隨著新能源汽車的快速發(fā)展和國(guó)家政策的支持，電動(dòng)汽車換電行業(yè)有望在“十四五”期間實(shí)現(xiàn)跨越式增長(zhǎng)。

據(jù)預(yù)測(cè)，到2025年，換電汽車的銷量將超過280萬輛乘用車，換電商用車的銷量將達(dá)到50萬輛。對(duì)應(yīng)765億的市場(chǎng)規(guī)模，配套電池需求約55gwh，對(duì)應(yīng)388億的規(guī)模，對(duì)應(yīng)2168億的電力收入，總產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模約3000億。

 

 

電動(dòng)汽車換電模式概述

電動(dòng)汽車換電模式是指通過集中充電站對(duì)大量電池進(jìn)行集中存儲(chǔ)、集中充電和統(tǒng)一分配。在電池配送站，進(jìn)行電動(dòng)汽車的換電服務(wù)，或?qū)㈦姵爻潆姟⑽锪鞑渴鸷蛽Q電服務(wù)整合在一起。

電動(dòng)汽車換電模式的本質(zhì)是挖掘動(dòng)力電池的全生命周期價(jià)值，實(shí)現(xiàn)企業(yè)和消費(fèi)者利益的再分配。

從新能源汽車技術(shù)的發(fā)展來看，目前新能源汽車的“充電+電動(dòng)汽車換電+車電分離銷售”模式已經(jīng)成熟，新的電動(dòng)汽車電池可以購(gòu)買、租賃或交換。

目前，新能源汽車的電動(dòng)汽車換電應(yīng)用在私人端、運(yùn)營(yíng)車端和商用車端都有很好的應(yīng)用。它可以充分解決運(yùn)營(yíng)車輛和商用車日均里程高、對(duì)補(bǔ)能效率要求高的問題，彌補(bǔ)充電樁的不足。

 

 

充電和交換模式的比較

與充電模式相比，電動(dòng)汽車換電模式的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)在于其能量補(bǔ)充效率高，大大縮短了能量補(bǔ)充時(shí)間。

電動(dòng)汽車換電模式在降低車企成本、延長(zhǎng)電池使用壽命、削峰填谷等方面也有很大優(yōu)勢(shì)。

運(yùn)營(yíng)車輛可節(jié)省約80元/天或2.4萬元/年，重型卡車可節(jié)省約150元/天和4.5萬元/年，這對(duì)有運(yùn)營(yíng)成本壓力的出租車和商用車更友好。

在電動(dòng)汽車換電模式下，電池維護(hù)成本較低，交換站的土地面積較小，報(bào)廢電池的回收率也有所提高。

 

 

電池由專業(yè)人員控制和管理，使電動(dòng)汽車電池壽命延長(zhǎng)30%-60%；充分利用低谷充電和高峰放電，減少電動(dòng)汽車電池?fù)p耗，提高盈利能力；從動(dòng)力電池回收的角度來看，退役電池整包的梯級(jí)利用技術(shù)：為儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。

然而，電動(dòng)汽車換電模式的缺點(diǎn)不容忽視。換電站的初始投資成本很高。除了土地、人力和購(gòu)買電動(dòng)汽車電池交換設(shè)備的成本外，換電站的建設(shè)還需要巨大的電池存儲(chǔ)成本、電池充電和電力成本。

同時(shí)，與充電模式相比，換電站的后期運(yùn)營(yíng)成本較高。充電站幾乎可以無人值守，業(yè)主可以操作充電樁進(jìn)行充電，其運(yùn)營(yíng)成本相對(duì)較低。

換電站設(shè)備的操作和維護(hù)，動(dòng)力電池的統(tǒng)一充電、存儲(chǔ)和部署都需要一定數(shù)量的工人。因此，電動(dòng)汽車換電站的后期運(yùn)行成本高于充電站的后期運(yùn)營(yíng)成本。

 

 

集中充電模式和充電交換模式

集中充電模式是指集中存儲(chǔ)、集中充電和大量電池通過集中充電站統(tǒng)一分配，并在電池分配站提供電動(dòng)汽車的電池更換服務(wù)。

充電和交換模式是指以電動(dòng)汽車電池交換站為載體。交換站同時(shí)具有電池更換和電池充電功能。電站包括供電系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、電池更換系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、電池檢測(cè)和維護(hù)管理。

目前，市場(chǎng)上使用的電池更換方式大多是充電站模式。

 

