换电、快充，谁才是新能源车续航最优解？

文 悟能

充电焦虑是电动汽车诞生以来一直存在的一个痛点，也是电动汽车普及的主要障碍。而目前解决充电焦虑有两条路径：一个是换电，一个是快充。“依靠上述两种手段，电动汽车充电能够像油车拿枪加油的轻松时代，已经离我们不远了。”江淮汽车研发中心工程师王鑫认为。

换电政策风不停吹：换电车型补贴不受30万元限制

2020年，换电站和充电基础设施并列进入政府工作报告。同年7月，换电模式下的车辆与电池分开销售也被松绑，购车者可选择只购买车辆而租用电池。这意味着“车电分离”法律上的障碍已被扫清。

为了配合鼓励换电模式，财政部等四部委2020年联合发布的《关于完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》中，明确提出支持鼓励“车电分离”的换电模式：换电车型不受售价30万元以下（含30万元）的上限限制。

工信部对申报《道路机动车辆生产企业及产品公告》（第333批）的车辆公示中，首次出现“换电型纯电动多用途乘用车”的表述，公告其他部分标注“车电分离”字样。工信部随后频频调研，并召开座谈会，研讨听取换电模式推广中的主要困难。在此基础上，工信部于2021年10月发布通知，组织开展换电模式试点，11个城市入围，多家乘用车企业布局换电，完成换电车型公告。

就是在这次试点启动时，工信部明确鼓励企业设立电池资产管理公司，提升动力电池全生命周期利用效率。工信部还鼓励地方出台换电车辆应用支持政策，研究出台适合换电模式发展的金融保险产品。

换电风潮再起

站在产业链角度，换电战局中，手握资源的市场主体至少有六类，多样而复杂。

首先是设备生产商。A股换电相关上市公司包括协鑫能科、翰川智能、博众精工、山东威达和科大智能等。其中，山东威达是换电急先锋蔚来的供应商，其余几家目前“兼职”做换电。

电池厂商也加入战局。公开报道显示，宁德时代2021年12月24日与贵州省政府签署合作建设换电网络协议；2022年1月15日，宁德时代发出《能量，换出来》海报，预示着其在换电领域或有大动作。

第三类是独立换电运营商。奥动新能源等参与换电业务的运营方，已经在此领域深耕将近20年。

第四类是主机厂商，也就是生产整车的车企，其中以蔚来、北汽为代表态度积极而坚决。

换电涉及到场地审批和相关配套，中石化、中石油具有天然优势，两者在全国拥有的加油站超过5万座，自然不愿丢掉这样的“地利”优势。除去与多家企业合作外，中国石化董事长、党组书记张玉卓透露，中国石化正加快从传统油品向“油气氢电非”综合能源服务转型，注重发展换电站等业务，“十四五”期间规划布局5000座充换电站。“另一桶油”不甘落后。2021年，中国石油首座二代充换电站在陕西咸阳揭牌投入运营，在重庆与长安新能源等合作建成首个“加油+换电”综合能源补给站。

换电领域中，手握电力资源的第六类市场主体——国家电网，入局换电领域不可谓不早，但过程颇为曲折。早在电动汽车起步阶段的2006年，国家电网就组织充换电设施研发，2007年便提出换电为主的商业模式。5年后，国家电网改“换电为主”为“引导换电”，主攻快充，并允许社会资本同台合作竞争。虽经巨大转变，国家电网投资建设的充换电站迄今已经超过1万座，其中换电站到2014年已达数百个。

2021年4月，国家电力投资集团宣布，到2025年，公司计划新增总投资规模1150亿元，推广重卡20万台，新增投资持有换电站4000座；吉利科技集团计划到2025年在全球运营5000座智能换电站；中国石化计划2025年前建设5000座充换电站；蔚来要在2025年建成4000个换电站；宁德时代与贵州省政府于2021年12月签署协议共建换电网络……

根据目前各家公布的计划，除去合作重复数据，据不完全统计，到2025年国内的新建换电站至少超过2万座。市场预计对应的运营市场规模将达2631亿元，换电站设备市场则达到693亿元。

换电技术已无障碍

如果从2006年算起，换电从提出至今，已过去15个年头，除去以服务自家车主为主的蔚来汽车和主攻运营车辆（To B）的奥动新能源等企业，市场上鲜有企业让人眼前一亮。

