新能源汽車換電行業(yè)研究換電模式分析

新能源汽車換電行業(yè)研究-換電模式分析1.雙重因素利好，換電行業(yè)有望迎來快速增長1.1.新能源汽車“十四五”銷量陡增，相關(guān)配套設(shè)施需求提速新能源汽車銷售量及保有量有望“十四五”期間飛速增長。2017年以來，新能源汽車在國內(nèi)汽車市場漸受重視，銷售量及保有量均穩(wěn)步增長?！疤歼_(dá)峰、碳中和”口號提出后，增速進(jìn)一步上升。2021年新能源汽車銷量為352萬輛，同比增長157%，占汽車總銷量的比重由2017年的2.7%增長至13.4%。新能源汽車保有量于2021年達(dá)到784萬，同比增長59%，占比由17年的0.7%升至2.6%。根據(jù)中汽協(xié)預(yù)測及《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》指引，2025年全國汽車年銷量有望達(dá)到3000萬輛，其中新能源汽車占比將達(dá)到20%，年銷量為600萬輛。根據(jù)銷量預(yù)測與當(dāng)前保有量的核算，2025年新能源汽車保有量將超過2770萬輛，四年的CAGR為37.1%。屆時新能源汽車保有量占比將由2021年的2.6%提升至2025年的6.7%。隨著新能源汽車高速發(fā)展，相關(guān)配套設(shè)施也將迎來重大機(jī)遇。1.2.充電樁為目前補(bǔ)能主體，換電迎來發(fā)展相比于燃油汽車，補(bǔ)能為用戶購買新能源汽車的重要考量因素，分為充電與換電兩種，目前充電為市場主流。根據(jù)中國充電聯(lián)盟統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至2021年底，我國共擁有充電站7.5萬座，環(huán)比增速總體趨于穩(wěn)定，約為2%。換電站1298座，環(huán)比增速呈快速增長趨勢，10月份達(dá)到歷史高點(diǎn)22%。歷經(jīng)10年發(fā)展，充電樁已在全國范圍內(nèi)形成一定規(guī)模。但相比充電，換電可有效解決用戶里程焦慮，提升司機(jī)收益、排除電池安全隱患、降低用戶初次購車成本。1.2.1.分箱換電、底盤換電為主流換電類型換電模式是指通過集中型充電站對大量電池集中存儲、集中充電、統(tǒng)一配送，并在電池配送站內(nèi)對電動汽車進(jìn)行電池更換服務(wù)或者集電池的充電、物流調(diào)配以及換電服務(wù)于一體的模式。目前市面上乘用車主要存在模塊分箱換電、整體式底盤換電兩種類型。底盤換電的主要代表為北汽新能源與蔚來，模塊分箱換電的代表為力帆、杭州伯坦。底盤換電以蔚來為例，首先由換電工程師將車輛在相應(yīng)位置固定，隨后換電室將車輛從底部升起，機(jī)械手臂將整車底盤的電池拉出放置在操控室后，再從操控室中將新電池插入到汽車底部進(jìn)行重新安裝。分箱換電以伯坦科技為例，當(dāng)車輛駛上操作臺后，底盤的電池倉下降露出電池后，由工作人員或機(jī)械臂操作專用夾放入電池傳輸系統(tǒng)，再將滿電電池插入電池槽中。分箱換電將電池包做成標(biāo)準(zhǔn)化、可拆卸的動力電池箱，根據(jù)車型需求在車輛底部布置不同數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)箱動力電池，實現(xiàn)換電站設(shè)備和車型的兼容。商用車如重卡、礦卡分為整體單側(cè)、整體雙側(cè)、頂?shù)跏綋Q電三種。頂?shù)跏綋Q電采用鋼索吊裝電池包，由于鋼索具有一定柔性，可以兼容特定的停車誤差。因此頂?shù)跏綋Q電技術(shù)簡單、成本低、可行性較好，為最早商用化的手段。