧蔣 靜

（1.同濟(jì)大學(xué)汽車(chē)學(xué)院，上海 200092；2.同濟(jì)大學(xué)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化研究中心，上海 200092）

純電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)

王 寧1,2蔣 靜1,2

（1.同濟(jì)大學(xué)汽車(chē)學(xué)院，上海 200092；2.同濟(jì)大學(xué)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化研究中心，上海 200092）

以比亞迪E6、榮威E50、江淮iev3為研究對(duì)象，利用CRUISE仿真分析NEDC_LOW和上海兩種行駛工況下燃料消耗經(jīng)濟(jì)性，構(gòu)建基于購(gòu)置成本和使用成本的純電動(dòng)汽車(chē)消費(fèi)者擁有成本模型，分析純電動(dòng)汽車(chē)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，并與傳統(tǒng)汽油車(chē)進(jìn)行比較。

純電動(dòng)汽車(chē)；消費(fèi)者擁有成本；城市工況；技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)；CRUISE能耗仿真

1 引言

過(guò)高的成本是制約電動(dòng)汽車(chē)大規(guī)模商業(yè)化的一大瓶頸[1]。國(guó)內(nèi)外對(duì)電動(dòng)汽車(chē)相關(guān)的研究領(lǐng)域主要集中在技術(shù)穩(wěn)定性、可靠性及技術(shù)成本的發(fā)展趨勢(shì)、政策推動(dòng)機(jī)制及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略等方面[2-9]；政策方面的研究主要體現(xiàn)在社會(huì)影響和技術(shù)進(jìn)步的經(jīng)濟(jì)效益及相應(yīng)的購(gòu)置補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠及費(fèi)用減免等方面。

消費(fèi)者的購(gòu)置和使用成本是實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化的重要因素。本文以國(guó)內(nèi)3款典型純電動(dòng)汽車(chē)為研究對(duì)象，基于購(gòu)置成本和使用成本構(gòu)建純電動(dòng)汽車(chē)擁有成本模型，從技術(shù)特性出發(fā)，利用CRUISE仿真分析得到NEDC-LOW和上海兩種行駛工況下的使用成本，并研究基本情景、油價(jià)上漲情景、電池價(jià)格下降情景和油價(jià)上漲同時(shí)電池價(jià)格下降情景下純電動(dòng)汽車(chē)相對(duì)同級(jí)別燃油車(chē)的經(jīng)濟(jì)性。

2 純電動(dòng)汽車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性

2.1 整車(chē)結(jié)構(gòu)模型及基本參數(shù)

由于目前純電動(dòng)汽車(chē)還沒(méi)有大規(guī)模市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)，所以本文基于CRUISE仿真軟件進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性仿真建模，其仿真模型如圖1所示。本文選取3款具有代表性的純電動(dòng)汽車(chē)比亞迪e6、榮威E50和江淮iev3作為仿真車(chē)型，并選擇了與之在外形、結(jié)構(gòu)、尺寸方面相似的燃油車(chē)作為對(duì)比車(chē)型，整車(chē)基本參數(shù)見(jiàn)表1。

2.2 CRUISE能耗仿真結(jié)果

目前，評(píng)價(jià)整車(chē)性能的循環(huán)工況主要有NEDC、UDDS 和JA1015，由于不同國(guó)家和地區(qū)的道路交通和車(chē)輛狀況不同，所以不同國(guó)家具有不同的行駛工況，我國(guó)主要是以NEDC循環(huán)工況為主，它是我國(guó)和歐洲排放法規(guī)測(cè)試的主要典型工況之一。為了更接近國(guó)內(nèi)純電動(dòng)車(chē)道路交通使用情況，本研究除了采用NEDC工況外，還專(zhuān)門(mén)針對(duì)上海工況進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)。

由于3款車(chē)型中有1款車(chē)不能達(dá)到NEDC工況要求的最高車(chē)速，所以選擇與NEDC工況非常接近的NEDC_LOW循環(huán)工況（除去NEDC工況中市郊行駛部分）作為測(cè)試工況。NEDC_LOW工況由三個(gè)城市工況組成，行駛時(shí)間800s，最高車(chē)速50 km/h，行駛距離4.012km。上海工況由3個(gè)城市工況和1個(gè)市郊工況組成，行駛時(shí)間1160s，最高車(chē)速75km/h，行駛距離6.43km，車(chē)輛行駛工況如圖2所示。

通過(guò)CRUISE軟件仿真后得到各車(chē)型的百公里耗電量如圖3所示。從結(jié)果可以看出，NEDC_ LOW工況能耗與官方數(shù)據(jù)比較吻合，但上海工況由于加速、減速比較頻繁，能耗明顯升高。

