换电重卡电池运营市场发展分析

戴宝林

摘 要：本文通过分析近年换电重卡市场发展的数据，结合国家政策的引导和推动，对未来换电重卡数量、电池数量、电池储能量等的市场情况进行了分析计算，说明了换电重卡电池储能微电网对我国能源供给结构的重要补充作用和对清洁能源有效利用的重要价值。同时也通过分析电池运营的资金、技术等行业门槛，对未来可能的电池运营行业生态进行了预测，提出了“南有启源芯动力，北有长江豪能汇”的竞争发展格局，并以长江豪能汇为例对行业头部企业可能的投资和电池储能规模进行了分析预测。

关键词：换电重卡 电池 储能 市场预测

1 背景

1.1 国家政策

换电模式新能源汽车因其在补给时间、购车成本、电池寿命等方面的优势[1]，得到国家政策的大力支持。2021年10月，《关于启动新能源汽车换电模式应用试点工作的通知》[2]首次提出在宜宾、唐山、包头三座城市进行换电重卡试点。2021年11月发布《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》[3]，为新能源汽车产业发展作出方向性指引。良好的性价比使换电模式成为重卡电动化的重要路径，重型卡车电动化开始出现爆发式增长[4]。2023年6月发布《关于进一步构建高质量充电基础设施体系的指导意见》，指导加强换电站基础设施的建设。2023年11月发布《关于启动第一批公共领域车辆全面电动化先行区试点的通知》，确定唐山、鄂尔多斯等15个城市为此次试点城市，鼓励探索形成一批可复制可推广的经验和模式。

1.2 全国重卡数量

国家统计局数据显示[5-6]（见表1），自2015年以来重卡存量一直保持稳定增长，截至2021年底，全国存量重卡（民用重型载货汽车）数量为907.09万辆[5]，2022年底重卡数量为894.15万辆[6]，首次出现减少趋势。中国汽车工业协会发布的产销数据显示，2023年1月～10月重卡累计销售78.8万辆，同比增长37.9%；其中10月销售8.1万辆，同比增长68.5%，趋势向好。因此，截至2023年10月，我国重卡的存量约为973万辆。

2015年-2022年我国重卡存量的增长趋势表现为线性增长（图1），拟合的线性增长函数为：

拥有量（万辆）=58.392×年份-117134

公式1

由公式1计算可得，2023年我国重卡存量的估算值为995万辆，接近一千万辆。为便于计算，本文的数据计算分析以1000万辆重卡市场总容量为基础。

1.3 全国新能源重卡销量

从销量来看，2022年国内纯电动重卡销量为19312辆，其中换电重卡占比为47.0%，相較于2020年的纯电动重卡销量2584辆和换电重卡占比23.7%有显著增加，说明换电重卡开始步入良性增长轨道[2]。进入2023年度，各地促进新能源重卡发展的政策纷纷出台，车电分离等新型商业模式的出现也降低了换电重卡的购车成本，使新能源重卡的销量快速提升。

根据终端上牌数据，2023年1-10月新能源重卡累计销量同比增长38%；其中10月实销3463辆，同比翻一番，环比增长9%；11月实销4632辆，同比增幅达126%，环比增长36%。2023年10月和1-10月累计各种技术路线新能源重卡车型销量及同比、占比见表2。

可见，纯电重卡在不同技术路线的新能源重卡中保持着90%的占比。而换电重卡与充电重卡的对比，从1-10月的整体销量看接近1：1。但随着国家和各地方政府陆续出台加强换电站基础设施建设和促进“车电分离”新商业模式试点示范的政策文件，未来换电站数量增加，必然带来换电重卡的快速发展。因此，有理由相信未来换电重卡在纯电重卡中仍将占据主要地位。

2 数据分析

2.1 换电重卡市场总容量

以我国共有1000万辆存量重卡计算，按照我国油车重卡的平均使用年限约7年，预计未来7年内，全部重卡车型将完成一次更换，即约有1000万辆的重卡市场。

考虑到电车重卡和氢能、液化天然气（LNG）、压缩天然气（CNG）、甲醇等新能源重卡的碳减排优势，在政策推动下，油车重卡的市场占比将进一步萎缩，新能源重卡在重卡市场中的渗透率将不断上升，同时也将进一步体现出购置成本降低和电能消费的经济优势。粗略估计到2030年，电车重卡将在全国重卡存量中占据约70%，即700万辆的市场空间。其余30%的市场份额将由油车和其他新能源重卡各占一半，即油车重卡约有150万辆，氢能、液化天然气（LNG）、压缩天然气（CNG）、甲醇等新能源重卡约有150万辆。

中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高2023年7月在采访中表示，新能源车市场占有率目前已经到36%，此前估计2030年新能源车市场占有率能达到40%，现在来看翻一倍都是有可能的。按他的估计，2030年新能源车市场占有率可能达到70%-80%。对新能源货运重卡，欧阳院士曾在2023年3月中国商用车论坛上表示，预计到2025年市场渗透率将超过10%，到2030年左右力争接近50%。到2030年预计纯电重卡会占到新能源重卡的70%，其中换电重卡又会占到纯电重卡的70%-80%。

