電動(dòng)汽車換電行業(yè)研究

電動(dòng)汽車換電行業(yè)研究一、換電模式概述——節(jié)約時(shí)間，降低成本，徹底解決里程焦慮1.1

換電模式的概念及類型電動(dòng)汽車換電模式是指通過(guò)集中型充電站對(duì)大量電池進(jìn)行集中存儲(chǔ)、集

中充電、統(tǒng)一配送，并在電池配送站內(nèi)對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行電池更換服務(wù)；或者

通過(guò)換電站集電池充電、物流、調(diào)配、以及換電服務(wù)于一體。換電模式主要有兩類:集中充電模式和充換電模式。集中充電模式指通過(guò)

集中型充電站對(duì)大量電池集中存儲(chǔ)、集中充電、統(tǒng)一配送，并在電池配送站

內(nèi)對(duì)電動(dòng)汽車提供電池更換服務(wù)。

充換電模式指以換電站為載體，換電站同時(shí)具備電池更換和電池充電功

能，站內(nèi)包括供電系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、電池更換系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、電池檢測(cè)與

維護(hù)管理部分等。目前而言，市場(chǎng)采用的換電方式多為充換電站模式。

目前市場(chǎng)上換電的主流方式是底盤換電、側(cè)方換電和分箱換電等。如蔚

來(lái)汽車的換電車型采用的是底盤換電的方式對(duì)電池進(jìn)行更換；浙江時(shí)空電動(dòng)

有限公司的換電車型采用的是側(cè)方換電的方式對(duì)電池進(jìn)行更換；力帆汽車的

換電車型采用的是分箱換電的方式對(duì)電池進(jìn)行更換。1.2

換電模式優(yōu)點(diǎn)顯著，缺點(diǎn)持續(xù)改善作為電動(dòng)汽車的能源補(bǔ)給方式來(lái)說(shuō)，換電模式的優(yōu)勢(shì)是顯而易見的。主

要包括以下幾個(gè)方面：

1）能源補(bǔ)給時(shí)間短。換電時(shí)間與傳統(tǒng)燃油車加油時(shí)間相當(dāng)，而與插充模

式相比，可節(jié)省大量的充電等待時(shí)間，解決了電動(dòng)汽車一直以來(lái)推廣速度慢

的一大痛點(diǎn)，更加符合消費(fèi)者意愿。2）消費(fèi)者購(gòu)車成本低。同種車型、相同配置的電動(dòng)汽車價(jià)格普遍高于傳

統(tǒng)燃油汽車的價(jià)格，其多出來(lái)的價(jià)格大部分來(lái)源于動(dòng)力電池的成本，其價(jià)格

約占整輛車價(jià)格的

40%。在換電模式的車電分離下，消費(fèi)者可選擇不購(gòu)買動(dòng)力

電池而采用租賃的方式，這就大大降低了購(gòu)車成本，非常有利于電動(dòng)汽車的

推廣。3）延長(zhǎng)電池使用壽命。消費(fèi)者普遍缺乏動(dòng)力電池的維護(hù)保養(yǎng)知識(shí)，而換

電模式電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池可由換電站統(tǒng)一集中充電和維護(hù)保養(yǎng)，很大程度

上可延長(zhǎng)電池使用壽命。4）及時(shí)排除安全隱患。插充模式電動(dòng)汽車可能只有到了維護(hù)保養(yǎng)周期或

者汽車本身出現(xiàn)故障時(shí)才會(huì)到

4S店檢查維修，對(duì)于存在的一些隱藏風(fēng)險(xiǎn)無(wú)法

排除，長(zhǎng)時(shí)間的使用會(huì)存在安全穩(wěn)患。而換電模式電動(dòng)汽車當(dāng)電池電量不足

時(shí)即會(huì)駛往換電站進(jìn)行換電，換電周期相對(duì)較短，短則幾小時(shí)，多則幾天，

而且每次換電時(shí)都會(huì)對(duì)電動(dòng)汽車的整車電氣系統(tǒng)及動(dòng)力電池進(jìn)行檢測(cè)，能及

時(shí)排除潛在隱患。5）緩解用電壓力。當(dāng)電動(dòng)汽車達(dá)到一定數(shù)量且隨機(jī)充電時(shí)，可能會(huì)對(duì)電

