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我国新能源汽车换电行业SWOT分析(上): 市场进入全面化拓展期 标准化成行业最大短板

新能源汽车换电模式是指通过集中型充电站对大量电池集中存储、充电、统一配送,并在换电站内对新能源汽车进行电池更换服务,换电站集电池的充电、物流调配、以及换电服务于一体。换电站主要包含定位系统、换电系统、运维系统、安全系统和物流系统。其中换电系统是换电站的核心,由换电平台、码垛机、升降机构、锁止机构、连接器等组成;控制系统包括:充换电云平台系统、智能站控系统、配电监控系统、烟雾/安保监控系统等;供电系统:高压电柜、变压器、低压电柜等。

根据观研报告网发布的《中国新能源汽车换电行业发展趋势分析与未来投资预测报告(2022-2029年)》显示,新能源汽车补能方式分为两种,即充电模式和换电模式,其中换电模式按其换电地理位置可分为固定换电(换电站)和移动换电(换电服务车),按换电方式可分为底盘换电、侧方换电、分箱换电,目前底盘换电为市场主流换电模式。国内前两大换电龙头蔚来和奥动新能源使用的都是底盘换电技术,浙江时空电动有限公司采用的是侧方换电的方式,力帆汽车采用的是分箱换电的方式。

新能源汽车补能方式分为两种,即充电模式和换电模式,其中换电模式按其换电地理位置可分为固定换电(换电站)和移动换电(换电服务车),按换电方式可分为底盘换电、侧方换电、分箱换电,目前底盘换电为市场主流换电模式。国内前两大换电龙头蔚来和奥动新能源使用的都是底盘换电技术,浙江时空电动有限公司采用的是侧方换电的方式,力帆汽车采用的是分箱换电的方式。

资料来源:观研天下整理

新能源汽车换电三种技术路径对比

换电模式 底盘换电 分箱换电 侧方换电
设备成本 较高
自动化标准 全自动 半自动 半自动
工艺标准化 不易 不易
安全风险 较低
换电时长 3-5分钟宁德单块电池1分钟 5-10分钟 5-10分钟
应用厂商 宁德时代、协鑫能科、北汽、蔚来、奥动新能源 力帆盼达、伯坦科技 时空电动

资料来源:观研天下整理

一、国内行业概况

伴随政策支持、企业布局、资本注入,以及新能源汽车市场发展迅猛的影响,从蹒跚起步,到累计推广突破十万辆大关,我国新能源换电汽车产业实现了跨越式增长。

从销量来看, 2021年国内新能源换电汽车销量约16万辆,同比增长162%,市场渗透率约4.6%,其中换电乘用车销量约15万辆(市场占比达93.4%),同比增长172%,市场渗透率约4.5%,在两会“双碳”目标的驱动下,企业都在不断追求整车动力性和经济性的最佳平衡,2021年,换电商用车销量约1.1万辆,整体呈现较快增长,同比增长75%,市场渗透率约5%,其中新能源重卡市场一直高歌猛进,在其各类细分车型中,新能源牵引车“立下头功”。

从销量来看, 2021年国内新能源换电汽车销量约16万辆,同比增长162%,市场渗透率约4.6%,其中换电乘用车销量约15万辆(市场占比达93.4%),同比增长172%,市场渗透率约4.5%,在两会“双碳”目标的驱动下,企业都在不断追求整车动力性和经济性的最佳平衡,2021年,换电商用车销量约1.1万辆,整体呈现较快增长,同比增长75%,市场渗透率约5%,其中新能源重卡市场一直高歌猛进,在其各类细分车型中,新能源牵引车“立下头功”。

资料来源:观研天下整理

从保有量来看,近年来我国新能源换电汽车保有量逐年上升,2021年达到最大值约25万辆,同比增长178%,市场渗透率约3.2%,其中换电乘用车保有量约22.4万辆(市场占比达95%),同比增长172%,市场渗透率约3%,换电商用车保有量约2.6万辆,同比增长73%,市场渗透率约4.4%。随着利好政策惠及新能源换电汽车赛道,使换电模式的热度一直居高不下,众多企业开始在换电领域加大业务布局,预计2025年新能源换电汽车将达到123.7万保有量,匹配建设12370座换电站。

