李國慶　張家浩　林楨雨　翁利國　許晗　羅曼

摘要：目前，低碳經(jīng)濟(jì)已經(jīng)逐步成為我們國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主旋律，新能源汽車充電樁建設(shè)作為“新基建”國家戰(zhàn)略的七大領(lǐng)域之一，現(xiàn)有新能源汽車充電樁管理尚存一些痛點(diǎn)，該文基于對現(xiàn)有新能源汽車充電樁管理存在的問題的分析，提出了一種利用聯(lián)盟鏈技術(shù)對新能源汽車充電樁網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理的商業(yè)模式。利用SWOT模型分析了聯(lián)盟鏈技術(shù)應(yīng)用于新能源汽車充電樁管理的可行性。

關(guān)鍵詞：聯(lián)盟鏈;新能源汽車充電樁管理;SWOT模型分析

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）07-0252-04

Abstract： Nowadays， the low-carbon economy has gradually become the main melody of our nation's economic development， new energy car battery pile construction as a national strategy of "new construction"， one of seven areas existing some problems exist in management of new energy automobile charging pile， this paper based on the existing problems in management of new energy car battery pile analysis， this paper proposes a by using technology of new energy car battery pile league chain network management business model. SWOT model is used to analyze the feasibility of consortium blockchain in new energy vehicle charging pile management.

Key words： consortium blockchain; EV charging pile management; SWOT analysis model

1 背景

隨著新能源汽車的普及和國家大力發(fā)展新能源汽車的政策，用戶對充電樁的需求進(jìn)一步增加，充電樁的分布式特性給電網(wǎng)對于充電樁網(wǎng)絡(luò)的集中管理帶來了挑戰(zhàn)。在國家政策方面，一方面國家提出的新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)（新基建）國家戰(zhàn)略大力發(fā)展的七大科技領(lǐng)域中包含新能源汽車充電樁的建設(shè)[1]。另一方面，國家互聯(lián)網(wǎng)信息辦公室在2019年出臺了《區(qū)塊鏈信息服務(wù)管理規(guī)定》，這為開展區(qū)塊鏈信息服務(wù)提供了法律法規(guī)依據(jù)[2]。

在新能源汽車及其充電樁規(guī)模方面，據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2020年6月底，全國各類充電樁保有量達(dá)132.2萬個(gè)，其中公共充電樁數(shù)量高達(dá)55.8萬個(gè)，位居全球首位[3]。隨著新能源汽車和充電基礎(chǔ)設(shè)施市場的不斷擴(kuò)大和國家大力發(fā)展新能源汽車的政策，預(yù)計(jì)五年內(nèi)此新能源汽車數(shù)量還將翻一番。

在新能源汽車充電樁市場運(yùn)營方面，現(xiàn)有充電樁投資主體包括電網(wǎng)公司、民營企業(yè)等眾多實(shí)體，建設(shè)有滴滴小桔、車聯(lián)網(wǎng)和阿里螞蟻充電等自營平臺，造成同一地區(qū)的充電樁管理平臺不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)不互通?，F(xiàn)有充電交易App存在漏洞，部分用戶惡意注冊賬號進(jìn)行充電交易導(dǎo)致充電交易出現(xiàn)呆壞賬，造成充電樁供應(yīng)商的經(jīng)濟(jì)損失。新能源汽車充電電價(jià)無統(tǒng)一定價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，不同充電樁供應(yīng)商充電電價(jià)差異大，部分供應(yīng)商制定很低的電價(jià)導(dǎo)致惡性競爭。故障充電樁無法及時(shí)得到維修維護(hù)導(dǎo)致充電樁利用率降低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，因?yàn)槌潆姌斗植疾痪?、選址不科學(xué)，充電樁利用率普遍不足15%，這不但導(dǎo)致了充電樁行業(yè)盈利難、風(fēng)險(xiǎn)較高。

綜上所述，在一系列政策的大力支持下，新能源汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，新能源汽車用戶數(shù)量與日俱增，而新能源汽車充電樁作為新能源汽車的充電基礎(chǔ)設(shè)施，其各供應(yīng)商間缺乏信任導(dǎo)致管理平臺不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)不互通等問題，對于新能源汽車用戶而言，不統(tǒng)一的管理平臺造成了在選擇適合自己的充電樁時(shí)的諸多困難。對于運(yùn)營充電樁管理平臺的實(shí)體企業(yè)而言，充電樁建設(shè)不完善和管理平臺不統(tǒng)一，會(huì)嚴(yán)重影響整個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