回顾新能源汽车的发展历史，从2005年到2015年，新能源汽车用了11年渗透率才突破1%，从2016年到2019年，用了3年多渗透率从1%快速提至5%[7]。然而，新能源重卡自2016年销售341台、在重卡市场的渗透率0.047%开始，渗透率从2020年的0.2%快速提高到了2022年3.7%[8]，2023年8月达到5.74%，10月达到为6.2%。可见，新能源重卡仅用了8年多的时间，完成了新能源汽车14年走完的发展过程。因此，在国家“双碳”政策的强劲推动下，我们有理由乐观地相信新能源重卡发展非常快速，到2030年有望追上新能源汽车的平均市场占有率水平70%-80%，而其中90%都是纯电动，纯电重卡的市场占有率约为60-70%。

根据表2中2023年1-10月的纯电重卡销售数据，换电重卡与充电重卡销售量各占50%，而随着各大企业换电站的规划逐渐落地，投入运营的换电站快速增加，换电重卡还将有很大的市场发展空间。因此，本文预计到2030年，换电重卡在电车重卡中的占比约为60%～70%，即700万辆电车重卡中有约420～490万辆是换电重卡。下文按照420万辆换电重卡来进行分析计算。

2.2 电池和换电站需求总量

考虑到电池充电周转的时间，为了保证换电重卡的顺利换电，通常换电站电池需多于其服务的重卡车数量，车与电池的数量比约1：1.2。即420万辆换电重卡，需要配备约500万个对应的电池包。

配备282kWh电池的重卡一天需要换电3-4次[8]。虽然换电过程只需要3-5分钟，但加上服务时间，目前换电站服务一台车的平均时间约为8.5分钟，即一小时服务7辆车。如果换电站一天24小时满负荷无故障运行，可以完成168车次的换电，服务的换电重卡车数量约为50辆。但现实场景下受各种因素的影响，换电站的运营负荷约为80%，每个换电站对应服务40辆车，约需配备47个电池包。以此计算，市场总量的500万个电池包将分布于约10.6万个运营换电站中。

考虑到换电站在不同运营场景下的规模类型差异，不是所有换电站都满足一小时服务7辆车提供7块电池同时储备1块电池进行充电的标准运营能力，即“7+1”标准站。根据不同运营场景，还可能存在“3+1”或“5+1”定制站。如果有30%的换电站为“3+1”和“5+1”定制站，且两种定制站数量相等，那么实际运营的换电站数量约为12.5万个；如果有50%的换电站为“3+1”和“5+1”定制站，且两种定制站数量相等，那么实际运营的换电站数量约为13.8万个。

因此，实际需要的重卡换电站数量约为10.6～13.8万个。

2.3 电池资产总量

目前市场上的换电重卡电池主要有三种规格：282kWh、350kWh和423kWh，按照1200元/kWh[9]计算，对应的电池价格分别为33.84万元、42.00万元和50.76万元。如果三种规格电池市场占有率分别按40%、40%、20%计算，则500万个电池包需要的资金约为2.02万亿元。如果三种规格市场占有率分别按50%、40%、10%计算，则需要的资金约为1.94万亿元。综合来看，未来换电重卡的电池资产规模约为2万亿元。即使考虑到未来电池价格下降[9]，当降价幅度不超过50%时，电池资产规模也在万亿元以上。

2.4 电池运营商分析

从竞争格局看，换电重卡整车企业头部效应明显[10]，这种效应也将延续到电池运营阶段。整个换电重卡电池运营约需2万亿的投资规模，重资产、资金密集型的电池运营商，很大可能將形成以央企为主，国企为辅，民企、外企和其他企业为补充的行业生态，初步估计央企占约60%的市场，各地方国企约占30%，民企、外企及其他企业约占10%。从资金实力和近年的发展速度来看，未来有望在超过万亿投资的市场中，形成三家央企三足鼎立的局面，三家央企分别将以40%、40%和20%的比例共同瓜分约60%的电池运营市场。这也意味着，最大规模的电池运营商，市场占有率约为24%，所需的投资规模约为4800亿元。目前来看，上海启源芯动力、北京长江豪能汇有望成为行业头部的Top3之一。

2.5 电池储能规模分析

以全部500万块电池来统计，如果282kWh、350kWh和423kWh三种规格电池在市场上的占有率分别为40%、40%、20%，电池总容量约为16.9亿千瓦时，是世界装机容量最大的水电站三峡电站2020年日平均发电量3.063亿千瓦时的5.5倍，占其全年总发电量1118亿千瓦时的1.51%；超过三峡集团2021年日平均发电量9.953亿千瓦时约70%，占其年度发电总量3633亿千瓦时的0.464%。如果此三种规格电池在市场上的占有率分别为50%、40%、10%，则总电池容量约为16.2亿千瓦时，是三峡电站2020年日平均发电量的5.3倍，占其全年总发电量的1.45%；超过三峡集团2021年日平均发电量约62%，占其年度发电总量的0.445%。整体来看，电池总容量规模约为16.2～16.9亿千瓦时。