从保有量来看,近年来我国新能源换电汽车保有量逐年上升,2021年达到最大值约25万辆,同比增长178%,市场渗透率约3.2%,其中换电乘用车保有量约22.4万辆(市场占比达95%),同比增长172%,市场渗透率约3%,换电商用车保有量约2.6万辆,同比增长73%,市场渗透率约4.4%。随着利好政策惠及新能源换电汽车赛道,使换电模式的热度一直居高不下,众多企业开始在换电领域加大业务布局,预计2025年新能源换电汽车将达到123.7万保有量,匹配建设12370座换电站。

资料来源:观研天下整理

二、我国新能源汽车换电行业SOWT分析

(一)优势

1、换电产业链成熟

目前我国新能源汽车换电行业已经形成了一个品种齐全,配套能力较强的产业链,涵盖由设备制造商和动力电池厂商构成的上游产业,由换电运营商和电池银行构成的中游产业,由电池回收厂商以及出租车、网约车、商用车、私家车等各行业用户构成的下游产业。产业链上相关软硬件技术已经成熟,不存在黑科技因素,部分自动化设备厂商已经完成早期技术积累,具备快速交付能力,业务进入批量商业示范应用阶段。

目前我国新能源汽车换电行业已经形成了一个品种齐全,配套能力较强的产业链,涵盖由设备制造商和动力电池厂商构成的上游产业,由换电运营商和电池银行构成的中游产业,由电池回收厂商以及出租车、网约车、商用车、私家车等各行业用户构成的下游产业。产业链上相关软硬件技术已经成熟,不存在黑科技因素,部分自动化设备厂商已经完成早期技术积累,具备快速交付能力,业务进入批量商业示范应用阶段。

资料来源:观研天下整理

2、换电厂商的技术已经具备成熟商用的能力

近年来,通过关键环节的迭代更新,各换电参与方的换电技术在换电时长、兼容性及自动化程度上都有了长足进步,主要电池厂商已经掌握铅酸电池、棵氢电池和锂电池的关键技术,具备兼容、智能化和数字化、高效智能服务、知识产权等成熟商用的特点和大规模生产的能力。例如:在大容量锂离子动力电池方面攻克了成组使用、充放电性能、安全性能和快速更换等技术难题,进入规模化应用阶段。

近年来,通过关键环节的迭代更新,各换电参与方的换电技术在换电时长、兼容性及自动化程度上都有了长足进步,主要电池厂商已经掌握铅酸电池、棵氢电池和锂电池的关键技术,具备兼容、智能化和数字化、高效智能服务、知识产权等成熟商用的特点和大规模生产的能力。例如:在大容量锂离子动力电池方面攻克了成组使用、充放电性能、安全性能和快速更换等技术难题,进入规模化应用阶段。

资料来源:观研天下整理

3换电模式补能效率高、节约成本

从时间成本来看,换电车型的补能效率非常高,目前3-5 分钟的换电速度后续仍有下降空间,效率堪比燃油车补能,具有充电模式无可比拟的补能效率,尤其在城市拥堵环境中,其效率优势将进一步放大,避免出现续航焦虑。相较于动辄数小时的充电新能源汽车,换电模式可以节约更多的时间成本,解决了新能源汽车的里程焦虑。尤其是在高速公司、长途旅行等应用场景中高速补能有效解决续航里程的后顾之忧。

从电池成本来看,汽车动力电池面临 5到 6 年退役的问题,退役的电池残值对普通车主几乎为 0,相比之下换电站利用集中管理的优势,可以对退役动力电池进行统一的回收梯次利用,用于其它储能业务产生收益,有效压缩成本。

