电动汽车换电模式主机厂发展战略建议

刘朝阳 卫海岗 刘礼

摘 要：随着新能源汽车的普及和国家补贴从购车环节转向能源补充，电动汽车换电模式以其便利性和安全性的优势重新回到大众视野。文章通过分析换电模式的优势，解读换电相关国家政策和市场需求，分析换电模式面临的挑战。基于主流厂商发展现状及运营商业模式，从主机厂角度提出换电模式未来健康发展需要具备的条件，对制定国家政策和行业标准，主机厂和运营企业的发展战略提出了建议。

关键词：电动汽车;动力电池;换电模式

中图分类号：U469.7  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）10-13-04

Suggestions on the Development Strategy of the OEM in the Mode ofElectric Vehicle Power Exchange

Liu Chaoyang， Wei Haigang， Liu Li

（Guangzhou Automobile Group Co.， Ltd， Guangdong Guangzhou 510623）

Abstract：With the popularization of new energy vehicles and the shift of state subsidies from vehicle purchase to energy supplement， the electric vehicle power exchange mode returns to the public view with its advantages of convenience and safety. This paper analyzes the advantages of the power exchange mode， interprets the relevant national policies and market demand， and analyzes the challenges faced by the power exchange mode. Based on the development status and operation business model of the mainstream manufacturers， the paper puts forward the conditions for the healthy development of the power exchange model in the future from the perspective of the host plant， and puts forward suggestions for the formulation of national policies and industry standards， as well as the development strategy of the host plant and operation enterprises.Keywords： Electric Vehicle; Power Battery; Power Exchange ModeCLC NO.：U469.7  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）10-13-04

前言

新能源汽車产业高速发展，销量和保有量逐年提升。随着国家产业政策调整，新能源补贴逐渐从购车环节转向能源补充基础设施建设领域，电动汽车换电模式以其便利性和安全性的优势重回大众视野。而当下换电模式同时面临诸多挑战，需要国家、行业、主机厂和运营企业发挥优势，共同促进换电模式的发展。

1 换电的发展背景与机遇

1.1 换电技术发展历史

电动汽车换电技术在国外诞生，在国内得到迅速发展和应用。2007年以色列提出换电模式，取得技术积累。2013年特斯拉因电池无法跨车系共享而放弃换电技术路线。2014年国家电网为杭州电动出租车提供换电服务，北京、海南等也启动出租车换电。2016年上海奥动升级底盘换电技术，为主机厂换电提供技术支持。早期因换电站投资较大，电动汽车保有量小及商业模式不成熟等，造成换电站兼容性低和运营效率受限，但客观上为换电模式积累技术与运营经验。

1.2 电动汽车换电优势

换电模式是电动汽车能量补充体系的重要组成部分，与充电相比有其独特优势。1）降低购车成本，购车时电池费用从总价中移除，使用时只需缴纳电池租赁费，降低了购车门槛。2）提高二手残值，由于车电分离，二手车交易时不受电池影响。3）比充电速度快，一次换电仅需3-5分钟，与加油时间相当，远低于快充时长。4）价格相对便宜，充电往往遇上波峰电价，而换电能量补给可充分利用阶梯电价，也可起到削峰填谷的作用。5）电池有更长使用周期，电池的统一管理可以充分利用循环次数，且废旧电池可以梯次利用，提升生命周期内的价值。^[1]6）换电站亦可作为储能站，通过电池的储能与放电，可平衡电网负荷，优化电力资源配置，提高能量利用率。

换电模式降低用车成本，增加用车时间，有更好的经济性和便捷性，适合城市公共交通中运营时间长、行驶里程长、保有量大的出租车和网约车等营运车辆，增加营运效率和效益。^[2]当下主流电动车NEDC续航里程达到400-500公里，实际续航里程约为300公里，而城市出租车单班制的平均行驶里程约为300公里。因此换电模式能够契合城市营运车辆的需求，尤其是单日双班制营运的出租车和网约车。

