新能源汽車換電設備行業(yè)研究：滲透率提升換電站迎來廣闊空間

新能源汽車換電設備行業(yè)研究：滲透率提升，換電站迎來廣闊空間一、換電成為解決補能焦慮的重要手段，政策支持不斷加碼1.1

新能源車滲透率持續(xù)提升，換電成為解決補能焦慮的重要手段國內新能源汽車產(chǎn)銷量及滲透率快速提升。根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2021年全年，國內新能源汽車銷量為352.1萬輛，同比增長157.5%，其中，純電動汽車銷量為273.4萬輛，同比增長173.5%；插電式混合動力汽車銷量為60萬輛，同比增長143.2%。新能源乘用車國內零售滲透率為15.53%，同比提升9.34個pct；新能源商用車滲透率為3.88%，同比提升1.35個pct。2022年1月，國內新能源汽車銷量為43.1萬輛，同比增長140.8%；

新能源汽車滲透率為17.0%，同比增長9.5個pct。電池換電模式是通過專用裝置或人工輔助快速更換動力電池為電動車輛提供電能補給的一種形式，電池可從電動汽車上拆卸下來，用戶可以根據(jù)自身需求選擇充電服務或換電池服務。換電池服務主要通過換電站實現(xiàn)，能夠在換電過程中對電池更換設備、動力蓄電池的運行狀態(tài)進行監(jiān)控，并對大量電池進行集中存儲、集中充電、統(tǒng)一配送，實現(xiàn)電池維護管理、物流調配以及狀態(tài)監(jiān)測的一體化管控?；谛逝c成本的考慮，未來充電、換電模式將有各自的應用場景和客戶基礎，換電模式將成為充電模式的重要補充。根據(jù)換電載體的不同，可以將換電模式分為電池包整體替換、電池包分箱換電和移動換電車換電：電池包整體替換：將整個動力電池包進行更換，自動化程度比較高，車主只要坐在車內等待3至5分鐘就能完成換電，但是車輛兼容性較低，不同車企難以實現(xiàn)電池的通用匹配；電池包分箱換電：將電池設計出最小化的標準模塊，不同車型安裝不同數(shù)量的電池即可，然后對電池包分箱更換，更容易實現(xiàn)電池的標準化和安全性，但是對于單塊電池包能量密度和一致性有更高要求，電池包相互間的鏈接、單塊及整體電池包與整車的通信的穩(wěn)定性和協(xié)同性也有更嚴的要求；移動換電車換電：車輛電量耗盡時讓換電車趕到現(xiàn)場進行換電，類似一種緊急救援方式。根據(jù)換電時接觸與導方式的不同，可以將換電形式分為對插式換電、端面式換電：對插式換電：車身與電池的插件導向孔、導向軸對插進行導向與定位，從而實現(xiàn)電池與車輛的連接。換電時根據(jù)車身運行方向與電池進行方向關系的不同，對插式換電可進一步分為垂直對插式換電、平行對插式換電。端面式換電：端面式換電實現(xiàn)過程與對插式換電類似，電池安裝于底盤，但換電是由插件接觸面定位，非導向的軸孔。根據(jù)主導方不同，換電模式可以分為整車制造商主導、換電運營商主導、整車制造商與換電運營商合作主導：整車制造商主導：整車制造商負責換電技術的研發(fā)，運營商按照設計要求負責生產(chǎn)電池包。整車制造商委托換電運營商進行換電服務運營，換電運營商負責電池包日常運營管理、電池補能與維護并與消費者對接，消費者購買換電車型汽車并租用動力電池，典型代表企業(yè)為蔚來汽車。電運營商主導：整車制造商制造車身，換電運營商負責換電技術的研發(fā)，同時負責汽車電池包的日常運營管理、電池補能與維護，換電運營商提供全方位的換電產(chǎn)品設計，并與制造商進行換電技術對接，典型代表企業(yè)為奧動新能源和伯坦科技。整車制造商與換電運營商合作主導：換電運營商與整車制造商合作研發(fā)換電技術，整車制造商出售汽車，換電運營商負責汽車的電池包的日常運營管理、電池補能與維護并提供換電服務，典型代表企業(yè)為奧動新能源-北汽新能源、奧動新能源-福田汽車、時空電動-力帆。