2 新能源汽車充電樁市場運(yùn)營現(xiàn)狀

2.1 新能源汽車充電樁管理平臺不統(tǒng)一

現(xiàn)有充電樁投資主體包括電網(wǎng)公司、民營企業(yè)等眾多實(shí)體，建設(shè)多個(gè)自營平臺，造成同一地區(qū)的充電樁管理平臺不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)不互通。如圖1所示，圖中顏色代表不同的充電樁運(yùn)營公司，圓圈大小代表充電量的大小。

2.2 新能源汽車充電電價(jià)缺乏市場管控

新能源汽車充電樁管理平臺的不統(tǒng)一導(dǎo)致交易數(shù)據(jù)不互通，進(jìn)而導(dǎo)致了充電價(jià)格不透明。新能源汽車充電電價(jià)無統(tǒng)一定價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，不同充電樁供應(yīng)商充電電價(jià)差異大，部分供應(yīng)商制定很低的電價(jià)導(dǎo)致惡性競爭。

通過對杭州市某區(qū)現(xiàn)有充電樁供應(yīng)商的新能源汽車充電交易價(jià)格機(jī)制的初步調(diào)研，發(fā)現(xiàn)目前新能源汽車充電價(jià)格機(jī)制較為單一，大部分充電樁供應(yīng)商采取全時(shí)段統(tǒng)一電價(jià)，個(gè)別公司采取設(shè)定分時(shí)段充電價(jià)格的價(jià)格機(jī)制。杭州市某區(qū)各充電站充電價(jià)格機(jī)制如圖2所示，其中圖標(biāo)大小表示該充電站充電樁數(shù)量，均為全時(shí)段統(tǒng)一價(jià)。

杭州特來電新能源有限公司采取分時(shí)段計(jì)費(fèi)收費(fèi)機(jī)制。然而，杭州特來電新能源公司部分新能源汽車充電站采取分時(shí)段計(jì)費(fèi)收費(fèi)機(jī)制如圖3所示。

2.3 新能源汽車充電交易數(shù)據(jù)存在安全風(fēng)險(xiǎn)

當(dāng)前充電樁管理采取的是集中式的能源交易模式，這種集中式交易模式中，中心節(jié)點(diǎn)容易受到集中式的惡意攻擊，進(jìn)而造成單個(gè)節(jié)點(diǎn)失效，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失。如此，客戶的個(gè)人隱私信息可能被充電樁采集的數(shù)據(jù)所泄露，數(shù)據(jù)中心的存儲數(shù)據(jù)可能會(huì)被惡意篡改，導(dǎo)致嚴(yán)重的后果[4]。

根據(jù)某充電交易平臺調(diào)研，部分現(xiàn)有充電交易App，如某平臺充電交易App存在漏洞，部分用戶惡意注冊賬號進(jìn)行充電交易導(dǎo)致充電交易出現(xiàn)呆壞賬等問題，造成充電樁供應(yīng)商的經(jīng)濟(jì)損失，充電交易安全無法保障。

2.4 新能源汽車無序充電造成電網(wǎng)資源浪費(fèi)

針對2020年下半年某14天內(nèi)的共94733條用戶充電交易記錄數(shù)據(jù)分析了交易開始時(shí)間在一天內(nèi)的時(shí)間分布以及每時(shí)段的平均充電時(shí)長。

如圖4所示，從充電交易開始時(shí)間的分布來看，大部分交易在白天時(shí)段開始，0點(diǎn)至8點(diǎn)的交易數(shù)量較少;從平均充電時(shí)長的角度來看，夜間的平均充電時(shí)長比白天的長。對于電網(wǎng)負(fù)荷而言，白天負(fù)荷較大，應(yīng)加大對充電用戶的行為引導(dǎo)力度，使用戶更多在電網(wǎng)負(fù)荷較小的夜間進(jìn)行新能源汽車充電。用戶充電行為習(xí)慣缺乏引導(dǎo)，具有較大的隨機(jī)性，不利于維持電網(wǎng)負(fù)荷的穩(wěn)定性。