整體單側(cè)換電智能化程度較高，對司機(jī)專業(yè)性要求低。但由于電池抓取機(jī)構(gòu)為剛性，若車輛停放位置與既定位置產(chǎn)生偏差，容易對導(dǎo)向機(jī)構(gòu)造成損傷，同時由于對控制精度要求高，需要配套激光雷達(dá)及視覺傳感器等設(shè)備，導(dǎo)致成本相比頂?shù)跏綋Q電也更高。整體雙側(cè)換電優(yōu)勢為電池不占貨箱空間，更適用于電池存儲位置有限的礦卡，并契合特定需要雙側(cè)布置電池的車型。但由于其需要同時配備兩套機(jī)器人及電池存儲充電倉，造價也相對較高。1.2.2.平均換電時長3-5分鐘，有效緩解用戶里程焦慮，提高司機(jī)收益盡管公共充電樁大多已采用快充模式，但半小時以上的充電時間也會造成用戶排隊充電現(xiàn)象，實際充電時長或?qū)⒏?。此外，快充通常采用較大電流，也會對電池壽命進(jìn)行一定損耗。慢充雖然降低了電池?fù)p耗，但6-8小時的充電時長更適合于私家車用戶，針對營運(yùn)車及商用車等用于盈利的車型劣勢較大。營運(yùn)車如出租車、網(wǎng)約車看重盈利能力，在僅考慮月收入和補(bǔ)能費(fèi)用后，換電模式下司機(jī)月收入有所提高。假設(shè)出租車司機(jī)每日工作總12小時（包含補(bǔ)能時間），平均每小時行駛40公里，參考北京市出租車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，超出起步價后每公里收取2元，出租車電池容量為60kwh（參考北汽EU5車型），剩余電量20%時進(jìn)行補(bǔ)能。經(jīng)測算，除補(bǔ)能費(fèi)用后，使用快充單日收入為843元，使用換電單日收入可達(dá)876元，換電可使司機(jī)月收入增加約1000元。商用車如服務(wù)于沿海港口、大型物流園、礦區(qū)等地的重卡、礦卡耗電量高，單日補(bǔ)能次數(shù)更多；同時電池容量大，充電時間較長。采用換電后可有效提升運(yùn)營時間，實現(xiàn)連續(xù)運(yùn)營。重卡電池普遍容量為282kwh，續(xù)航里程150-200公里，按單日行駛里程300-500公里計算，單日需補(bǔ)能2次?？斐溲a(bǔ)能時間為1-1.5小時/次，換電相比快充可為司機(jī)節(jié)省出2-3小時的工作時長，提升了盈利能力。1.2.3.電池受換電站運(yùn)營商統(tǒng)一監(jiān)控管理，增加安全系數(shù)工信部在《關(guān)于啟動新能源汽車換電模式試點(diǎn)工作的通知》（以下簡稱《試點(diǎn)工作通知》）中提到，換電模式在提升安全水平方面具有一定優(yōu)勢。動力電池事故導(dǎo)致的召回數(shù)量占比仍在提升。根據(jù)國家市場監(jiān)督管理總局的召回公告統(tǒng)計，2019年我國因動力電池問題召回車輛占召回總量18.7%，2020年為31.3%，動力電池是新能源汽車召回的主要原因且占比仍在上升。動力電池造成的事故率未隨技術(shù)進(jìn)步而降低。據(jù)《2020年電動汽車起火事故分析》的不完全統(tǒng)計，僅2020年被媒體報道的因動力電池故障導(dǎo)致的新能源汽車安全事故超過120起（自燃+冒煙），事故率與2019年基本持平。參考電池安全技術(shù)提升以及老舊車輛退出，事故率沒有下降側(cè)面印證了電池安全問題依然存在。換電模式下電池由運(yùn)營商進(jìn)行統(tǒng)一管理、在適合的溫度下以穩(wěn)定的電流統(tǒng)一充電，可以有效提高電池安全系數(shù)。此外，換電站擁有多種監(jiān)測系統(tǒng)，包括視覺、煙感、溫感以及BMS