3 純電動(dòng)汽車(chē)消費(fèi)者擁有成本

消費(fèi)者擁有成本是指在消費(fèi)者擁有及使用汽車(chē)過(guò)程中累計(jì)發(fā)生的經(jīng)濟(jì)成本，在本文中主要包括購(gòu)置成本和使用成本。

圖1 CRUISE純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)仿真模型

圖2 車(chē)輛行駛工況

表1 整車(chē)基本參數(shù)

圖3 純電動(dòng)汽車(chē)百公里耗電量

3.1 購(gòu)置成本

購(gòu)置成本包括整車(chē)售價(jià)、購(gòu)置稅和政府補(bǔ)貼。整車(chē)售價(jià)在2.1節(jié)中已給出。購(gòu)置稅的計(jì)稅價(jià)格中包含根據(jù)排量而不同的消費(fèi)稅，不包含17%的增值稅，若汽車(chē)按照制造商建議整車(chē)售價(jià)銷(xiāo)售，不考慮經(jīng)銷(xiāo)商折扣，汽車(chē)購(gòu)置稅額應(yīng)為：C購(gòu)置稅=（C整車(chē)售價(jià)-C政府補(bǔ)貼）×β購(gòu)置稅率/（1+17%）

根據(jù)我國(guó)相關(guān)法規(guī)[2]，通常取購(gòu)置稅率為10%。按2014年新能源汽車(chē)補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)純電動(dòng)乘用車(chē)?yán)m(xù)航里程R（單位：km）補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)為：若80≤R<150，每輛車(chē)補(bǔ)貼3.325萬(wàn)元；若150≤R<250，每輛車(chē)補(bǔ)貼4.75萬(wàn)元；若250≤R，每輛車(chē)補(bǔ)貼5.7萬(wàn)元。上海市對(duì)進(jìn)入上海市新能源汽車(chē)補(bǔ)貼目錄的車(chē)型給予每輛4萬(wàn)元的補(bǔ)助。深圳市施行與國(guó)家補(bǔ)貼政策1:1補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)。合肥市對(duì)私人購(gòu)買(mǎi)新能源乘用車(chē)每臺(tái)給予補(bǔ)貼1萬(wàn)元。本文假設(shè)選擇的新能源汽車(chē)都進(jìn)入了當(dāng)?shù)氐男履茉雌?chē)補(bǔ)貼目錄。各純電動(dòng)汽車(chē)購(gòu)置成本詳情見(jiàn)表2。

表2 純電動(dòng)汽車(chē)購(gòu)置成本詳情

表3 NEDC_LOW工況消費(fèi)者使用成本

表4 上海工況消費(fèi)者使用成本

3.2 使用成本

使用成本主要分為能耗費(fèi)用和車(chē)輛維護(hù)費(fèi)用以及可能出現(xiàn)的電池更換成本。

（1）在能耗費(fèi)用方面，上海市充電電價(jià)為0.617元/kWh，深圳市充電電價(jià)為0.68元/kWh，合肥市充電電價(jià)為0.5953元/kWh，假設(shè)純電動(dòng)汽車(chē)充電效率為85%。根據(jù)本文在搜狐網(wǎng)站上所做的調(diào)查（全國(guó)樣本2702）和在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步對(duì)車(chē)主進(jìn)行的調(diào)研，得出上海市消費(fèi)者日均行駛里程為40km，年均行駛14400km（假設(shè)每年行駛360天）；深圳市消費(fèi)者日均行駛里程為35km，年均行駛12600km；合肥市消費(fèi)者日均行駛里程為25km，年均行駛9000km。

（2）在車(chē)輛維護(hù)費(fèi)用方面，主要包括車(chē)輛維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)、車(chē)輛維修費(fèi)、保險(xiǎn)費(fèi)、養(yǎng)路費(fèi)等，純電動(dòng)汽車(chē)年檢保養(yǎng)費(fèi)用約為每100km/6.16元，普通車(chē)輛為每100km/14元[4]。

（3）在電池更換成本方面，根據(jù)Topology Research Institute[5]報(bào)告顯示，目前鋰離子電池價(jià)格為4529元/kWh，電池循環(huán)充電次數(shù)為2000次左右，本文取電池循環(huán)充電次數(shù)為2000次。