網(wǎng)和居民用電造成影響，換電模式下動(dòng)力電池的充電可由換電站工作人員科

學(xué)合理安排，在低谷時(shí)段進(jìn)行充電，避開用電高峰期，可較大程度的降低換

電站的購(gòu)電成本，提高其經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)緩解城市用電壓力。6）換電站用地面積小。換電模式電動(dòng)汽車具有更換電池速度快的特點(diǎn)，

因此相對(duì)充電站而言，一個(gè)換電站中較少的換電工位即可滿足該區(qū)域內(nèi)電動(dòng)

汽車的換電需求，也就意味著建沒換電站所需的用地面積相對(duì)于建設(shè)同等電

量供給的充電站來(lái)說(shuō)要小很多。缺點(diǎn)方面，主要有以下三點(diǎn)：一是換電站前期投入成本高。換電站的建

設(shè)除了用地、人力、換電設(shè)備購(gòu)置等的成本外，還需要巨額的電池儲(chǔ)備成本

和電池充電、用電成本。根據(jù)協(xié)鑫能科，建設(shè)一個(gè)乘用車換電站的成本近

500

萬(wàn)元，其中電池投資的成本

140

萬(wàn)元，這為投資換電站的企業(yè)帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。

如果該地區(qū)采用換電模式的電動(dòng)汽車未能達(dá)到一定規(guī)模，企業(yè)還會(huì)存在面臨

虧損、無(wú)法收回成本的情況。但是隨著規(guī)劃不斷提升，產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)逐漸成熟，

換電站的投資額有望持續(xù)下降。二是換電站后期運(yùn)營(yíng)成本高。充電站幾乎可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，車主可自行

操作充電樁進(jìn)行充電，其運(yùn)營(yíng)成本相對(duì)較低。而換電站中換電設(shè)備的操作及

維護(hù)保養(yǎng)、動(dòng)力電池的統(tǒng)一充電、存儲(chǔ)和調(diào)配都需要一定數(shù)量的工作人員，

因此，換電站的后期運(yùn)營(yíng)成本要高于充電站。然而換電站也非常適合無(wú)人化

運(yùn)營(yíng)。目前新落地的換電站，如協(xié)鑫電港，也可支持無(wú)人值守模式三是換電標(biāo)準(zhǔn)還未實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一。各汽車生產(chǎn)商和電池生產(chǎn)商對(duì)于換電車型

的整體設(shè)計(jì)，電池的更換形式。電池的尺寸、接口等的標(biāo)準(zhǔn)各不相同，這就

造成了雖然現(xiàn)有市場(chǎng)上換電模式電動(dòng)車的車型眾多，但卻不能保證在所有換

電站都能實(shí)現(xiàn)換電，對(duì)換電站的運(yùn)營(yíng)效率造成極大影響，同時(shí)消費(fèi)者的體驗(yàn)

感較差，不利于換電模式的推廣。但是國(guó)家有望加速出臺(tái)相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。本

月

1

號(hào)，國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)管總局（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委）批準(zhǔn)發(fā)布

GB/T40032-2021電動(dòng)

汽車換電安全要求國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。這是在中國(guó)汽車制造業(yè)在換電行業(yè)制訂的第

一個(gè)基本通用性國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。1.3

對(duì)比充電，徹底解決里程焦慮，讓電動(dòng)汽車“自由飛翔”電動(dòng)汽車換電模式按照服務(wù)的汽車類型可以大體分為商用車換電站和乘

用車換電站。商用車多為營(yíng)運(yùn)車輛，尤其對(duì)于長(zhǎng)途客、貨車而言，“里程焦慮”

