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关于我国新能源汽车产业发展换电模式的思考

2019年01月11日 10:35

自2008年起,我国就已经开始在纯电动客车领域开展换电模式的推广,但受限当时政策环境、技术水平、成本因素和市场规模,换电模式并没有大规模推广。随着换电技术进步、换电站建设成本降低、换电标准不断完善,以北汽新能源、力帆、蔚来汽车等为代表的企业开始加大换电模式的研究和推广。中国新能源汽车的能源补给方式正逐渐由充电为主转变为充换并举,换电模式成为充电模式的重要补充,是后补贴时代推动我国新能源汽车产业发展的创新商业模式之一。

1、换电模式发展现状

(1)早期换电模式失败原因分析

早期,以色列新能源汽车公司Better Place、美国新能源汽车公司Tesla、中国国家电网等企业均尝试过换电模式,但都以失败告终,主要原因是前期一次性投入大和技术标准不完善。

第一,前期建站投入大。换电站建设投入一次性成本较大,包括场地需求、车辆技术改造、电池储备、换电设施建设、能源站建设等,成本远远高于充电桩建设。企业需要投入巨额资金,而且当时新能源汽车产销规模小,大多数换电站利用率不高,投资回报周期太长,导致换电模式最终失败。

第二,技术标准不完善。换电模式技术标准涉及车的制造路线、电池制造技术、标准化建设、能源补给网络建设、国家智能电网建设、城市规划、车辆准入标准修改等一系列问题。各车企均有不同的设计理念,技术标准不同,电池位置和规格尺寸千差万别,很难保证每种车型都能在换电站找到适合更换的电池。

第三,涉及多方博弈及利益纠葛。换电模式会导致动力电池的专业化经营,多数整车企业反对换电模式,通过支持充电模式来自主掌控动力电池等核心技术,进而掌控动力电池技术带来的利润。但国家电网等能源企业希望通过换电模式降低成本、避开基础设施壁垒、快速打开新能源汽车市场,同时掌握电池技术及其衍生资源。由于利益纠葛和整车企业的不配合,由能源企业主导的换电模式并没有发展起来。

(2)换电模式应用领域分析

换电模式目前主要应用于公交车、出租车、物流车、分时租赁等营运车辆领域,私人领域应用成为新趋势。北汽新能源等企业正积极探索私人领域的可行性,蔚来汽车的换电车辆则主要应用于私人领域。

第一,目前主要应用于营运车辆领域。目前换电模式主要适用于公交车、出租车、物流车、分时租赁等营运车辆领域。一是公交车、出租车、物流车、分时租赁等营运车辆是定制车型,品牌相对集中、电池规格相对一致、标准化程度较高,对动力电池寿命和维护要求高,符合换电模式技术要求。二是运营车辆对运营效率要求很高,普通充电导致运营效率低下,换电企业通过构建能源服务网络,大幅提高运营车辆效率,易形成可持续发展的商业模式。

第二,私家车领域的应用成为新趋势。换电模式的目标群体主要是对车辆运营效率和使用寿命要求较高的营运类客户,以及家里无停车位无法自建充电桩的私人用户。总体来看,换电模式的综合效率远高于充电模式,因此高频出行的出租车等市场对换电模式具有十分迫切的刚需。为了给消费者提供更加舒适的用车体验,部分企业如蔚来汽车、北汽新能源等都开始将换电模式推广至私人领域。主要满足三类客户,一是在一线和二线城市无专属停车位,充电不方便的消费者,二是有专属停车位,但所在的小区充电桩建设协调难度大,无法安装专属充电桩的消费者;三是认同和希望体验换电模式的消费者。

2、换电模式的优势和不足分析

(1)换电模式的优势

一是快速补充能源,解决里程和充电焦虑。换电模式能够提供像燃油车加油一样便利、快捷的换电服务,可以3分钟快速换电,大幅减少充电时间,解决消费者“里程焦虑”、“充电等待焦虑”等问题。

二是降低购车成本,促进新能源汽车规模化应用。消费者在购买新能源汽车的时候,可以采取只买裸车或将动力电池回售给换电运营商的方式,从而降低购车成本,促进新能源汽车的规模化应用。

三是调节电网峰谷差,减少对电网冲击和实现能源互联网。服务同样数量的车,换电模式的充电功率只有充电模式的四分之一到二分之一,减小电网负荷,而且换电模式可以利用谷电为动力电池充电,避开峰时充电,节约能源资源,降低充电成本,减少对电网的冲击,容易和电网融合。

四是实现电池闭环管理,防止废旧电池污染环境。换电模式通过电池集中管理、梯次利用、回收利用等运营方式,能够实现闭环状态下的可持续盈利,同时有利于电池回收,减少了电池报废污染环境的隐患,实现电池效益最大化。