2020年上半年杭州市某區(qū)充電站日均充電量直方圖如圖5所示，其中71%的充電站的單樁日均充電量在0-100 kWh區(qū)間內(nèi)，但部分充電站單樁日均充電量高達(dá)800 kWh，各充電站充電設(shè)備利用率分布不平衡。

如圖6所示，2019年大部分充電站單樁利用率不高于20%，大部分充電站年充電交易金額不高于65萬元。由于充電樁利用率難以提高，導(dǎo)致總充電交易收益無法提高。

2.5 國內(nèi)新能源汽車充電樁管理商業(yè)模式研究現(xiàn)狀

文獻(xiàn)[5]中梳理了當(dāng)前國內(nèi)新能源汽車充電樁管理商業(yè)模式的現(xiàn)狀，如表1所示。由表可知，任何互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式均不可避免與電網(wǎng)公司的合作，這是因?yàn)殡娋W(wǎng)公司提供的電力支持是充電系統(tǒng)的剛性需求。然而電網(wǎng)公司的商業(yè)模式是與新能源汽車制造商、充電設(shè)施制造商在關(guān)鍵技術(shù)上進(jìn)行合作，采購其相關(guān)產(chǎn)品，打造自己的充電系統(tǒng)，通過收取用戶基本的電費(fèi)與服務(wù)費(fèi)來賺得部分零售商品利潤，這種商業(yè)模式在收入方式上相對單一。

當(dāng)前電網(wǎng)公司這種依靠充電費(fèi)用盈利的傳統(tǒng)商業(yè)模式是不具有發(fā)展前景的，互聯(lián)網(wǎng)為充電系統(tǒng)的商業(yè)模式上的拓展提供了很好的平臺，拓寬充電服務(wù)是未來充電系統(tǒng)商業(yè)模式研究的大方向。

3 基于聯(lián)盟鏈技術(shù)的新能源汽車充電樁管理

區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N公開透明、不可篡改、可追溯的分布式數(shù)據(jù)庫記賬技術(shù)，按照時(shí)間序列將加密數(shù)據(jù)區(qū)塊以鏈條方式組合成特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，利用分布式節(jié)點(diǎn)共識算法生成和更新區(qū)塊，確保區(qū)塊信息的完整性、連續(xù)性和一致性，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證、傳輸和存儲，是點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)、密碼學(xué)技術(shù)、共識機(jī)制等多項(xiàng)現(xiàn)有技術(shù)的融合創(chuàng)新。

區(qū)塊鏈平臺可按系統(tǒng)是否具有節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)入機(jī)制分為公有鏈、私有鏈和聯(lián)盟鏈三類[6]。其中，私有鏈?zhǔn)怯伤饺丝刂频木W(wǎng)絡(luò)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，弱化了區(qū)塊鏈去中心化、分布式等主要特征，僅能認(rèn)為其是廣義上的區(qū)塊鏈;公有鏈面向公共網(wǎng)絡(luò)開放，所有人員均可訪問以及通過區(qū)塊節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理[7]。然而，聯(lián)盟鏈可以設(shè)置登錄訪問權(quán)限，信息處理功能和拓展性也比較強(qiáng)。相比于公有鏈和私有鏈，聯(lián)盟鏈具備多機(jī)構(gòu)協(xié)助的靈活性與可操作性，較為適合新能源汽車交易數(shù)據(jù)管理這個(gè)場景的網(wǎng)絡(luò)框架搭建。

如圖7所示，根據(jù)功能不同將基于聯(lián)盟鏈的新能源汽車充電樁管理架構(gòu)劃分為數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識層、合約層、應(yīng)用層五個(gè)層次。

4 SWOT模型分析

SWOT分析模型也被稱為 SWOT 分析法，它從企業(yè)所面臨的內(nèi)外部競爭環(huán)境角度，結(jié)合其掌握的優(yōu)質(zhì)資源，來找到企業(yè)所面臨的優(yōu)勢（Strengths），劣勢（Weakness），機(jī)會(huì)（Opportunities）和威脅（Threats），為企業(yè)制定更科學(xué)合理的戰(zhàn)略決策，提供有效的指導(dǎo)與幫助[8]。