是新能源商用車推廣過(guò)程中必須解決的問(wèn)題。而乘用車中的營(yíng)運(yùn)車輛與商用

車有著類似的對(duì)續(xù)航能力的需求；而對(duì)于家用短途代步車，在換電兼容充電

的情況下，換電模式的車型具備成本優(yōu)勢(shì)及時(shí)間優(yōu)勢(shì)，故換電模式車型仍然

有望成為車主的首選。1.3.1

乘用車換電模式對(duì)于乘用車來(lái)說(shuō)，換電站提供了三個(gè)層面的價(jià)值：在最底層，換電站是

出行補(bǔ)能的基礎(chǔ)設(shè)施；第二層，換電站是車電分離、電池租用、電池升級(jí)的

一個(gè)物理載體；第三層，它是一種讓用戶的車輛在整個(gè)生命周期更保值的工

具，讓電池成為一種獨(dú)立流通體系的金融手段，是電池銀行里面存放電池的

載體。以蔚來(lái)的換電模式為例，換電和充電并非對(duì)立關(guān)系，蔚來(lái)的能源體系是

既可充又可換的。超充技術(shù)越來(lái)越好、效率越來(lái)越高，但并不代表?yè)Q電效率

就是止步不前的，例如

800V的充電技術(shù)同樣可以用于換電站來(lái)提高換電效率。

對(duì)于上海、蘇州這種地方的二代換電站，每天平均換電

130

多次，提供

1000

度電給用戶，每個(gè)車位提供超過(guò)

2500

度電，“單車位效率”是超充的兩倍以上。同時(shí)，換電站對(duì)電池安全發(fā)揮了巨大作用，如果沒有換電站作為基礎(chǔ)，

車電分離也難以實(shí)施。此外，換電模式將更加有利于電池回收。回收的目的

是盡可能地提升電池利用效率，實(shí)際上對(duì)于私人乘用車而言，只要有換電體

系，電池利用效率就比非換電的電池高

30%。更重要的是，有了換電以后，可

以讓所有電池一起慢慢“變老”，大大降低電池回收難度。1.3.2

商用車換電模式以商用車中常見的重卡為例，重卡已成為業(yè)內(nèi)公認(rèn)的換電模式最佳適用

場(chǎng)景之一。在國(guó)六排放全面實(shí)施及落實(shí)“雙碳”目標(biāo)的大背景下，換電在一

定程度上解決了早期重卡電動(dòng)化的一系列問(wèn)題。

重卡的重資產(chǎn)屬性決定其要求高出行率、快速收回成本等，無(wú)法容忍因

充電時(shí)間比較長(zhǎng)而導(dǎo)致的閑置率高。但由于純電動(dòng)重卡自身裝配電池更多、

所需電量更高（充電版通常為

800-1000

度電)，即便在目前的快充模式下，采

用雙充電頭通常也需要

1-2

小時(shí)左右，難與傳統(tǒng)重卡的加油速度相比。

而電池快換一般只需

3-5

分鐘，足可媲美加油效率，“不耽誤賺錢"，滿

足重卡用戶快換快走的效率要求。

作為運(yùn)營(yíng)車輛，重卡用戶對(duì)成本更加敏感。根據(jù)汽車縱橫，純電動(dòng)重卡

動(dòng)輒上百萬(wàn)元的價(jià)格，比同等傳統(tǒng)然油重卡高出

20

萬(wàn)-60

萬(wàn)元不等，讓用戶

在購(gòu)車中備感壓力。在配套設(shè)施建設(shè)方面，由于電動(dòng)重卡自身體積大、對(duì)充

電功率的要求更高，建設(shè)充電站的成本也更高。車電分離為降低純電動(dòng)重卡價(jià)格提供了更多可能的選擇。例如靈活組裝

配置電池、買整車租電池等。換電站建設(shè)在用地、配置等方面也更為節(jié)省。

按目前的技術(shù)，200m2左右的換電站即可服務(wù)