1.2政策端持續(xù)發(fā)力，充換電結合模式逐步推廣充換電結合的補能模式成為2019年以來的政策導向。2006年開始，國家電網(wǎng)公司組織開展了一系列電動汽車充電設施研發(fā)與實踐工作，高度重視電動汽車研究與應用工作。2011年國家電網(wǎng)確定了“換電為主，插充為輔，集中充電，統(tǒng)一配送”的運營思路，但是由于換電站投入成本太高、換電車輛少、兼容車型少等缺點，加上標準不完善、企業(yè)積極性低等因素，換電模式被擱置，政策鼓勵的方向轉變?yōu)槌潆姙橹鞯难a能模式。直到2019年6月，國家發(fā)改委、生態(tài)環(huán)境部和商務部重新提及推廣新能源汽車電池租賃等車電分離消費方式，鼓勵企業(yè)研制充換電結合的新能源汽車產(chǎn)品。2020年4月，《關于調整完善新能源汽車補貼政策的通知》明確支持

“車電分離”等新型商業(yè)模式發(fā)展。2021年4月，首個國家標準《電動車換電安全要求》發(fā)布，2021年11月起實施。2021年下半年，工信部與能源局開展新能源汽車換電模式應用試點工作。隨著行業(yè)政策推動逐步完善與發(fā)展，我國換電行業(yè)前景廣闊，將為充電模式的重要補充手段。2019年以來，隨著政策支持方向轉為充換電結合的補能方式，支持換電模式發(fā)展的相關政策及行業(yè)標準陸續(xù)發(fā)布。二、換電效率、成本優(yōu)勢持續(xù)體現(xiàn)，痛點迎來突破2.1換電效率、成本優(yōu)勢持續(xù)體現(xiàn)2.1.1換電模式下新能源車補能效率優(yōu)勢明顯新能源車在換電模式下的補能時間明顯少于充電模式。從補能時間來看，換電模式下補能時間僅需3-5分鐘（蔚來二代換電站電池更換需3.5分鐘），明顯快于快充（15-30min）和慢充（6-8h）。在重卡、新能源公交車、物流車和運營類乘用車等對時間成本較為敏感的車型中，換電模式有效解決了其快速補能的需求，節(jié)省了補電和排隊時間從而增加了運營時間，可以有效彌補換電模式下的服務費成本。2.1.2換電降低購置成本，靈活控制補電費用換電模式下，用戶在購買新能源車時可選擇租用電池來替代購買電池，從而減少初始購置成本。以蔚來官網(wǎng)發(fā)布的車型為例，租用電池帶來的購置成本減免可以達到7-12.8萬元，帶來的購置成本減免比例達到15-32%。此外，換電模式下，新能源車用戶可以根據(jù)不同場景調整所需的電池版本，靈活控制電池使用費用，結合租用電池模式下避免的電池折舊損失，換電模式成本優(yōu)勢十分明顯。2.1.3車電分離提高電池再利用率并降低風險換電模式有利于推動電池梯次利用和回收。一方面，傳統(tǒng)的經(jīng)銷商模式下，從分散的消費者手中回收動力電池難度大。換電模式天然的優(yōu)勢是能高效提升動力電池回收率，引入更多的廢舊電池流量，再結合梯次利用構成充電-換電-儲能閉環(huán)。另一方面，動力電池性能、規(guī)格等差異性將導致退役電池單體間性能參數(shù)不一致，從而影響梯次利用價值。例如電池組電壓、內阻等之間的差異將降低成組后系統(tǒng)實際可用容量，并導致電流、電壓不穩(wěn)定，在長期運行中大大降低電池可靠性、安全性。換電模式下能對電池進行均衡管理、科學充放電，且能有效評估梯次利用電池的剩余容量及剩余使用壽命。同時，車電分離模式所使用的動力電池型號、能量密度、使用強度和使用場景相對統(tǒng)一，因此退役電池的狀態(tài)、容量一致性更加統(tǒng)一，有利于動力電池的梯次利用與電池包自動化拆解，保證電池再次應用時的可靠性和安全性，實現(xiàn)價值的最大化。換電模式采用集中可控充電，保障充電過程安全。