那么，什么是换电？换电的本质又是什么？换电是指车企在设计车型时留出可更换的电池空间，以便车主进入市场后根据需求更换电池补充能量，或者因电池衰减升级电池。

这种将“车电分离”的模式优势明显。相比快充，换电在补能效率上拥有压倒性的优势。目前大多数换电时间可以控制在5分钟以内，最慢的不超过10分钟，奥动新能源最新的第四代换电站已经实现全流程1分钟，换电过程只需要20秒，车辆即换即走，车主的体验就像燃油车加油一样方便，甚至更快。

决定换电效率的还有换电站的电池存量。从第一代换电站发展至今，电池存量从当初的5块到8块电池包，到现在的20块甚至30块，旗舰换电站存量更多。以乘用车为例，按照目前更换一块电池包计算，蔚来汽车的第一代换电站可存储5块电池，设计服务能力每天72次，实际运营中最高可达120次。如果存量电池达到30块，实际运营上限可达720次。

除了补能效率外，换电站运营方在电池管理维护方面比一般车主更加专业，免除了车主在维护电池方面的耗时和精力成本。

与传统加油站相比，换电站占地更小，土地利用效率更高。北汽新能源同样将面向社会实现开放共享。在车电价值分离的商业模式下，建设一座换电站只需4小时，设备占地面积仅为67.5平方米，不足5个车位的面积，每日最多能服务私家车300辆。这相当于在5个车位上建起一座75层高的停车充电塔，对土地和配电资源的利用率非常高。另外，专家指出，与快充相比，换电因为能将充电时间分解，所以对电网冲击较小，基本不会造成电网维稳的额外成本。

城区短途出行，补充能量的方式较多，充电桩和换电并行。但车主一旦出城远行，高速公路上的换电站更能提供所需的能量补充，只要换电站的布点合理，未来长短途能量补充的需求用换电模式基本都可以解决。

另外，在换电模式下，整车被分为车体和电池两部分，车体出售，电池可买断可租赁，在一定程度上可降低购车门槛。王鑫认为，换电的本质是一种商业模式，技术在其中扮演的角色并不像快充那么重要，或者说目前的技术手段已经可以满足换电所需。“市面上大多车主以换一块电池为主，哪怕以后出现更换多块电池的模式，技术上也没有多少障碍。”王鑫说。

换电为何难见顺风：重资产运营压力大

建设一座换电站成本不低，至少是同等规模快充站的两倍。一个电池充足、装备齐全、规模相当的换电站，包括地价在内，可能需要上千万元。

据计算，蔚来第一代充电站的启动成本约为40万元，而这只涵盖了前期的施工、报批、引电三项。如果再加上员工成本、场租、电耗等成本，一个占地3个车位大小、储备5块电池的换电站，成本至少以百万计。

奥动新能源汽车科技有限公司品牌与公共事务中心总经理黄春华同时表示，在换电站建设运营过程中，与电费相比，电池是一块更大的成本支出。据相关统计，目前市场上常见的容量为60千瓦时的动力电池，成本约为8万元到9万元，按一个换电站平均需要8块储备电池计算，仅电池开支就将需要60万元到70万元。

“我们铺下去地基了，但是收益周期很漫长，不是两三年能看到的，一般要四五年才能看到收益。”黄春华说，自己生产、投放运营设备、不断开设新的换电站，资产压力非常重。

蔚来在全国布局超过700座换电站，在不计土地租金、人工成本且不考虑设备折旧、维修等费用的情况下，单个换电站建设成本约为200万元，三年仅在换电上投入的资金至少14亿元。王鑫认为，蔚来汽车是为了给自己单一品牌车型运作提供增值服务，加之其旗下品牌市场保有量有限，约为20万辆，换电站资金投入基本可控。

奥动新能源在广州新建的4.0版本大旗舰站，拥有60块电池存量，另需电力增容和线缆铺设，再加上租金等费用，基本投入要上千万元。因此，奥动新能源不全做旗舰站，还选择了中小型规模的换电站。

黄春华坦承：“我们的确重资产运营，资金压力大。”相比主力To C端的乘用车辆换电站，运营车辆和重卡相对稳定，目前入局的公司经过三年的精耕，可以基本达到营收持平或者盈利。