五是电池可持续升级,使消费者享受技术迭代红利。动力电池是影响整车性能的关键因素,近年来技术进步显著,采用换电模式可以方便消费者更换性能更优异的动力电池,提高车辆续驶里程等性能。

六是采用恒温恒湿慢充,提高动力电池循环寿命和安全性。换电电池统一在恒温恒湿环境下,采用慢充充电,同时可以对电芯进行主动均衡,每次充电都是一次体检和修复的过程,有利于延长动力电池循环寿命和保障安全性。

七是采用集中可控充电,保障充电过程安全。换电站内集中充电可控制最优的充电环境和最佳充电曲线,提高电池充电过程的安全。电池在换电站内进行自动充换,驾驶员无接触高压电机会,保证人员安全。

八是换电站占地面积小,提高用地的使用效率。换电模式具备占地集约、无需规模开挖土建、建设周期短、可移动等特点,所需占地面积小于充电模式。按满足300车次/天的能源补给估算,换电模式需要200平米,快充模式需要500平米,慢充模式需要4000平米。

九是提高二手车残值,激活二手车交易市场。换电模式可以实现“车电分离”,车企将不含电池的电动汽车和电池分开销售给用户和电池运营商,由电池运营商为电动汽车用户提供电池使用方案。通过数据监控动力电池寿命,便于建立动力电池价格评估体系,可以提高二手车残值,促进新能源汽车二手车交易。

(2)换电模式的不足

一是建站成本仍偏高。目前换电站建设投入的成本仍然较高,但和充电技术相比成本上已经具有可比性,且已经开始商业化,有进一步下降空间,成本已经不是约束换电模式发展的瓶颈。

二是技术标准不完善。各企业的电动车和动力电池标准千差万别,换电模式在超过一个车企范围之外很难运行。

三是存在骗补谋补风险。换电模式涉及“车电分离”,即厂家销售的车辆不带电池,容易产生骗补。而且未来可能会出现个别违规企业,将《公告》车型采用的大电量电池偷换为小电量电池运营,将大电量电池回厂拆分或用于他处,可能重新装车骗补。

四是产权及安全事故责任难界定。换电电池的所有权需要明确,此外换电车辆生产企业和换电服务企业不是同一家,车辆出现事故时的责任界定也存在难题。目前相关企业及消费者通过签署权责明晰的合同来避免该类问题的发生,一些保险公司也愿意为换电相关企业和消费者提供相应保险作为保障措施。

五是相关规范管理办法不健全。换电模式涉及更换出厂配置的动力电池,尤其是“车电分离”和“动力电池升级更换”将导致换电电池和《公告》上动力电池不一致,难以符合现有管理体系相关要求。

3、换电模式未来前景分析

(1)目前换电模式推广应用的条件日渐成熟

目前换电技术已经成熟,随着换电标准完善、建设成本降低,以及整车企业的推动,换电模式推广应用的条件日渐成熟。

一是换电技术已经成熟。目前换电技术已经成熟应用,北汽新能源、力帆、奥动的换电站已经经过市场检验,蔚来汽车的换电站也正陆续投入市场。各企业换电所用动力电池均需经过国家强检机构检测合格,确保所更换电池安全可靠。此外换电站安全标准和技术指标也需要满足一系列标准规定,确保换电技术可靠、安全。

二是换电标准不断完善。目前,中国电力企业联合会标准化中心、全国汽车标准化技术委员会等正牵头制定一系列的电动汽车换电标准。涉及术语、规划设计、建设施工验收、快换电池箱、电池系统接口、换电站、运行服务网络、运行管理、服务管理、换电车辆安全性及评价方法等。此外,工信部也于2017年7月发布推荐性国家标准GB/T 34013-2017《电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》和GB/T 34014-2017《汽车动力蓄电池编码规则》。

三是换电站建设成本不断降低。近两年来,随着换电技术不断进步,相比过去的固定场站换电,如今已经出现集装箱移动式换电站,而且随着换电站规模化,换电站建设成本大大降低,仅为早期投资的10%以下。

四是整车企业主动推动换电模式。北汽新能源、力帆、蔚来汽车等企业已经开始发力换电模式,其中北汽新能源和力帆的换电车辆主要用于出租车和分时租赁市场,蔚来汽车的换电车辆主要面向私人领域。此外,一汽、东风、长安、吉利、广汽、奇点、国金、领途等企业也都在进行换电模式的技术储备。

(2)发展换电模式有利于促进新能源汽车产业发展

目前充电基础设施不完善仍然是阻碍我国新能源汽车产业发展的主要问题之一,建桩难、用桩难等问题依然存在,能源补充方式的不便捷抑制了消费者的需求,减缓了新能源汽车市场的发展。未来新能源汽车能源补充方式将呈现多样化和场景化,充电、换电均有各自的应用场景和客户基础,换电模式将成为充电模式的重要补充,是后补贴时代推动产业发展的创新商业模式之一,有利于促进我国新能源汽车加快发展速度。

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