電池在過充或充滿后半小時內最容易引發(fā)事故，相較于無人值守充電樁以及具有較大的安全隱患的地下車庫充電樁，換電站能夠實現(xiàn)在恒溫恒濕環(huán)境下對電池進行充電，動態(tài)監(jiān)測動力電池的荷電狀態(tài)、溫度等指標，并伴有多重安全防護，實現(xiàn)專業(yè)技術人員對電池進行全方位監(jiān)控與管理，極大提高了電池使用的安全性，為車主規(guī)避了最危險的環(huán)節(jié)。換電站內集中充電可控制最優(yōu)的充電環(huán)境和最佳充電曲線，提高電池充電過程的安全。換電模式是在恒溫恒濕條件下進行恒定小功率充電，能夠有效避免大功率快充、波動性功率充電給動力電池性能帶來的影響。同時，電池資產(chǎn)管理公司聯(lián)合電池企業(yè)建立專業(yè)化服務網(wǎng)絡,提供動力電池維修保養(yǎng)等服務支撐,也能進一步保障電池質量與安全性。2.2換電模式痛點取得突破2.2.1電池總成與接口的標準化、通用化有望迎來突破整車廠配合實現(xiàn)電池總成與接口的標準化、通用化的意愿不強。在換電模式推廣的過程中，電池總成與接口的標準化、通用化必不可少。但是，如果要實現(xiàn)電池總成的通用化，整車廠就需要對外開放核心技術平臺。對于整車廠而言，這意味著話語權和定價權可能會被削弱，因此整車廠配合的意愿并不強。需求端和上游電池廠家共同推動標準化。從需求端來看，B端用戶時間成本敏感性高，對于換電車型需求較為強烈，但是電池型號不統(tǒng)一限制了使用場景；大部分C端私家車在日常使用場景中，僅會用到電池電量的10%-20%，卻為了緩解里程焦慮和補能焦慮，不得不購買大電量的車型，付出了大量的沉沒成本。對當前充電網(wǎng)絡建設完善性滿意的新能源車用戶占比僅54.6%。如果實現(xiàn)了電池總成與接口的標準化、通用化，換電站的通用性將明顯增強，用戶端的補能需求焦慮也會得到緩解。從上游電池廠家來看，寧德時代全資子公司時代電服于2022年1月18日宣布推出換電品牌EVOGO，發(fā)布了專門為實現(xiàn)共享換電而開發(fā)量產(chǎn)的電池“巧克力換電塊”。該型號電池具有小而高能，自由組合，極簡設計三大特點。重量能量密度超過160Wh/kg，體積能量密度超過325Wh/L，單塊電池可以提供200公里左右的續(xù)航，并可以適配全球80%已經(jīng)上市以及未來3年要上市的純電平臺開發(fā)的車型。消費者換電時可以選取一到多塊電池，靈活匹配不同里程的需求。此外，“巧克力換電塊”采用無線BMS技術，外部只有高壓正負接口，提高了插拔部件的可靠性。2.2.2換電站建站成本仍偏高，但投資回收期僅需5年左右目前換電站建設投入的成本仍然較高，但乘用車、重卡換電站全投資內部收益率（稅后）較高，因此投資回收期均在5年左右。根據(jù)協(xié)鑫能科發(fā)布的公告，乘用車、商用車單座換電站投資額分別達到260.72、420.14萬元，建設投資總額分別達到500.72、1015.14萬元。不過，單個乘用車換電站的全投資內部收益率（稅后）為10.20%，投資回收期（稅后）為5.22年；單個重卡車換電站的全投資內部收益率（稅后）為12.23%，投資回收期（稅后）為5.16年，總體經(jīng)濟效益良好。三、換電需求迎來爆發(fā)，換電站設備首先受益3.1多個企業(yè)陸續(xù)發(fā)布換電站建設規(guī)劃根據(jù)中國充電聯(lián)盟的數(shù)據(jù)，截至2022年2月末，我國換電站運營商市場主要參與者包括奧動、蔚來、杭州伯坦三家企業(yè)，在運營換電站總量分別為873、424、108臺。此外，電芯巨頭寧德時代的全資子公司時代電服于2022年1月18日發(fā)布換電服務品牌EVOGO及組合換電整體解決方案，成為換電市場的重要參與者和推動者。