50

輛重卡的日常運(yùn)營(yíng)。

在使用成本上，換電模式讓電動(dòng)重卡能耗成本更低的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)。根據(jù)汽車縱橫，一般情況下，用電比用油成本每公里低

1

元左右。上汽紅巖曾

用一款充換一體純電動(dòng)牽引車產(chǎn)品為用戶算了一筆賬:該車型每公里消耗電量

約為

2.6

度，工業(yè)用電價(jià)格為

0.5

元度，在整車滿載的情況下，每公里運(yùn)營(yíng)成

本僅

1.3

元左右。而同等情況下的燃油重卡的百公里油耗為

45L，若油價(jià)以

5元計(jì)，每公里成本在

2.3

元左右。

若按照用電比用油成本每公里低

1

元測(cè)算，一支

50

輛左右規(guī)模的換電重

卡車隊(duì)，假設(shè)年運(yùn)行里程

30

萬(wàn)公里，相比同級(jí)別燃油重卡，每年能為企業(yè)節(jié)

省的成本超過(guò)一千萬(wàn)元。再以吉利商用車在百色礦山運(yùn)營(yíng)的

50

輛換電重卡為例，據(jù)介紹，按每日

總運(yùn)貨量達(dá)到

7800

噸計(jì)算，相比同等燃油重卡，吉利在

5

年內(nèi)可節(jié)約超過(guò)

1500

萬(wàn)元運(yùn)營(yíng)成本，減少

2600

萬(wàn)噸二氧化碳排放。

在使用壽命和安全性方面，換電模式的解決方案也更為有利，將換下來(lái)

的電池交由專業(yè)的動(dòng)力電池運(yùn)營(yíng)企業(yè)進(jìn)行集中充電和統(tǒng)一管控，不僅讓電池

安全更有保障，適宜的充電條件和專業(yè)的維護(hù)監(jiān)測(cè)能延長(zhǎng)動(dòng)力電池

10%左右的

使用壽命。重卡電動(dòng)化對(duì)能源結(jié)構(gòu)變革至關(guān)重要，換電重卡有望在這兩年實(shí)現(xiàn)數(shù)量

級(jí)的快速連跳。根據(jù)汽車縱橫，今年投入運(yùn)營(yíng)的換電重卡將超過(guò)千輛級(jí)，明

年有望超過(guò)萬(wàn)輛級(jí)。

目前純電動(dòng)重卡的換電技術(shù)路線包括:頂?shù)跏綋Q電方案、整體單側(cè)換電方

案、整體雙側(cè)換電方案等不同方式。其中,較早投入進(jìn)行試點(diǎn)示范的是頂?shù)跏綋Q電方案。由于該種換電方式采

用鋼索吊裝電池包,在電池包接近落座時(shí),鋼索具有一定的柔性,比較容易實(shí)現(xiàn)

誤差的兼容,所以頂?shù)跏綋Q電屬于技術(shù)簡(jiǎn)單、成本比較低、可行性比較好的換電方案,也是最早商用化的換電方案。整體單側(cè)換電的電池抓取機(jī)構(gòu)則是剛性的,機(jī)器人在抓取電池之間沒有柔

性環(huán)節(jié),如果車輛電池與既定位置對(duì)位偏差,換電機(jī)器人產(chǎn)生校正位置的力則

會(huì)很大,對(duì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生很大損傷。所以整體單側(cè)換電對(duì)智能化技術(shù)的挑戰(zhàn)

更大,對(duì)控制精度的要求更高,需裝備激光雷達(dá)及視覺傳感器，導(dǎo)致其成本也

相對(duì)比較高。此外,側(cè)換式換電的優(yōu)勢(shì)是換電站的主體裝備高度與車高相當(dāng),

在城市建設(shè)時(shí)比較容易被定性為裝備,可以免去臨時(shí)建筑審批流程。整體雙側(cè)換電最大的優(yōu)勢(shì)是電池不占貨箱空間,適用于電池存儲(chǔ)位置有限