1.3 政策导向及解读

2019年6月，国家发改委、生态环境部、商务部三部委发布关于印发《推动重点消费品更新升级 畅通资源循环利用实施方案（2019-2020年）》的通知，通知指出：（1）大幅降低新能源汽车成本。（2）加快发展使用便利的新能源汽车。为电动汽车换电技术的研发和实施提供了政策引导方向，鼓励新能源汽车换电上下游产业链提高效率和降低成本，完善能源补充体系，提升能源补充效率。

通过逐步实现电池平台化、标准化，为电动汽车动力电池的平台化开发，电池动态运营与再循环利用，以及电池的统一国家标准破除了制度桎梏。车电分离的商业模式降低了后补贴时代购车门槛，为新能源汽车的推广续力。研制充换电结合、电池配置灵活、续驶里程长短兼顾的新能源汽车产品，新增换电的能源补充体系，能够丰富能源补充方式，提升能源补充效率。将整车与电池模块化开发，优化配置组合，满足不同的市场需求。畅通全生命周期资源循环，提高能源利用效率的号召将动力电池梯次利用和拆解报废规范纳入研究落地阶段。通知指出，要借鉴公共服务领域换电模式和应用经验，换电模式即将成为新能源汽车市场追逐的风口浪尖。

随着汽车电动化进程的发展，国内外各大企业均加快布局，我国新能源汽车产销量屡创新高。2019年我国新能源汽车销量达106万台，保有量超过450萬台，2025年我国新能源车销量目标占比达25%左右，预计销量将达到700万辆。全国重点省市陆续出台新能源出行行业利好政策，未来城市新增或替换出租车/网约车主要以纯电动车为主，北京等城市要求具备可换电功能。新能源汽车产业及城市出行市场对纯电动车的需求为换电技术的发展提供了基础和保障。

2 换电的发展现状与挑战

2.1 主机厂运营现状

2016年北汽和蔚来率先实现电动车底盘换电，北汽新能源的换电模式主要应用在出租车领域，近期开始往私家车方面发展。目前，北汽新能源在全国已有超过100座换电站，投放近万台纯电出租车。到2020年底北京近两万辆出租车将更新为纯电动车辆，将会极大促进换电产业的发展。蔚来在2017年底ES8上市时，宣布采用换电模式，主要面对私人用户。在2019年10月，蔚来宣布针对所有蔚来ES8和ES6首任车主，实行终身免费换电服务。

然而无论是北汽还是蔚来，目前的换电站仅支持对本品牌的部分车型换电，难以跨品牌或跨车系。换电站的效益受到换电量的影响，而目前大部分换电站的使用负荷率不高，盈利情况不及预期。

2.2 换电运营商业模式及其关键指标

电动汽车换电模式的主要参与方包括主机厂，出租车公司，换电运营商，以及司机。主机厂向出租车公司销售换电版车辆，与换电运营商就技术及服务等达成合作，出租车公司与司机协商雇佣分成，换电运营商向司机提供换电服务，收取一定的费用。^[3]

换电运营商通过向司机收取费用，覆盖其投资和运营成本以实现盈利。其投资运营商业模型的关键在于换电站建站投资成本和可服务的出租车数量。换电运营商业模型的关键指标主要包括充电电费、电池成本以及收取的换电费。电池充电电费作为最大成本（五成以上），电费单价尤为重要。因此如果电网企业介入发挥其电价定价权的优势，达到较好的经济效益;还能从电网角度布局换电站，平衡电网负荷，扩大规模，保证换电站的安全可靠运行。电池成本是第二大部分，电池制造商或是开展换电服务的有力竞争者，不仅能够有效控制电池成本，也能在电池的日常维护和梯次利用上发挥优势。换电费用作为收入的主要来源，其单位定价尤为重要，既要保证一定的利润率，又要保证换电模式的竞争力，即单位里程的换电费用不能高于充电电费或燃油车油耗。

2.3 换电模式面临的挑战

换电模式目前仍处于政策引导和企业战略投资为主的初级阶段，未来仍然面临技术瓶颈和商业模式等挑战。^[4]