奥动新能源企业发展副总裁兰志波指出，中国有150万出租车，如果按照70%计算，100万辆车保守就需要1万个换电站。“私家车或者乘用车辆补能频率不高，一周只需要换电两次，C端10辆车才抵过1辆出租车的流转量。”兰志波说。

换电站成本投入过大，也曾让早期入局换电市场的国家电网犹豫不决。杭州伯坦科技工程有限公司总工程师王锋表示，最初财政部将换电项目资金拨进了当时的国家电网，然后由后者实施。2011年后，国家电网因为看不到可能的投资回报，便调整换电方向。

“你做换电站也好，做充电桩也罢，这都是一个巨量的基础设施的投资。”王锋说道，基础设施的收益都来源于用户，但当时根本不知道用户在哪里，个人购买电动汽车的太少。因此，国家电网当时认为换电这个事干不成。

补贴大潮中换电曾风雨飘摇

行业标准出台前，换电领域经历了复杂而戏剧性的博弈。

新能源汽车补贴政策实施初期，车企等各方市场主体不愿涉足换电领域。王锋说，初期补贴分为两种，一种按电里程计算，另一种按照电量计算，物流车最高时1度电可补贴1800元，分为国家补贴和地方补贴，比例为1:1。“当时只要把电池组装上车、车上路，企业就能拿到补贴，没人去干换电，并不是换电技术不好。”王锋表示。

在这种情况下，“车电分离”的提出充满重重阻力。不过，2019年发生的三起电动汽车充电着火事故，加速了换电政策的明晰化，“车电分离”正式登上舞台。“（2019年）五一节前，连着三天烧了三辆车，还是代表行业最高技术的三个品牌。”王锋说，这使事情从技术问题转变成行业问题。

2019年五一前夕，工信部下发紧急通知，召开会议研究如何杜绝车辆充电时发生安全事故。“就是在这次会议上，‘车电分离’被提出来了，这是整个换电模式推广中的一个转折点，管理层首先考虑的是安全。”王锋表示。

工信部提出推广换电模式，加上新能源汽车补贴开始退坡后，各市场主体的态度才慢慢发生转变。此后，各方均有利益诉求，针对换电行业标准的博弈第一次展开。

换电行业最大的阻力来自车企。原来国家为了防止骗补，将车和电池打包一体补贴。“比如一辆比亚迪的车，电池坏了，你给他换一个宁德时代的电池上去是不行的，这属于违规行为。即便车企同意授权更换电池包，可一旦发生事故，在责任划分上就会出现问题。王鑫解释道，发生事故时电池厂家和车企各说各话，产生纠纷，这也降低了车企推出换电车型的意愿，车企更加谨慎。这些因素阻碍了车厂对换电的积极性。

车企不太愿意进入换电领域，还有一个说不出来的原因：折扣。以前汽车厂采购成品油都会享受折扣，而电池厂家的让利却不多。

从技术层面上，车企采用换电车型意愿不强：换电车型结构，因涉及电池厂家和车企，车电密合度远不如一家厂家主导，因此会多占用空间。“它多占了空间，会影响车企车型的续航能力。”王鑫说。当然，车企对车型的个性化追求也将受到影响。

另一个大问题是：换电模式下，电池互换的合规问题，也就是说采用谁的电池标准。各个电池生产厂家都希望自己的标准占国家标准或者行业标准更多，“研发投入那么多钱，改掉很麻烦。”王鑫表示，标准背后的博弈，其实是利益之争。

2021年，在换电模式提出20年后，全国性标准《电动乘用车共享换电站建设规范》才刚刚发布。这个团体标准，对车辆生产制造到换电流程、换电站设施等全产业链如何统一给出量化范围，试图打通换电共享痛点。

按照计划，共享换电站分三步走：第一步，实现机械锁止和解锁机构、更换平台、搬运设备、安全防护设施、车辆识别系统、电池包存放货架、电力系统、充电机、数据分析系统的共享。第二步，随着参与换电模式的企业群壮大，共享换电站实现车型平台共享。第三步，共享换电站实现电池包平台和电池模块的共享。