的礦卡車型。整體雙側(cè)換電對(duì)部分必須雙側(cè)布置電池的場(chǎng)景及車型具有無(wú)可

替代的優(yōu)勢(shì)。但是,由于整體雙側(cè)換電需要裝備兩套機(jī)器人及兩套電池存儲(chǔ)充

電倉(cāng),其成本也相對(duì)較高。二、換電模式現(xiàn)狀——政策大力支持，行業(yè)巨頭紛紛入局2.1

政策支持，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已出臺(tái)去年以來(lái)，新能源汽車換電模式被工業(yè)和信息化部等多個(gè)部門“力挺”，

換電模式正在迎來(lái)風(fēng)口。

2020

年

4

月

23

日，財(cái)政部等四部委聯(lián)合發(fā)布新能源補(bǔ)貼新政，明確指出

起售價(jià)

30

萬(wàn)元以上的新能源汽車不再享受補(bǔ)貼，但支持換電模式的車輛例外，

以此鼓勵(lì)“換電”新型商業(yè)模式發(fā)展。2020

年

5

月，換電站作為新型基建的重要組成部分首次被寫入政府工

作報(bào)告，換電模式也迎來(lái)了發(fā)展新局面。工業(yè)和信息化部已明確支持換電模

式發(fā)展。

2020

年

7

月

23

日，工業(yè)和信息化部副部長(zhǎng)辛國(guó)斌在國(guó)新辦新聞發(fā)布會(huì)上

透露，新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035

年）規(guī)劃已經(jīng)上報(bào)國(guó)務(wù)院，下

一步將加快發(fā)布。他強(qiáng)調(diào)，下一步會(huì)同相關(guān)部門大力推進(jìn)充換電基礎(chǔ)設(shè)施建

設(shè)，進(jìn)一步完善相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理政策，鼓勵(lì)企業(yè)根據(jù)使用場(chǎng)景研發(fā)換電

模式車型，并將在北京、海南等地試點(diǎn)推廣。2020

年

9

月

9

日，中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)第一汽車集團(tuán)有限公司、寧德時(shí)代(300750.SZ)、華鼎國(guó)聯(lián)等

20

家單位簽署構(gòu)建新能源汽車“車電分離”

模式生態(tài)圈聯(lián)合聲明，標(biāo)志著車電分離生態(tài)圈正式成立。

2021

年

10

月

28

日，工信部印發(fā)通知，決定啟動(dòng)新能源汽車換電模式應(yīng)

用試點(diǎn)工作，共有

11

個(gè)城市納入此次試點(diǎn)范圍。通知明確要求，“強(qiáng)化政策落

實(shí)、模式探索、創(chuàng)新支持，加快形成可復(fù)制可推廣經(jīng)驗(yàn)”。這被業(yè)界視為換電

行業(yè)即將迎來(lái)爆發(fā)的一個(gè)政策信號(hào)。2.2

多方參與，產(chǎn)業(yè)鏈上下游均享利好換電模式的本質(zhì)是挖掘動(dòng)力電池全生命周期價(jià)值，實(shí)現(xiàn)企業(yè)和消費(fèi)者利

益再分配。換電模式對(duì)于車企、電池企業(yè)、電網(wǎng)、消費(fèi)者和政府的多方參與

者都大有好處。(1)車企：根據(jù)換電推出多種銷售方案，促進(jìn)銷售，方便電池監(jiān)控，減少

電池故障產(chǎn)生的召回問(wèn)題。(2)電池企業(yè)：增加電池用量，便于對(duì)電池進(jìn)行梯次利用和回收利用。

(3)電網(wǎng)：增加售電量，降低電網(wǎng)負(fù)荷不均的風(fēng)險(xiǎn)。

(4)消費(fèi)者：降低購(gòu)車初始成本、減少充電時(shí)間、解決充電樁不夠問(wèn)題、

緩解里程焦慮。

(5)政府：在土地利用率、電網(wǎng)管理、電池管理的多方面均有較好的社會(huì)