以发展势头迅猛、有望成为行业Top3之一的长江豪能汇为例，500万块电池总量中将持有120万块电池，如果282kWh、350kWh和423kWh三种规格电池持有量分别为40%、40%、20%，总电池容量约为4.049亿千瓦时，超过三峡电站2020年日平均发电量32.2%；占三峡集团2021年日平均发电量的41%。如果此三种规格电池持有量分别为50%、40%、10%，则电池总容量约为3.880亿千瓦时，超过三峡电站2020年日平均发电量26.7%；占三峡集团2021年日平均发电量的39%。综合估算，一家头部企业拥有的电池总容量可以达到3.880～4.049亿千瓦时。

换电重卡电池储能容量大、分布广，将形成分布式微电网。换电重卡电池与电网双向充放电的车网互动式智慧储能，为我国的能源储备提供了一种成本低、安全性高的需求侧分布式储能新途径[4]，将成为我国电网的有益补充。

3 未来展望

3.1 电池储能微电网

经过以上分析可以预见，随着2030年碳达峰目标的时限逐渐临近，在未来七年内，伴随着旧车报废更换新车，同时国家和地方政策的大力推动下，重卡将完成整个行业的更新迭代，以纯电重卡为主的新能源重卡将成为行业主要车型，而换电重卡因其更灵活的商业模式，将在纯电重卡中占据主要地位。至2030年，换电重卡将达到约420万辆。

与此相对应的是约10.6-13.8万个重卡换电站的约500万块重卡电池在市场上流通使用，其所形成的微电网储能规模将达到16.2～16.9亿千瓦时，而电池运营的头部企业一家即可拥有120万块重卡电池，储能量达3.880-4.049亿千瓦时，每日可对外输出电量超过一个三峡电站的日平均发电量。换电重卡的电池储能网，结合水力、光伏、风力发电等可再生能源发电技术，将为我国提供超过5个三峡电站日发电量的清洁能源供应能力，是解决当前光伏发电、风力发电不稳定、难利用问题的重要途径。

如此大规模的分布式能源网络，将逐步与能源、交通、信息等网络进行深度融合，形成绿色可持续的商业生态圈[2]，同时也会带来更复杂的能源调度管理和能源安全问题。电池位置随着车的行驶而实时变化，电池电量也伴随着充放电过程在实时变化，如何在保障换电重卡车运营使用的前提下，计算出当次行驶可以额外供应电力消费的电量，并与需求方建立广泛而及时的通讯和供需匹配，需要非常强大的能源管理系统和网络的支持。而大量能源供应节点的消费和支付过程，也需要建立完善的信息安全保障，向各类电力需求方提供可信、安全、清洁的能源消费服务。

3.2 运营商生态

在当前能源危机的国际局势和实现“双碳”目标的政策压力下，面对发展前景广阔的换电重卡电池运营市场，国内各大传统能源企业纷纷开始布局。

在南方，国家电力投资集团有限公司成立上海启源芯动力科技有限公司，专注于“绿电交通”领域的综合智慧能源服务，已在全国 31 省市区全面布局超 100 座重卡充换电站。在北方，中国长江三峡集团有限公司成立了北京长江豪能汇新能源科技有限公司，专注于新能源换电重卡项目的开发、建设、运营等，强势推动新能源产业的发展。未来，重卡换电站及电池储能运营将很可能形成“南有启源芯动力，北有长江豪能汇”的竞争格局。

3.3 头部企业分析

换电站建设、电池购置运营的大量资金背后，还有电池储能微电网智慧化管理所需要的高精尖人工智能算法，行业准入门槛相对较高。因此，参与竞争成为行业头部企业，必须具备三个主要条件：雄厚的资金、高精尖信息化技术和强大的资源整合能力。目前，北京的国家电力投资集团公司与武汉的中国长江三峡集团有限公司，同为央企，分别通过与高科技公司或产业上下游企业联合成立公司的形式，整合产业资源，布局电池能源运营，已然呈现出“北国家电投，南长江三峡”二分天下的态势。

作为长江三峡布局绿电交通领域开展换电重卡电池银行服务的运营公司，长江豪能汇成立目标即是成为行业头部企业，这意味着长江豪能汇需要建设约2.5～3.3万座换电站，购入120万块电池，服务于100万辆换电重卡，同时拥有3.880～4.049亿千瓦时分布式储能能力。不考虑换电站的建设投资，仅电池购置就需要至少4400亿元。若按照10年投资周期，每年约需投入440亿元；若按照7年投资周期，每年约需投入630亿元。这些资金及背后科技和人才资源的投入，将快速形成行业龙头效应，带动上下游产业的融合发展，为我国新能源的利用提供一种需求侧储能模式，从而将为我国绿电交通行业打造一种全新商业范式。

参考文献：

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