隨著換電模式的政策支持導向逐漸明確以及換電模式被消費者認可，多個企業(yè)發(fā)布了換電站建設規(guī)劃。到2025年，蔚來汽車、吉利汽車、奧動新能源、中石化、國家電投分別計劃建設換電站4000、5000、10000、5000、4000座，協(xié)鑫能科計劃建設換電站5000-6000座，合計達到33500座（協(xié)鑫能科換電站建設規(guī)劃取中值5500座）。寧德時代旗下子公司時代電服雖暫未發(fā)布明確的換電站建設計劃，但是在其換電品牌EVOGO發(fā)布會中明確指出，未來將在10個城市首批啟動換電服務。3.2換電站迎來廣闊市場空間，2025年有望達到408.53億元換電站投資占換電項目比重約41-52%。根據(jù)協(xié)鑫能科公告，換電項目整體投資主要包括換電站投資、電池投資和線路及其他投資。其中，乘用車、重卡換電項目換電站單站成本分別為260.72、420.14萬元，在項目總投資中占比分別為52.07%、41.39%。2021-2025年換電站累計需求預計達到2.97萬座。為測算換電站需求量，我們結合乘聯(lián)會、中汽協(xié)數(shù)據(jù)提出如下假設：1）2022-2025年國內乘用車、商用車總銷量保持3%穩(wěn)定增長；2）新能源車乘用車、商用車滲透率到2025年預計可以達到40%、8%，2022-2025年假設線性增長；3）根據(jù)乘聯(lián)會數(shù)據(jù)，2021年非營業(yè)乘用車占比達到88%，預計未來占比將進一步提升至90%；4）隨著未來換電車型的成本優(yōu)勢逐步顯現(xiàn)、電池標準化不斷推進，未來非營業(yè)新能源車換電滲透率到2025年有望逐步提升至30%，出租租賃新能源乘用車和商用車對不能時間成本和便捷性更加敏感，換電模式滲透率有望分別達到75%、70%；5）非營業(yè)新能源乘用車平均約一周補一次電，出租租賃新能源乘用車每天行駛里程約300-400km，預計每1.5天補電一次，商用車預計每半天補電一次；6）新能源換電站每日服務上限約300次，非營業(yè)新能源乘用車、出租租賃新能源乘用車換電站利用率分別為30%、50%、30%。基于以上假設的測算，2021-2025年，國內換電站累計需求預計將達到2.85萬座，其中2025年換電站新增需求達到1.23萬座。2025年換電站市場有望達357.57億元。根據(jù)協(xié)鑫能科公告，截至2021年7月，乘用車、商用車單座換電站投資額約為260.72、420.14萬元，假設2022-2025年每年單站所需投資額下降10萬元，對應2025年換電站市場規(guī)模為357.57億元。我們分別從新能源車滲透率和換電車型滲透率出發(fā)，對2025年換電站及投資額需求量進行敏感性測算：（1）悲觀假設下：新能源乘用車和商用車滲透率分別為35%、5%，非營業(yè)新能源乘用車、出租租賃新能源乘用車和新能源商用車換電模式滲透率分別為25%、70%和65%，則2025年新增換電站需求數(shù)量為0.85萬座，對應新增換電站設備投資額為251.45億元；（2）中性假設下：新能源乘用車和商用車滲透率分別為40%、8%，非營業(yè)新能源乘用車、出租租賃新能源乘用車和新能源商用車換電模式滲透率分別為30%、75%和70%，則2025年新增換電站需求數(shù)量為1.23萬座，對應新增換電站設備投資額為357.57億元；（3）樂觀假設下：新能源乘用車和商用車滲透率分別為45%、11%，非營業(yè)新能源乘用車、出租租賃新能源乘用車和新能源商用車換電模式滲透率分別為35%、80%和75%，則2025年新增換電站需求數(shù)量為1.67萬座，對應新增換電站設備投資額為494.10億元；乘用車換電站的核心零部件主要包括RGV平臺、電池周轉倉、集成站殼體、充配電系統(tǒng)、站控系統(tǒng)和其他設備（含溫控設備、監(jiān)視設備和消防設備等），上述各零部件價值量占比分別約25%-30%（取中值27.5%）、20%、20%、15%、10%-15%（取中值12.5%）和5%。