新能源汽车换电模式现状及发展趋势

□文/刘红江 王信锐

（遵义职业技术学院 贵州·遵义）

［提要］ 2020 年以来，国家颁布多项支持新能源车换电的政策文件，新能源汽车换电站建设进入飞速发展阶段。总结我国换电模式发展现状，分析换电模式的优缺点与国家换电政策的变化趋势，相信在政策导向下，我国新能源汽车将进入换电时代。

引言

2020 年11 月2 日，国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划（2021-2035 年）》强调发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路，是应对气候变化、推动绿色发展的战略举措。在政策的支持下，我国的新能源汽车发展蓬勃向上。2021 年1～8 月，新能源汽车产销分别达到181.3 万辆和179.9 万辆，同比增长均为1.9 倍，仅8 月份，新能源汽车产销量均超过30 万辆，再创历史新高。

虽然新能源汽车产业发展如此迅速，但新能源汽车自身仍存在诸多问题，主要表现在：（1）续航里程短，里程焦虑仍在；（2）充电时间长、充电困难；（3）动力电池存在自燃、爆炸等安全问题；（4）购车成本高，贬值快。这些问题如果不能解决，新能源汽车就不能真正被消费者接收。

目前，新能源汽车补充能量的方式有三种：常规充电、无线充电和换电模式。常规充电有快充和慢充两种，技术成熟，也是目前主要的能量补充形式；无线充电技术先进，但难以实现大功率，还处在研发试验阶段。换电模式通过更换动力电池，可以快速将新能源汽车电量补满，换电过程可以在3 分钟内完成，大大缩短了补电时间和消费者等待时间，同时也在一定程度上缩短了里程焦虑。作为新兴产业，需要对换电模式的现状和未来进行讨论分析，希望对新能源汽车换电的发展有所帮助。

一、换电模式发展现状

（一）国外换电模式发展现状。最早提出换电方案并实施的企业是总部位于美国加州的Better Place（简称BP）。BP 采用动力电池和车辆分开的方式，动力电池所有权为BP 公司所有，BP 将电池租给用户，根据用户的行车里程收费。随后6 年的时间，BP 先后在以色列等欧美国家建设换电站，其中在2011 年在广州设立体验中心。换电模式在当时理念超前，也得到了不错的融资，但最终因建设成本高、合作车辆销量低，于2013 年5 月宣布破产。2013 年，特斯拉也推出了换电技术，但因换电成本高、电池标准不统一、运营效率低等原因，也放弃了换电技术路线。

（二）国内换电模式发展现状。我国最早从事新能源汽车换电的企业是成立于2000 年的奥动新能源，经过20 多年的发展，已成为我国换电行业的引领者之一。国家电网也在2011 年确定了“换电为主、插充为辅、集中充电、统一配送”的运营思路，但当时新能源汽车刚兴起，车辆保有量少，换电模式逐渐被放弃。国务院在2012 年7 月发布《节能与新能源汽车行业发展规划（2012-2020 年）》，确定新能源汽车的补电方式为充电，换电模式进入低潮。我国新能源汽车保有量已突破600 万辆，稳居世界第一，消费者已不满足于现有的充电模式，政府部门2019～2021 年间，密集出台相关政策，明确提出换电概念，并给予换电车辆“额外待遇”，换电模式终于迎来春天。

目前，国内换电模式的主力军主要包括蔚来汽车、奥动新能源、伯坦科技等，3 家换电站数量的市场份额见图1。成立于2014 年的蔚来汽车现已成为国内新能源汽车的领头羊，其换电技术也遥遥领先于新能源汽车行业。目前，蔚来汽车在全国拥有400 余座换电站，还创造性提出了“电区房”的概念——蔚来汽车换电站3km 以内的房子。同时，蔚来汽车计划到2025年，将建成4，000 座换电站，其中国内3，000 座，国外1，000座，每年新建超过600 座，将国内“电区房”比例提升至90%。奥动新能源现有换电站334 座（2021 年7 月数据），已累计完成了900 多万次换电，安全行驶里程达13 亿公里，计划到2025年完成换电数量超5，000 座。两家企业未来5 年换电站建设数量见图2。（图1、图2）

图1 三家换电站市场占比图

图2 蔚来汽车和奥动新能源换电站建设预期数统计图

从区域来看，经济发达城市布局较多，北京、广东、浙江、江苏、上海位居前五，数量分别为221 座、116 座、73 座、54 座、45座，各省市的比较见图3，这也与新能源汽车在各地区的规模契合。（图3）

图3 2021 年7 月全国分地区换电站保有量前五情况图

从2021 年1 月到7 月，全国换电站建设呈现井喷状态，保有量由306 座增至763 座，增速达149%。北京市换电站数量由126 座增至221 座，增速达到75.4%；广东由63 座增至116 座，增速达到84.1%。这显示出了换电站建设进入高速发展阶段。