（電池管理系統(tǒng)）機(jī)制，可以對所有站內(nèi)電池進(jìn)行安全監(jiān)測，第一時間排除有安全隱患的電池。蔚來的BMS機(jī)制中的BRMS（實時監(jiān)控系統(tǒng)）主要負(fù)責(zé)安全相關(guān)狀態(tài)的監(jiān)控及預(yù)測。通過售后團(tuán)隊及換電，在異常發(fā)生前即可對電池包進(jìn)行處理，工程師在第一時間確認(rèn)異常原因并制定改進(jìn)方案。換電作為提高電池更換頻率的方式，使蔚來有更多的電池包樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。綜合考慮，相比于充電模式，換電在增強(qiáng)車主安全性方面有著明顯優(yōu)勢。1.2.4.

“車電分離”模式可降低用戶前期購車成本換電產(chǎn)業(yè)下衍生出的“車電分離”模式能有效降低用戶初次購車門檻。車電分離即在換電基礎(chǔ)上，客戶購買整車后，由電池管理公司回購電池產(chǎn)權(quán)，客戶以租賃方式獲得電池使用權(quán)，實現(xiàn)車電價值分離，是為客戶降低初始購車成本的一種方式。2020年6月，工信部公布的《道路機(jī)動車輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品（第333批）》中第一次出現(xiàn)換電型車的新產(chǎn)品名稱，并在公告的其他信息部分標(biāo)注有“車電分離”字樣，該模式初步進(jìn)入市場。蔚來的BaaS（BatteryasaService）電池租用服務(wù)率先通過成立第三方租賃公司，依托換電站建立起電池可租可換的營銷服務(wù)體系。新能源車架（不含電池）所屬權(quán)屬于用戶，動力電池所有權(quán)轉(zhuǎn)移至電池資產(chǎn)公司。用戶只需支付電池租賃費(fèi)用，無需擔(dān)心電池折舊導(dǎo)致的貶值問題，“車電分離”模式逐漸成熟。除蔚來外，一汽、北汽、東風(fēng)、吉利和小鵬汽車等諸多車企紛紛推出換電車型。根據(jù)我們測算，乘用車“車電分離”后，初次購車成本可降低20%-40%。純電動重卡（自卸車、牽引車、載貨車、環(huán)衛(wèi)車、專用車等）電池售價更高，采用“車電分離”可降低更多前期購車成本。自2021年起以換電型新能源物流重卡（牽引車、自卸車、載貨車，不包含自卸式垃圾車）為代表迅速發(fā)展。截止2021年9月，物流重卡銷量占新能源重卡銷量的68.43%，其中換電車型占比達(dá)到45.13%，為新能源物流重卡中銷量最高的車型。整體來看，截至2021年5月中旬，換電車數(shù)量為15.59萬輛，較2019年增長30%。隨著車企推出換電車型增多，營運(yùn)車、商用車對換電效率需求的提高以及“車電分離”商業(yè)模式的完善，我們預(yù)計換電型電動汽車銷量將會持續(xù)提高。1.3.政策促進(jìn)換電行業(yè)增速，充電經(jīng)驗可供借鑒1.3.1.行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、補(bǔ)貼明確，充電行業(yè)高速發(fā)展2012年國務(wù)院發(fā)布《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020年）》（以下簡稱《發(fā)展規(guī)劃》），鼓勵成立獨(dú)立運(yùn)營的充換電企業(yè)，充電設(shè)施建設(shè)與新能源汽車產(chǎn)銷規(guī)模相適應(yīng)。伴隨電動汽車增速加快，充電樁及充電站進(jìn)入高速發(fā)展階段。2015年國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于加快電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》，對完善充電設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范做了統(tǒng)一要求并加大充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的財政獎勵辦法，充電行業(yè)鼓勵政策落地加速。2016年《電動車充電接口及通信協(xié)議5項國家標(biāo)準(zhǔn)》及《電動汽車充換電服務(wù)信息交換》分別對新能源汽車的充電接口及通信協(xié)議做出統(tǒng)一要求，實現(xiàn)了充電樁的對接與互通?！?/p>

“十三五”