圖4 上海市純電動(dòng)汽車(chē)消費(fèi)者擁有成本（1國(guó)家補(bǔ)貼，2國(guó)家+地方雙重補(bǔ)貼）

圖5 深圳市純電動(dòng)汽車(chē)消費(fèi)者擁有成本（1國(guó)家補(bǔ)貼，2國(guó)家+地方雙重補(bǔ)貼）

圖6 合肥市純電動(dòng)汽車(chē)消費(fèi)者擁有成本（1國(guó)家補(bǔ)貼，2國(guó)家+地方雙重補(bǔ)貼）

根據(jù)2013年商務(wù)部公布的《機(jī)動(dòng)車(chē)強(qiáng)制報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定》[6]，自2013年5月1日起，乘用車(chē)沒(méi)有明確的報(bào)廢時(shí)限。但多數(shù)消費(fèi)者在使用15年后會(huì)考慮更換車(chē)輛，本文假設(shè)純電動(dòng)汽車(chē)和燃油車(chē)的名義壽命周期為15年。

4 純電動(dòng)汽車(chē)經(jīng)濟(jì)效益

從消費(fèi)者角度分析，純電動(dòng)汽車(chē)消費(fèi)者擁有成本包括購(gòu)置成本和使用成本。購(gòu)置成本是固定成本，包括整車(chē)售價(jià)、購(gòu)置稅和政府補(bǔ)貼；使用成本是累計(jì)使用時(shí)間、累計(jì)行駛里程等相關(guān)的變動(dòng)成本，包括能耗費(fèi)用和車(chē)輛維護(hù)費(fèi)用以及可能出現(xiàn)的電池更換成本。根據(jù)分析得到純電動(dòng)汽車(chē)消費(fèi)者擁有成本公式：

C全生命周期成本= C整車(chē)售價(jià)+C購(gòu)置稅-C政府補(bǔ)貼+C能耗費(fèi)用+

C車(chē)輛維護(hù)費(fèi)用+C電池更換成本

雖然純電動(dòng)汽車(chē)購(gòu)置成本會(huì)高于燃油車(chē)，但是消費(fèi)者仍然能夠通過(guò)車(chē)輛使用階段的能耗成本節(jié)約來(lái)得到一定的經(jīng)濟(jì)收益。

根據(jù)目前新能源汽車(chē)的發(fā)展，本文定義了4種情景。（1）基本情景：油價(jià)為每升7.78元，電池價(jià)格為每1kWh 4529元；（2）油價(jià)上漲情景：在基本情景的基礎(chǔ)上，統(tǒng)計(jì)了93#汽油從1998年到2011年的變化，計(jì)算得到油價(jià)年均增長(zhǎng)速度為9.7%，故假設(shè)15年內(nèi)油價(jià)每年上漲10%；（3）電池價(jià)格下降情景：在基本情景的基礎(chǔ)上，根據(jù)日本新能源產(chǎn)業(yè)計(jì)算綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）對(duì)1995年到2010年的鋰離子電池價(jià)格進(jìn)行調(diào)查顯示，鋰離子電池價(jià)格將以每年11%的速度下降，故假設(shè)15年內(nèi)電池價(jià)格每年下降10%；（4）油價(jià)上漲同時(shí)電池價(jià)格下降情景：油價(jià)每年上漲10%，同時(shí)電池價(jià)格每年下降10%。

從圖4可知，基本情景下由于初始購(gòu)置成本過(guò)高，純電動(dòng)汽車(chē)沒(méi)有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；油價(jià)每年上漲10%時(shí)江淮iev3在第12-14年體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益，而電池價(jià)格下降相比油價(jià)上漲對(duì)擁有成本的敏感性要低，僅江淮iev3在雙重補(bǔ)貼條件下可體現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)力；油價(jià)上漲和電池下降情景是最有利的情景，不僅江淮iev3可以顯示經(jīng)濟(jì)效益，榮威E50也可以在第14年體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性。從圖5可知，純電動(dòng)汽車(chē)在深圳使用時(shí)，3款純電動(dòng)汽車(chē)不用更換電池，所以電池下降情景及油價(jià)上漲和電池下降情景分別與基本情景、油價(jià)上漲情景相同。由于深圳政府補(bǔ)貼較多，基本情景中，榮威E50在第12年體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益，而江淮iev3購(gòu)置成本和使用成本都低于燃油車(chē)，因此經(jīng)濟(jì)性更明顯；油價(jià)上漲情景中，3款車(chē)都可以體現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。從圖6可知，由于合肥市地方補(bǔ)貼比較少，加之合肥市消費(fèi)者日均行駛里程較小，純電動(dòng)汽車(chē)使用經(jīng)濟(jì)性不明顯，基本情景中純電動(dòng)汽車(chē)沒(méi)有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，油價(jià)上漲情景中江淮iev3在第11年體現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)力。