（1）电池规格的统一性。目前的换电站都只能对单一品牌的单一车型换电。不同主机厂电池包无法统一，同厂商不同车型的电池包也未完全统一，无法形成规模效应。而开展大规模换电的前提是电池、电控系统的标准化、模块化和可兼容性。（2）换电站的投入及运营成本较高。换电站投资成本过高，前期投入大，投资回收期长;运营商需要储备大量存量电池，而目前电池成本居高不下，且电池购买拿不到补贴。（3）市场培育期规模不足。换电需要量的支撑，一是电动车数量足够，保证营业收入以成本分摊，一是动力电池的数量满足使用需求。（4）考虑换电站布局和选址。商用和家用的换电需求不一，因此建站位置和密度需要协同优化。（5）市场接受度。虽然不用支付购买费用，但需租金和服务费，对于消费者需要接受过程。

3 面向未来的发展建议

基于换电面临的技术、商业模式以及社会环境等挑战，分别对国家和行业、换电运营商和主机厂提出面向未来的发展建议。对于国家政策的引导，行业标准的制定，换电运营商业模式创新和落地，特别是对于主机厂战略方针的制定，技术路线的选择，以及技术难点的攻坚都有重要意义。

3.1 国家和行业

换电的前提是电池、电机的标准化、模块化、可兼容、可扩展性。在技术上要成熟和稳定，否则不具备商业应用条件。可兼容性要考虑纵向和横向两个维度：纵向兼容是同一品牌自有产品之间的兼容，横向兼容是与其他企业产品之间的兼容。纵向兼容的难度在于不同级别车型之间的电池容量、整车布置、性能、重量等存在较大差异，要实现所有产品间自由换电既不可行也无必要，需要考虑同一平台内产品的电池的兼容互换最大化。横向兼容难度在于不同电池企业和主机厂都有各自标准，只有在电池和整车上都建立了统一的标准才能实现兼容互换。作为换电模式的未来，必然要走向纵向和横向的可兼容，而单一车企难以形成通用行业标准，需要国家和行业在建立标准上积极投入。

换电与充电不是替代关系，在很长时间两种模式都会长期存在，互为补充。就如同一次性电池和充电电池一样，换电与充电能够分别满足不同的用户，不同应用场景、不同实际使用需求对应不同的能源补充体系，夜间利用谷电慢充是体现新能源车经济性的重要能源补给方式。而对于高频用车、高等待成本的出租车、网约车来说，换电则是最佳的能源补充方案。换电和充电本质上应该是细分市场的差异化选择，而不是能源补充方式体系内的对抗，应该让充电和换电在不同的细分市场展现实力，以消费者的选择为衡量标准，交给市场去选择，以市场为导向，从经济性、便捷性的角度去适应不同用户的需求。

3.2 换电运营企业

换电需要有量的支撑，保有量到一定程度，满足条件才能推进换电实现规模化。换电站如同加油站、充电站，需要车辆保有量的支撑，换电负荷和稼动率不高必然导致换电站难以盈利。只有换电车辆保有量在区域内达到一定程度，满足条件换电模式才能实现规模化。^[5]

换电的应用场景一定是集中式的，达到每平方公里多少台以上，则运行范围相对固定和集中才可以，否则难实现。换电的可能应用场景主要有两个方面，一类主要是以出租车公司为代表的行业客户。对换电的主要诉求在于单日行驶里程和运营时间长，双班运营，换电带来运营效率的提升。另外一种是私人用户。私人用户对换电的诉求主要体现在平日短距离上下班通勤和周末节假日中远距离出游等。不同用车场景下对电池续驶里程的不同需求，通過换电来降低使用成本。当前电动车发展尚处于初级阶段，电动车私人用户规模小，相对分散;而出租车公司等行业客户，运营车辆的区域集中度较高，运营范围和管理相对更为可控，换电需求也更为强烈，应优先考虑在此类用户中开展换电模式和技术的先行先试。^[6]