新能源汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施獎勵政策及加強(qiáng)新能源汽車推廣應(yīng)用》在中央財政層面對充電樁建設(shè)及運(yùn)營商給予財政補(bǔ)貼，獎補(bǔ)資金專門用于充電設(shè)施建設(shè)運(yùn)營等相關(guān)領(lǐng)域。此后各省市相繼明確了充電設(shè)施建造、運(yùn)營層面以及消費(fèi)者的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)。北京、上海及成都在2016年起對充電設(shè)備給予一次性財政補(bǔ)貼（北京為不高于項目總投資的30%，上海、成都為30%），并按照直流、交流的分類設(shè)置補(bǔ)貼上限?！笆濉逼陂g，除成都2020年的建設(shè)補(bǔ)貼相較2019年下降100-200元/kw外，其余三座城市建造補(bǔ)貼大體不變。此外，充電樁運(yùn)營階段也獲得了相應(yīng)補(bǔ)貼。如上海于2016年起實行公交、環(huán)衛(wèi)等特定行業(yè)充換電設(shè)施按0.1元/kwh標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)貼，補(bǔ)貼上限為2000kwh/年。2020年上海市運(yùn)營補(bǔ)貼方面由每年最高200元提高至800元。北京市日常獎勵標(biāo)準(zhǔn)為0.1元/千瓦時，上限1500千瓦時/年。成都于2020年起增加充電運(yùn)營補(bǔ)貼，補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)為1000萬千瓦時及以內(nèi)部分補(bǔ)貼0.1元/kwh，1000萬千瓦時至2000萬千瓦時部分補(bǔ)貼0.15元/千瓦時，2000萬千瓦時以上部分補(bǔ)貼0.2元/千瓦時。用戶方面，上海市對消費(fèi)者使用新能源汽車過程中的充電費(fèi)用給予5000元補(bǔ)助，新能源

出租車按0.4元/kwh補(bǔ)貼駕駛員；合肥市對新能源乘用車個人用戶給予2000元的電費(fèi)獎勵等。值得注意的是，以上補(bǔ)貼均實施至“十三五”階段結(jié)束。2022年1月，《關(guān)于進(jìn)一步提升電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)保障能力的實施意見》發(fā)布，補(bǔ)貼側(cè)將繼續(xù)加大財政金融支持力度，對公共充電樁的建設(shè)給予財政支持，并將補(bǔ)貼力度與服務(wù)質(zhì)量掛鉤，促進(jìn)充電樁由建設(shè)期向運(yùn)營期平穩(wěn)過渡。政策不斷落地，充電樁規(guī)模迅速增加。據(jù)充電聯(lián)盟的數(shù)據(jù)，截至2020年底，我國公共類充電樁總數(shù)已超過80萬臺，私人類充電樁達(dá)到87萬臺。由于體量不斷擴(kuò)大，充電樁保有量增速逐步趨于穩(wěn)定，2020年的同比增速分別為56.4%和24.4%。1.3.2.換電政策落地，行業(yè)增速攀升在即基于換電模式可有效解決營運(yùn)車、商用車等細(xì)分賽道對補(bǔ)能效率的需求，2020年及2021年兩年《政府工作報告》均提及

“增加充電樁、換電站等設(shè)施”，換電站未來將與充電樁作為配套設(shè)施共同發(fā)展。換電安全標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，試點(diǎn)工作正式展開。2021年10月，工信部發(fā)布《試點(diǎn)工作通知》，根據(jù)政策力度及換電經(jīng)驗等因素選取11個試點(diǎn)城市，包括綜合應(yīng)用類城市8個（北京、南京、武漢、三亞、重慶、長春、合肥、濟(jì)南）、重卡特色類城市3個（宜賓、唐山、包頭），目標(biāo)為推廣換電車輛超10萬輛，新建換電站超1000座。試點(diǎn)城市作為換電在全國范圍推廣的第一階段，將加快換電產(chǎn)業(yè)形成可復(fù)制的經(jīng)驗。11月實行的《電動汽車換電安全要求