主流電動(dòng)汽車電池更換方法

目前，市場(chǎng)上電動(dòng)汽車電池的主流更換方式有底盤電池更換、側(cè)面電池更換和分線盒電池更換。蔚來的電動(dòng)汽車電池交換型號(hào)使用底盤交換來更換電池，時(shí)控電氣有限公司的電池更換模式采用側(cè)電池更換的方法來更換電池。力帆汽車的電池更換模式采用分箱電池更換的方式來更換電池。

 

電動(dòng)汽車換電產(chǎn)業(yè)鏈

電動(dòng)汽車換電產(chǎn)業(yè)鏈主要由上游換電站、中游汽車制造商和運(yùn)營(yíng)商以及下游終端消費(fèi)組成。

 

換電產(chǎn)業(yè)鏈上游換電站

上游交換站主要由三部分組成：快速交換系統(tǒng)、充電系統(tǒng)和動(dòng)力電池。

 

 

快速更換系統(tǒng)

 

車輛端的電動(dòng)汽車換電系統(tǒng)由機(jī)械連接部件、機(jī)械鎖定部件和電動(dòng)汽車電池更換電池盒組成。鎖定和解鎖平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)車輛和電池更換的鎖定和解鎖功能，碼垛機(jī)用于更換和運(yùn)輸電池，鎖定連桿組件可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池與車身的鎖定和分離。

快速更換電氣連接器、液冷連接器和水連接器主要用于連接。主要形式分為并聯(lián)和垂直變電連接。制造商包括四川永貴、上海電霸、安費(fèi)諾等。快速更換系統(tǒng)的主要制造商包括深圳精智、博中精密、勃朗特、科達(dá)智能、EAST和山東威達(dá)。

其中，山東威達(dá)是鉆夾頭行業(yè)的全球領(lǐng)先企業(yè)，在電動(dòng)工具領(lǐng)域擁有全球高端客戶群。未來，它有望將業(yè)務(wù)擴(kuò)展到其他部署了電動(dòng)汽車換電站的客戶。其控股子公司昆山斯沃普也參與了蔚來的研發(fā)和第二代電動(dòng)汽車換電站的測(cè)試過程。

 

 

博中精工于2020年10月加入東風(fēng)汽車“換電聯(lián)盟”，計(jì)劃為整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的方方面面提供自動(dòng)化設(shè)備，包括后期換電的運(yùn)維。

 

充電系統(tǒng)

 

換電站的充電系統(tǒng)主要通過集中充電和交流慢速充電的方式對(duì)更換的電池進(jìn)行充電。

在充電系統(tǒng)中，電池盒設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)環(huán)境控制、安全保護(hù)、鎖定和快速解鎖技術(shù)有很高的要求。

目前，充電模塊供應(yīng)商包括泰坦、通合、華為等，充電功率為10KW-60KW，充電電壓為200V-500V。

 

動(dòng)力電池

 

電動(dòng)汽車換電模式意味著“汽車動(dòng)力”的分離，一輛車和一個(gè)電池將變成一輛車帶多個(gè)電池，電池有望迎來增量需求。增加電池使用量，促進(jìn)電池的梯級(jí)利用和循環(huán)利用。

低成本、長(zhǎng)周期的磷酸鐵鋰電池市場(chǎng)更適合與原始設(shè)備制造商密切合作。擁有卓越技術(shù)和規(guī)模的領(lǐng)先公司具有超強(qiáng)優(yōu)勢(shì)。寧德時(shí)代、欣旺達(dá)和華鼎電池已進(jìn)入電動(dòng)汽車電池交換領(lǐng)域，并計(jì)劃提前部署市場(chǎng)。

然而，長(zhǎng)期以來，中國(guó)電動(dòng)汽車公司已經(jīng)獨(dú)立部署了電動(dòng)汽車換電站，仍處于自我探索階段。由于對(duì)技術(shù)路線的理解不同，更換電池組的通用性也存在差異，而且他們掌握的電池技術(shù)也不同，動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一，電動(dòng)汽車換電模式下的電池標(biāo)準(zhǔn)化是一個(gè)值得探索和改進(jìn)的方向。

 

電動(dòng)汽車換電產(chǎn)業(yè)鏈中游電動(dòng)汽車換電站的建設(shè)與運(yùn)營(yíng)

 

換電站的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)對(duì)資金需求較大，對(duì)電池投資、停車位選擇、接線改造和運(yùn)營(yíng)管理等都有很強(qiáng)的要求。

根據(jù)中國(guó)充電聯(lián)盟的數(shù)據(jù)，目前中國(guó)有三家公司在運(yùn)營(yíng)換電站：奧動(dòng)新能源、蔚來和杭州柏坦科技。