5 結(jié)論

本文從技術(shù)經(jīng)濟(jì)性角度，基于NEDC_LOW和上海兩種行駛工況下的CRUISE能耗仿真，分析了基本情景、油價(jià)上漲情景、電池價(jià)格下降情景及油價(jià)上漲同時(shí)電池價(jià)格下降情景下上海、深圳、合肥3個(gè)典型新能源汽車(chē)示范城市的純電動(dòng)汽車(chē)消費(fèi)者擁有成本，結(jié)果表明如下。

（1）電池較高的成本是影響目前消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)和使用的關(guān)鍵阻礙因素，也是制約電動(dòng)汽車(chē)商業(yè)化普及的關(guān)鍵瓶頸之一，電池成本的貢獻(xiàn)直接影響其經(jīng)濟(jì)效益的體現(xiàn)。

（2）油價(jià)上漲是非常關(guān)鍵的影響因素，一方面直接影響了純電動(dòng)汽車(chē)在使用成本方面的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，另一方面也直接影響了購(gòu)車(chē)補(bǔ)貼政策標(biāo)準(zhǔn)的制定，購(gòu)車(chē)補(bǔ)貼的標(biāo)準(zhǔn)可以隨著油價(jià)上漲速度的不同進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

（3）目前的政府補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)對(duì)提高純電動(dòng)汽車(chē)經(jīng)濟(jì)性具有明顯的作用，隨著電池價(jià)格和整車(chē)購(gòu)置成本的降低、油價(jià)的上漲，政府補(bǔ)貼可以適當(dāng)減少。

（4）消費(fèi)者擁有成本對(duì)油價(jià)每年上漲10%的敏感性相比電池價(jià)格每年下降10%更明顯，油價(jià)上漲情景中，江淮iev3、榮威E50、比亞迪e6在深圳使用時(shí)都能體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。

（5）針對(duì)上海這類(lèi)純電動(dòng)汽車(chē)使用成本較高的城市，保持現(xiàn)有的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)至少5年以上，在上海地區(qū)使用榮威E50，須有國(guó)家和地方雙重補(bǔ)貼、油價(jià)上漲和電池價(jià)格下降三者同時(shí)激勵(lì)條件，才會(huì)體現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)，因此建議可引進(jìn)部分江淮iev3，以降低初始購(gòu)置成本，提升純電動(dòng)汽車(chē)在上海地區(qū)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

（6）針對(duì)合肥這類(lèi)日均行駛里程較小的城市，建議購(gòu)買(mǎi)售價(jià)不超過(guò)15萬(wàn)元的車(chē)型，同時(shí)售價(jià)超過(guò)30萬(wàn)元的車(chē)型經(jīng)濟(jì)性不高，不建議購(gòu)買(mǎi)。

[1] 李哲, 盧蘭光, 歐陽(yáng)明高. 純電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)化的成本障礙與產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)策[J]. 徐州師范大學(xué)學(xué)報(bào): 哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版, 2011, 37(1): 155-158.

[2] 中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院令[2000]294號(hào). 中華人民共和國(guó)車(chē)輛購(gòu)置稅暫行條例[S]. 2000.

[3] 趙潔. 基于Advisor建模的插電式混合動(dòng)力汽車(chē)消費(fèi)者擁有成本分析[D]. 上海: 同濟(jì)大學(xué), 2012.

[4] Topology Research Institute. Lithium-ion Battery Information – Leading Power Future[R]. 2011.

[5] 中國(guó)人民共和國(guó)國(guó)家商務(wù)部,發(fā)改委,公安部,環(huán)境保護(hù)部.機(jī)動(dòng)車(chē)強(qiáng)制報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定[S]. 2012.

Pure Electric Vehicle Technical and Economic Evaluation

Wang Ning1,2, Jiang Jing1,2
(1. School of Automotive Study, Tongji University, Shanghai 200092; 2. Center for Automotive Study, Tongji University, Shanghai 200092)

The author takes BYD E6, ROEWE E50, JAC iev3 as the research object under the two kinds of driving cycles NEDC_LOW and Shanghai, simulates the fuel consumption and economy by using CRUISE, establishes pure electric vehicle consumer ownership costs model, analyses competition capability of pure electric vehicle and compares with traditional petrolic vehicle.

pure electric vehicle, consumer ownership cost, city driving cycle, technical and economic evaluation, CRUISE fuel consumption simulation

F407.2

：A

10.3772/j.issn.1674-1544.2014.05.008

王寧*（1977- ），男，同濟(jì)大學(xué)副教授，研究方向：消費(fèi)者行為與新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化；蔣靜（1990- ），女，碩士，研究方向：新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化。

國(guó)際合作項(xiàng)目“基于城市工況運(yùn)行的電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)研究”（2011DFB80100）；國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題“電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)預(yù)測(cè)及決策支持應(yīng)用示范”（2013BAG06B04）。

2014年6月18日。