4.1 機(jī)會(huì)（Opportunities）

1）國家政策層面大力支持發(fā)展區(qū)塊鏈技術(shù)。一方面，國家提出的新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)（新基建）國家戰(zhàn)略大力發(fā)展的七大科技領(lǐng)域中包含新能源汽車充電樁的建設(shè)[1]。另一方面，國家互聯(lián)網(wǎng)信息辦公室在2019年出臺了《區(qū)塊鏈信息服務(wù)管理規(guī)定》，這為開展區(qū)塊鏈信息服務(wù)提供了法律法規(guī)依據(jù)[2]。

2）區(qū)塊鏈技術(shù)開始應(yīng)用于各行各業(yè)。據(jù)現(xiàn)有的公開數(shù)據(jù)顯示，以區(qū)塊鏈為主營業(yè)務(wù)的我國公司數(shù)量已經(jīng)超過了500家，在全球所有與區(qū)塊鏈相關(guān)專利申請中，中國向世界知識產(chǎn)權(quán)組織申請的區(qū)塊鏈相關(guān)專利占了50%以上[9]。

3）新能源汽車用戶數(shù)量不斷增加，充電樁是新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)保障，潛在用戶爆發(fā)式增長，市場發(fā)展形勢大好。隨著新能源汽車和充電基礎(chǔ)設(shè)施市場的不斷擴(kuò)大和國家大力發(fā)展新能源汽車的政策，新能源汽車用戶數(shù)量不斷增加，新能源汽車成為發(fā)展大趨勢，充電樁潛在用戶爆發(fā)式增長，提高充電樁網(wǎng)絡(luò)的管理能力可更好解決用戶隨之提高的新能源汽車充電服務(wù)需求。

4.2 威脅（Threats）

1）區(qū)塊鏈技術(shù)在能源領(lǐng)域尚缺少相關(guān)法律監(jiān)管。目前區(qū)塊鏈技術(shù)在能源領(lǐng)域的應(yīng)用還缺乏相應(yīng)的法律法規(guī)的監(jiān)管，缺乏統(tǒng)一的行業(yè)管理標(biāo)準(zhǔn)，因此存在著一定的監(jiān)管風(fēng)險(xiǎn)。

2）充電樁供應(yīng)商數(shù)量眾多，市場競爭日趨激烈。各充電樁供應(yīng)商采用各式各樣的商業(yè)模式吸引用戶，市場競爭日趨激烈。

4.3 優(yōu)勢（Strengths）

1）品牌優(yōu)勢。國家電網(wǎng)公司擁有良好的品牌形象，較高的品牌知名度。由國家電網(wǎng)主導(dǎo)的基于區(qū)塊鏈技術(shù)的充電樁網(wǎng)絡(luò)在市場中容易獲得客戶群體關(guān)注及認(rèn)可。

2）部分去中心化。聯(lián)盟鏈不存在中心節(jié)點(diǎn)，且不面對所有人開放，加入前需要通過準(zhǔn)入許可，聯(lián)盟鏈上節(jié)點(diǎn)數(shù)量是有限且可控的。

3）鏈上數(shù)據(jù)隱秘性可控。驗(yàn)證區(qū)塊的信息不會(huì)向公眾公開，只有聯(lián)盟內(nèi)成員才有權(quán)限訪問鏈上數(shù)據(jù)，為平臺客戶創(chuàng)造了更大的信任度和信心。

4）交易速度可控。聯(lián)盟鏈不同于公有鏈的海量節(jié)點(diǎn)，其上僅需有限或較少節(jié)點(diǎn)達(dá)成共識便可完成交易。

5）賬本的維護(hù)基于共識。信息只要經(jīng)過驗(yàn)證并添加至區(qū)塊鏈中，就會(huì)永久保存。聯(lián)盟鏈上的賬本是由鏈上節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)，單個(gè)節(jié)點(diǎn)對數(shù)據(jù)庫的修改是無效的，僅當(dāng)節(jié)點(diǎn)達(dá)成共識時(shí)，才可以修改鏈上數(shù)據(jù)。