一般來說，由于電池和車輛體積較大，商用車換電站需要使用桁架機器人（含吊具）和集裝箱系統(tǒng)（含集成站殼體、電池架），替換乘用車換電站的RGV平臺、電池周轉倉、集成站殼體。因此，商用車的核心零部件主要包括充配電系統(tǒng)、集裝箱系統(tǒng)、桁架機器人、溫控設備和其他設備（含站控系統(tǒng)、監(jiān)視設備、消防設備等），上述各零部件價值量占比分別約35%-40%（取中值37.5%）、25%、15%-20%（取中值17.5%）、10%和10%。到2025年，預計乘用車換電站核心零部件RGV平臺、電池周轉倉、集成站殼體、充配電系統(tǒng)、站控系統(tǒng)和其他設備需求量分別可以達到42.21、30.70、30.70、23.02、19.19、7.67億元。到2025年，商用車換電站核心零部件充配電系統(tǒng)、集裝箱系統(tǒng)、桁架機器人、溫控設備和其他設備預計需求量分別可以達到76.53、51.02、35.71、20.41、20.41億元。四、換電站設備相關公司分析4.1

瀚川智能：1+N戰(zhàn)略布局換電站，2021年業(yè)績改善明顯瀚川智能是一家智能制造整體解決方案供應商，主要從事智能制造裝備及系統(tǒng)的研發(fā)、設計、生產(chǎn)、銷售和服務，2021年業(yè)績明顯改善。2016-2021年，公司營業(yè)收入由1.50億元增長至7.58億元，CAGR達到38.23%；

公司歸母凈利潤由0.02億元增長至0.67億元，CAGR達到98.40%。分業(yè)務收入來看，2020年公司汽車電子智能制造裝備占比仍然最高，達到42.24%，但是新能源智能制造裝備（含換電站）、醫(yī)療健康智能制造裝備、工業(yè)互聯(lián)智能制造系統(tǒng)占比較過去提升明顯，分別達到26.62%、24.76%、5.21%。從發(fā)展戰(zhàn)略來看，公司聚焦智能制造，在1+N的戰(zhàn)略發(fā)展模式下，形成了“1”，專注汽車電動化、智能化行業(yè)為戰(zhàn)略深耕主要方向，“N”指以“1”為基礎，有節(jié)奏、有步驟地向其他智能制造應用場景探索拓展。目前“1”包括汽車裝備、鋰電設備、換電站等細分板塊，“N”包括工業(yè)互聯(lián)、工業(yè)零組件和醫(yī)療健康細分板塊。其中，換電站方面，公司生產(chǎn)乘用車、商用車換電站以及核心零部件，還負責運營終端等：換電站品類：換電站整站產(chǎn)品按照電池類型可分為分包式換電站和整包式換電站；按照換電車型可分為乘用車換電站和商用車換電站；按照電池的倉位可分為48倉位換電站、26倉位換電站、7倉位換電站以及定制化倉位換電站。換電站客戶：目前公司的換電站可適配的汽車品牌有時代電服、東風汽車、柳州汽車、奇瑞汽車、北汽新能源、一汽奔騰、一汽解放、陜西汽車等旗下新能源換電車型，并提供部分其他商用車和乘用車品牌車型換電站的核心部件。換電站技術優(yōu)勢：公司具備項目管理經(jīng)驗充足、批量交付能力強、技術儲備豐富等優(yōu)勢，公司在汽車裝備建立起了相應的優(yōu)勢（系統(tǒng)集成商），比如公司的高速凸輪技術、定位技術、檢測技術、對準技術等核心技術在換電站上也都有應用，底層核心技術可以通用。4.2

山東威達：電動工具配件地位穩(wěn)固，換電站與蔚來深度合作電動工具配件行業(yè)隱形冠軍地位持續(xù)夯實。山東威達是全球電動工具配件行業(yè)的隱形冠軍，可為下游電