因为上述标准是团体标准，不具有强制性，行业主体自愿采用。王锋解释，换电站属于市场行为比较大的领域，不宜采用强制标准。团体标准制定后的唯一好处是：为行业标准出台铺路，为换电行业指明了方向。

全国标准推进缓慢，原因是哪家都不想放弃自己的东西。不过，王锋指出，团体标准毕竟出台了，这是一个政策信号，“它的政策倾向性大于它的实用性”。

换电快充风云对决：短期内没有赢家

相对于换电路线，另一种技术路线备受关注，它就是超快充。许多车企想用超快充比肩加油，而且这也是车企主攻的技术方向。

电动汽车快充已经成为各家企业的主攻方向，也成了卖点。比如，小鹏汽车宣布的下一代产品5分钟充电可续航200公里，长城汽车首款车型充电10分钟续航增加401公里，广汽集团的快充技术，性能与小鹏、长城相当。电池企业宁德时代研制的电池包充电15分钟就可以行驶400公里，最长续航可达1000公里。

目前，市面上有两种充电模式，一种是慢充，另一种是快充。当充电桩功率超过一定数值后，就是快充。超快充的数据更高，同样是70千瓦时的电池，若以300千瓦功率充电，理论上15分钟以内就能充满。

快充目前有两种技术线路，一种是上述的增压手段，国内厂家大多采用这种方法实现快充；另一种是增流手段，特斯拉采用的就是600安快充技术。

充电桩核心是充电模块，快充要求高电压和大电流，而电流过大会使充电线缆重量增加，考虑到线缆散热和过重设备不易搬运，车企多采用高电压快充。

“增流并非好的方案，对电池散热、热管理、单件的一致性要求非常高。”国内一家头部车企的工程师说到，增压是市场方向，但要解决高压击穿问题，所关联的元器件都必须在慢充基础上升级。实现快充，电池和车辆电压平台要与电桩适配。快充是电池激烈使用场景。激烈使用场景下，出现问题的概率大增，最常见的就是电池热失控起火。

另外，快充的前提是大功率，需要国家电网同步升级设备，为诸如800伏快充等提供稳定的电网供应。电网最担心出现大的波动，如果峰值峰谷差值太大，便会导致局部电网断电。假设15分钟充满60度电或80度电，功率达到240千瓦或320千瓦，意味着一根充电桩的功率要接近一栋居民楼，会冲击局部电网。为了保证电网稳定，投入又将增加。

快充适合紧急补能场景，比如高速公路服务区。但在服务区建快充电桩，需要安装变压器，配置专门容量，成本远比城市公共慢充充电桩要高很多。同时，快充电桩的利用率反而比城市公共慢充电桩低。

“一正一反”之后，很少有车企能够承受成本压力。车企目前推广快充，一般会将快充与慢充充电桩混合搭建，以便能够灵活调配；另外，还有厂家会为快充配备储能电池，以减轻电网压力。

除去上述成本压力，快充还有很多环节需要投入更多成本。快充涉及电池、电桩和一系列设备。普通慢充桩价格在几百元到上千元不等，快充桩约为一万元。快充对电池要求高，电池成本随之提升，一般比常规电池至少高出20%。另外，快充影响电池寿命，其中的折损计入后，成本又会增加。车辆平台电压提高后，电池管理系统成本也会增加。

此外，快充高压条件下车上电池包、电驱动、PTC（正温度系数热敏电阻）、空调等都需重新适配，对供应链环节提出新的挑战。因此，快充真正落地，不仅需要车、电池、充电桩三方联动，还需要整个产业链协同共进。

短期内，快充是否会出现颠覆性的技术突破？比如，可在常规电压下实现安全短时的快充？王鑫认为，换电和快充将长期并存，都不具有一个路线碾压另一个路线的时机。“从管理层面说，换电也好，充电也罢，这只是技术路线本身的问题。”王鑫称，管理层不会选边站队，就是想用逐渐增加的规模化，倒逼标准化和技术突破，这种思路比10年前更加清晰。

中国加油站规范用了10年才完成。对换电的规范推进速度也不能给予过高的期望。按照预测，2022年电动汽车整车销售量将达到500万辆，随着保有量的增加，补能需求将会剧增。王锋认为，这种态势将倒逼换电和快充市场加速。