截至2021年10月，奧動(dòng)的所有權(quán)為56.08%，威來34.07%，杭州伯坦9.85%。

目前，在電動(dòng)汽車換電領(lǐng)域占比最大的奧動(dòng)計(jì)劃在五年內(nèi)完成10000個(gè)電動(dòng)汽車換電站的建設(shè)。國(guó)家電網(wǎng)、蔚來、國(guó)家電力投資公司、中石化、協(xié)鑫能科等都計(jì)劃在“十四五”期間建設(shè)4000多個(gè)充電換電站。

根據(jù)蔚來的NIO Power 2025電池更換站布局規(guī)劃，2021完成的目標(biāo)站總數(shù)從500個(gè)增加到700多個(gè)。2023年，將建成“五縱三橫四大都市圈”的高速換電網(wǎng)絡(luò)。

 

 

從2022年到2025年，蔚來每年將在中國(guó)市場(chǎng)新增600個(gè)電動(dòng)汽車換電站，將蔚來用戶90%的住宅變成發(fā)電區(qū)住宅。到2025年底，全球蔚來?yè)Q電站的總數(shù)將超過4000個(gè)，其中中國(guó)以外的市場(chǎng)約有1000個(gè)。

東風(fēng)、蔚來、奧動(dòng)、北汽、長(zhǎng)安、上汽、吉利等新能源汽車制造商將從2022年起加大電動(dòng)汽車換電的推廣力度。

北汽已經(jīng)推出了一系列成熟的電池?fù)Q購(gòu)車型，上汽、廣汽、一汽、吉利等主機(jī)廠正在積極開發(fā)電池?fù)Q購(gòu)機(jī)型，其中一些已經(jīng)量產(chǎn)。

上汽榮威Ei5和吉利嘉吉電動(dòng)車將開始量產(chǎn)；一汽Bestune NAT電動(dòng)汽車和一汽紅旗E111電動(dòng)汽車將開始批量生產(chǎn)。

東風(fēng)計(jì)劃建設(shè)6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)汽車換電站，50個(gè)快遞站，投入2000個(gè)電動(dòng)汽車換電站；蔚來實(shí)現(xiàn)每天建設(shè)1個(gè)電動(dòng)汽車電池?fù)Q電站；吉利的注冊(cè)子公司億易換購(gòu)已經(jīng)簽署了1000個(gè)電動(dòng)汽車電池?fù)Q電站的合同。

 

電動(dòng)汽車換電站產(chǎn)業(yè)鏈的下游主要是新能源汽車的用戶。目前，中國(guó)的電動(dòng)汽車電池?fù)Q電模式仍處于行業(yè)發(fā)展的早期階段。中國(guó)大多數(shù)換電站的中游運(yùn)營(yíng)商主要開發(fā)2B服務(wù)，如公交車、出租車、網(wǎng)約車和重型卡車。一些電池交換運(yùn)營(yíng)商也在逐步將業(yè)務(wù)擴(kuò)展到C端用戶。

2021年11月1日，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電動(dòng)汽車互換安全要求》正式實(shí)施。本標(biāo)準(zhǔn)于4月由國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)管總局批準(zhǔn)發(fā)布。通用國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

本標(biāo)準(zhǔn)有助于提高使用電動(dòng)汽車電池交換技術(shù)的電動(dòng)汽車在機(jī)械強(qiáng)度、電氣安全性、環(huán)境適應(yīng)性等方面的安全水平。

它解決了電動(dòng)汽車電池?fù)Q電模式?jīng)]有標(biāo)準(zhǔn)的緊迫問題，有助于指導(dǎo)汽車公司的產(chǎn)品研發(fā)，提高電動(dòng)汽車電池更換電動(dòng)汽車的安全性，支持新能源汽車產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

 

 

從目前的時(shí)間節(jié)點(diǎn)來看，換電行業(yè)有兩個(gè)環(huán)節(jié)值得特別關(guān)注：

一是換電設(shè)備將首先從電動(dòng)汽車換電站計(jì)劃的實(shí)施開始。二是隨著市場(chǎng)對(duì)電動(dòng)汽車電池互換模式的認(rèn)可和電動(dòng)汽車電池調(diào)換模式的增加，電動(dòng)汽車換電站的運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)空間將迅速增加。

電動(dòng)汽車換電站的運(yùn)營(yíng)預(yù)計(jì)將專注于2B（商用車、運(yùn)營(yíng)車），同時(shí)為高端2C市場(chǎng)提供服務(wù)，以實(shí)現(xiàn)盈利。產(chǎn)業(yè)鏈整合后，經(jīng)濟(jì)效益將得到充分利用，上下游環(huán)節(jié)將探索形成完整的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。