6）數(shù)據(jù)安全性高。利用密碼學(xué)技術(shù)，零知識證明、橢圓曲線加密、非對稱加密等技術(shù)保證數(shù)據(jù)的安全性。

7）統(tǒng)一性高。車聯(lián)網(wǎng)平臺和區(qū)塊鏈技術(shù)通過設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)建立起來，具有很強(qiáng)的內(nèi)在統(tǒng)一性。

8）擴(kuò)展性好。聯(lián)盟鏈架構(gòu)可以無限擴(kuò)展，其本身是一個(gè)分布式的系統(tǒng)，便于后期發(fā)展的擴(kuò)展需求。

4.4 劣勢（Weakness）

1）市場營銷經(jīng)驗(yàn)缺乏。利用區(qū)塊鏈技術(shù)中的聯(lián)盟鏈將各家新能源汽車充電樁公司聯(lián)合起來，并形成新的市場營銷模式是一次新的嘗試，相關(guān)案例的經(jīng)驗(yàn)較少，需要聯(lián)盟鏈成員共同探索取得共贏。

2）前期成本較高。在現(xiàn)有充電樁網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上部署區(qū)塊鏈技術(shù)，需要在每個(gè)記賬節(jié)點(diǎn)，即聯(lián)盟鏈所屬單位部署相同配置的服務(wù)器，每個(gè)記賬節(jié)點(diǎn)的成本價(jià)格約為9萬元，前期成本較大。

4.5 SWOT模型分析小結(jié)

將上述的基于區(qū)塊鏈技術(shù)的分布式新能源汽車充電樁管理平臺所面臨的優(yōu)勢、劣勢、機(jī)會(huì)和威脅做出如表2的總結(jié)并初步制定了相應(yīng)的戰(zhàn)略決策。

根據(jù)以上的分析內(nèi)容，針對基于區(qū)塊鏈技術(shù)的分布式新能源汽車充電樁管理進(jìn)行 SWOT 矩陣分析，可以看出其在市場中存在著機(jī)遇，但也面臨諸多風(fēng)險(xiǎn)與挑戰(zhàn)。總體來看，機(jī)遇大于挑戰(zhàn)。

5 結(jié)束語

本文針對新能源汽車充電樁的市場運(yùn)營現(xiàn)狀進(jìn)行了較為全面的分析研究，發(fā)現(xiàn)目前新能源汽車充電樁管理存在一些問題：新能源汽車充電樁管理平臺不統(tǒng)一、新能源汽車充電電價(jià)缺乏市場管控、新能源汽車充電交易數(shù)據(jù)存在安全風(fēng)險(xiǎn)以及新能源汽車無序充電造成電網(wǎng)資源浪費(fèi)等問題。通過對國內(nèi)新能源汽車充電樁管理商業(yè)模式的發(fā)展情況的研究，發(fā)現(xiàn)任何互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式均不可避免與電網(wǎng)公司的合作，雖然在當(dāng)前商業(yè)模式下，電網(wǎng)公司收益穩(wěn)定增長，但是當(dāng)前商業(yè)模式缺乏大數(shù)據(jù)的支撐，創(chuàng)新商業(yè)模式的動(dòng)力不足，此外充電服務(wù)運(yùn)營商必須與電網(wǎng)公司相捆綁，從根本上失去了創(chuàng)新商業(yè)模式的能力。

結(jié)合機(jī)會(huì)和優(yōu)勢可快速發(fā)展，利用國網(wǎng)品牌優(yōu)勢、聯(lián)盟鏈技術(shù)優(yōu)勢和國家政策的大力支持規(guī)范新能源汽車充電樁網(wǎng)絡(luò)管理市場，達(dá)到與聯(lián)盟鏈所屬單位以及新能源汽車用戶共贏的目標(biāo)。發(fā)揮優(yōu)勢規(guī)避威脅可揚(yáng)長避短，與聯(lián)盟鏈所屬單位共同合作，在分擔(dān)建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，共同優(yōu)化營銷策略，進(jìn)而提高銷售收益與運(yùn)營收益。把握機(jī)會(huì)控制劣勢可趨利避害，利用國家電網(wǎng)主導(dǎo)地位和區(qū)塊鏈中智能合約和共識機(jī)制等技術(shù)規(guī)范約束各單位的市場行為，防止惡性競爭。警醒自身的劣勢和威脅，補(bǔ)足產(chǎn)品目前在市場中的劣勢;借鑒其他區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)。

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