效益，便于管理。

(6)運(yùn)營(yíng)商：通過(guò)提供換電服務(wù)獲取服務(wù)費(fèi)及電費(fèi)差價(jià)，同時(shí)能夠以換電

站為平臺(tái)，提供多種附加服務(wù)。2.3

巨頭加速入局，換電站數(shù)量規(guī)劃超萬(wàn)座截止

2021

年

10

月，中國(guó)共計(jì)建成換電站

1086

座，同比增長(zhǎng)超過(guò)

100%。

雖然目前換電站的建設(shè)已初見規(guī)模，但是相比于充電模式，換電模式的體量

相對(duì)還小，發(fā)展空間較大。根據(jù)中國(guó)充電聯(lián)盟，目前中國(guó)換電站運(yùn)營(yíng)主要是三家企業(yè)——奧動(dòng)、蔚

來(lái)、杭州伯坦。截至

2021

年

10

月，奧動(dòng)換電站保有量占比

56.08%，蔚來(lái)占比

34.07%，杭州伯坦占比

9.85%。隨著換電模式逐漸被認(rèn)可，已有多家企業(yè)表示，將開展換電模式的研發(fā)

及布局。東風(fēng)、蔚來(lái)、奧動(dòng)、北汽、長(zhǎng)安、上汽、吉利等企業(yè)紛紛切入換電

賽道。目前換電領(lǐng)域占比最大的奧動(dòng)計(jì)劃

5

年內(nèi)完成

10000

座換電站投建。

而國(guó)家電網(wǎng)、蔚來(lái)、國(guó)家電投、中石化、協(xié)鑫能科等均在“十四五”期間有

4000

座以上的充換電站規(guī)劃。三、換電模式市場(chǎng)空間——“十四五”期間有望實(shí)現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)從目前的時(shí)間節(jié)點(diǎn)看，換電產(chǎn)業(yè)有兩個(gè)環(huán)節(jié)值得特別關(guān)注，一是換電設(shè)

備會(huì)隨著換電站規(guī)劃的落地首先起量；二是隨著市場(chǎng)對(duì)換電模式的認(rèn)可及換

電車型增多，換電站運(yùn)營(yíng)的市場(chǎng)空間將會(huì)快速提高。

根據(jù)我們測(cè)算，“十四五”期間新增換電站投資額合計(jì)達(dá)到

1276

億元，

2021-2025CAGR為

175%；換電站運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)空間“十四五”期間合計(jì)達(dá)到

1091

億元，2021-2025CAGR為

306.71%。四、換電業(yè)務(wù)相關(guān)重點(diǎn)公司分析基于以上分析，我們對(duì)未來(lái)可能涉及換電業(yè)務(wù)的企業(yè)進(jìn)行了梳理。同時(shí)：1、協(xié)鑫能科——領(lǐng)先的換電站運(yùn)營(yíng)商公司于

2021

年

3

月公告了協(xié)鑫能科電動(dòng)汽車換電業(yè)務(wù)發(fā)展規(guī)劃，并召

開了移動(dòng)能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型發(fā)布會(huì)，重點(diǎn)布局以綠色出行為主的移動(dòng)能源業(yè)務(wù)。

公司將在能源生產(chǎn)及能源消費(fèi)兩個(gè)重要領(lǐng)域同時(shí)發(fā)力，為促進(jìn)“碳中和”目

標(biāo)達(dá)成作出必要的貢獻(xiàn)。公司計(jì)劃在

2022

年前建成近

500

座換電站、在

2025

年建成超

5000

座換電站。2、瀚川智能——換電設(shè)備制造商與設(shè)備維護(hù)商公司在換電設(shè)備領(lǐng)域中具備先發(fā)優(yōu)勢(shì)，目前換電設(shè)備已經(jīng)過(guò)多輪迭代研

發(fā)，開發(fā)出的換電設(shè)備樣機(jī)已得到多家客戶認(rèn)可；同時(shí)公司多年的汽車電子

自動(dòng)