二、换电模式优缺点分析

（一）换电模式的优点

1、大幅度缩短能量补充时间，减少里程焦。传统的能量补充主要通过充电的方式来获得，以现有的技术，慢充要6～8 小时才能充满，快充也需要15～30 分钟，在这个节奏快的社会，无疑增加了人们的等待时间。而换电模式可以在3 分钟内将电池电量补充到100%，可以做到比传统燃油车加油时间还要短，从而可以缩短因电池能量不足造成的里程焦虑。

2、统一管理，延长电池的使用寿命。该换电模式下的动力电池由换电站统一管理，统一充电，可以用最合理的方式对动力电池进行充电和维护，从而延长动力电池的使用寿命，同时在电池充电时能及时发现电池的问题，从而将动力电池的安全隐患排除在萌芽状态。

3、错峰充电，降低用电成本。储备电池可以在用电负荷较低的晚上进行充电，减少充电费用。同时，充电站也可以和风光等新能源结合，构建微型风光储电站，大大降低用电成本，也可以在紧急情况向电网馈送电能，有利于智能电网的建设。

4、换电站利用效率高于充电站。新能源汽车的充电时间长，即使快充也需要30 分钟左右，而更换电池仅需要3 分钟左右，效率远充电模式。据测算，一个70m2左右的换电站每天可以完成换电池300 次。

5、方便电池的回收。当动力电池的容量衰减至额定容量的80%时，其爬坡和加速能力下降，需要更换动力电池，而更换下来的电池由于还有比较大的利用价值，可以梯次利用或再生利用。然而，动力电池退役报废后大都流入黑市、小作坊，具有资质的企业很难收到退役的动力电池。而换电模式的电池归企业所有，便于统一回收。

6、减轻消费者的购车压力。动力电池的成本在整个新能源汽车中要占到40%左右，如果消费者购买车辆时，不购买电池，就可以节约40%的成本，大大降低了购车成本和门槛，有利于新能源汽车的推广，这也是换电模式的初衷所在。

（二）换电模式的缺点

1、换电模式建设成本高。换电站的建设场地、换电设备等需要大量的资金投入，动力电池的储备也是一个巨大的投入，仅建设一个换电站就要花费大概1，000 万元，储备电池的成本就超过三成，远远大于充电站的建设成本。另外，换电站需要专人看守运营，这也是很大的一笔开支，投入的回报周期较长。

2、动力电池标准不统一。目前，国内新能源汽车型号众多，造成动力电池的容量、能量、电压、材料尺寸也不尽相同，另外动力电池的尺寸、安装位置、接口标准也不同，造成目前换电模式只能在某个厂家特别型号的车型才可以进行换电，这成为制约动力电池换电发展的一个重要瓶颈。

3、事故责任不好判定。整个换电流程涉及的环节众多，主要有不同车主、不同换电站之间运转，若发生安全事故后，责任不好界定，可能出现相互推脱的问题，因此要提前制定规则，做好检测工作。

4、存在一定的安全隐患。动力电池的能量密度大，换电站要储备一定数量的动力电池，这也是一个很大的危险源。2021年4 月，首都一储能电站发生爆炸，造成重大伤亡，这个事故给我们敲响了警钟，如何做好换电站的防火防爆工作也是一个重难点。

三、换电政策变化趋势分析

国家政策是行业发展的风向标，决定了换电模式能否持续快速发展。我国的换电政策也经历了由模糊到清晰的转变。2012 年，国务院通过了《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020 年）》，确定新能源汽车补充能量的方式以充电为主，换电模式处于摸索发展阶段，只有个别企业尝试探索，换电站建设缓慢。2019 年6 月，国家发改委发布《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）》，明确提出，为大幅降低新能源汽车成本，可以推广新能源汽车电池租赁等车电分离消费方式；发展便利的新能源汽车，鼓励充换电结合。2020 年4 月，四部委发布《关于完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》，特别强调“换电车辆”不受补贴前售价30 万元限制。2020 年10 月，《新能源汽车产业发展规划（2021-2035）》，明确鼓励开展换电模式应用。2021 年4 月，《电动汽车换电安全要求（GB/T-40032-2021）》发布，该标准是换电行业的第一个国家标准，标准对换电站的安全、用户使用的安全等做了标准规定，该标准在2021 年11 月1 正式实施。2021 年5 月，《关于进一步提升充换电基础设置服务保障能力的实施意见（征求意见稿）》发布，提出加快换电模式推广应用。至此，换电模式政策完全明朗，换电站的建设也进入高速发展阶段。相信国家后续会出台更多的政策和标准，来鼓励换电模式发展。

结语

本文分析了国内外新能源汽车换电模式的发展现状，浅析了换电模式的优点和缺点，对国家换电政策进行了梳理，我国大力发展推广换电模式政策明确，换电站建设进入了飞速发展阶段，这必将巩固新能源汽车的发展地位，引导更多的消费者购买新能源汽车。虽然换电站的建设有诸多优点，但也要防止出现盲目跟风建设，造成换电站数量过剩，浪费社会资源。