换电目前还处于发展初期阶段，现阶段的换电站和换电出租车保有量都处于发展阶段，未来两者之间的需求匹配问题将会是一个长期面临的问题。随着电动出租车数量的增多，换电站的数量也将不断增加，布局有望逐渐完善，最值得关注和探讨的问题是如何找到成熟的运营商业模式，解决换电站的盈利问题。

3.3 换电主机厂

首先必须考虑经济性，要在现有量最大的车型上予以改造和延伸，提高共用化、平台化、通用化、集中化。当前还处于换电商业模式探索和技术开发验证阶段，一方面应选定某一款产品来进行集中开发和区域性投入运营来优化商业模式，完善技术，建立标准。只有在商业模式、技术、品质和成本等各方面成熟后才能进行扩展应用。另一方面在选定先行先试的产品时，由于台数有限，要充分考虑经济性，降低分摊和投入，将成本、费用降到最低。

电池的安全性和稳定性是换电商业模式的基础。在多次换电时，必须解决换电各参与方之间的商业模式问题，例如电池是卖还是租。费用结算须以创造价值为前提而存在，换电带来的优势与劣势要全面综合对比，对于有价值的一方选择合理模式。换电模式涉及到多方利益相关者，既包括整车厂，出租车公司，也包括换电站/电池资产运营公司，以及最终的车辆使用者。如何确保各方利益，形成最优的商业模式值得探讨。其中涉及的核心问题是解决电池资产的商业模式，涉及到电池安全性、品质保证、费用结算、日常维护、废旧电池二次利用与处理等各方面问题。需要从多个维度对主机厂和出租车公司以及换电运营商之间电池租售的优劣分析综合对比。

对于企业来说，换电项目的投资回报率等经济性需要深入研讨，是属于战略先行，还是车型具体搭载。要分清楚所处阶段，是处于战略先行技术开发，还是技术产业化验证，或者是规模化应用阶段。所处阶段不同，项目产出和考量维度也存在差异。对于大多数企业来说，目前处于战略先行的阶段，建议主机厂之间采取联合或者联盟的合作模式。通过合资研发生产运营，共享研发成果，共同探索商业模式，形成行业联盟的优势，以减低新项目的运营风险，尽早实现换电技术的产业化落地。

主机厂之间的商业竞争，最终是产品与服务在Techno -logy（技术）、Quality（品质）、Cost（成本）、Delivery（交付）、和Service（服务）方面的全面竞赛，只有在这些方面取得优胜，才有可能存活和发展下去。在技术方面要做到引领，为了做到引领必须敢于创新，先行先试，成功则推广，不成功则持续钻研，直到成功。在品质、成本、交付和服务方面要通过技术研发和小批量试运行不断显在化问题并加以解决，提高品质、成本、交付和服务成熟度和竞争力。只有具备了成熟度和竞争力才能在市场上加以大规模推广，才能在竞争中取胜。

4 结论

本文归纳了电动汽车换电的发展历程，梳理了换电面临的机遇和挑战，基于未来发展面向政府、行业和企业提出了针对性建议。经过论证，换电的技术优势和商业运营模式符合城市电动出行市场的需求，因此换电模式具备一定的可行

性。随着电动汽车保有量的增加和换电基础设施的投入，预计到2025年能够实现换电的大规模商业运用，逐步实现盈利。为充分发挥换电的优势，实现能源利用效率和经济效益的提升，政府和行业要加快制定换电产业化政策和建立三电系统行业统一标准，主机厂在战略发展初期实现可通过研产联合或产业联盟的方式合作，换电运营企业要充分拉动社会优势资源方探讨商业模式的优化和落地，以加速换电产业的快速发展。在未来汽车行业电动化、共享化、智能网联和自动驾驶快速发展的趋势下，换电模式可能迎来新的发展机遇。

参考文献

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[5] 李佳树.电动汽车充换电站网络发展与布局[J].汽车与驾驶维修（维修版）， 2019， 000（001）：95-96.

[6] 邵文妍.电动出租车负荷模型及其充换电设施运营模式研究[D]. 华南理工大学， 2014.