从能源成本来看,相较于燃油车,换电汽车具有能源成本优势,摆脱高油价带来的成本上升。

从充电成本来看,换电站可以利用其本身的充配电系统在谷时充电、峰时换电,减少对电网冲击和实现能源互联。服务同样数量的车,换电模式的充电功率相对于充电模式大大减小,可以降低对电网负荷,而且换电模式可以利用发电站的谷电为动力电池充电,避开高峰用电时期,合理布局充电时间,节约能源资源,降低充电成本,减少对电网的冲击,容易与电网融合。

从消费者成本来看,新能源换电汽车采用车电分离技术,可使电池的产权与使用权相分离,可以降低车辆初始购置成本,另外,换电车型的月租模式更加符合消费者的需求,以蔚来的车型为例,租用 5 年的费用仅为 5.88 万元同时每月可以享受免费的换电次数,进一步降低消费者成本。

另外,除上述优势外,在固定车位资源和土地资源稀缺的一线城市,新能源车主一定程度上会遇到无法安装充电桩或是没有属于自己的固定充电桩可用的难题,换电站可以立体建设,不需要占有过多面积,节省了土地面积也节省了管理成本,这时换电模式作为一种辅助补能方式可以有效解决充电问题。

充换电模式对比

换电 充电
便利性 方便快捷 入户难
补能时间 3-5分钟 平均充电时间:7小时
电池成本 无需承担电池成本价格立减10万左右同时每月享受免费换电次数 8-12万元不等
电池残值 进一步储能、回收利用 5至6年后报废退役,残值低
电池养护 云端BMS专业养护延长电池寿命 快充损伤电池
政策补贴 补贴不受限制可选范围更广 30万以上才能享受补贴
里程焦虑 高速公路无需排队 排队等充电桩

资料来源:观研天下数据中心整理

(二)劣势

1、电标准不统一

现行换电模式里,不同车型的换电方式差异较大,大多是各自建各自的体系,体系和体系之间不兼容,例如:蔚来、特斯拉多采用垂直对插式,众泰、力帆等多采用侧面对插式,北汽新能源采用端面式换电为主。

新能源汽车不同形式对比

换电方式 优点 缺点 代表企业
垂直对插式换电 通常安装在车辆底盘,电池隐蔽性较好,安全性较高。 需要导正,换电站需要3个方向的自由度,蔚来、特斯拉换电相对复杂,成本较高。 蔚来
平行对插式换电 电池以框架形式固定,电池安装稳固,电气连接可靠。 电池的防护性依赖整车底盘的防护,密封性不易保证,需手动进行对正,操作工艺流程难以形成规范,换电时间较长。 众泰、力帆
端面式换电 没有导向的轴孔,换电时行程较短,接合区域密,相应的车辆预留的换电位置和电池安装空间更小。 主要靠电池车和车身上插件的接合面接合进行对正,插件本身制造精度较高,插件较复杂,成本较高。 北汽新能源

资料来源:观研天下整理

另外,电池技术是各大车企之间难以共享的核心技术,电池统一就代表着车辆底盘的统一,由于车企、电池厂商和地方政府等多方利益难以均衡,车企对于电池标准化的意愿不强烈,只在车企内部实现电池标准的统一,导致市场上换电模式没有统一标准、没有市场规范、也还没形成市场规模,由单一主机厂推出的换电模式,无法实现跨品牌之间的电池交换,影响换电站的使用效率,盈利难,同时消费者的体验感较差,不利于换电模式的推广,目前换电只能用于商用车和特种车,乘用车没办法统一电池,就连换电规模领先的蔚来,当前也仅在内部实现了电池规格的统一。由于电池包尺寸差异较大,换电站结构设计无法兼容多种车型,加上各电池包的电芯额定参数、材料、健康度也存在差异,导致换电时对车内电池的检测标准统一也存在难度。

另外,电池技术是各大车企之间难以共享的核心技术,电池统一就代表着车辆底盘的统一,由于车企、电池厂商和地方政府等多方利益难以均衡,车企对于电池标准化的意愿不强烈,只在车企内部实现电池标准的统一,导致市场上换电模式没有统一标准、没有市场规范、也还没形成市场规模,由单一主机厂推出的换电模式,无法实现跨品牌之间的电池交换,影响换电站的使用效率,盈利难,同时消费者的体验感较差,不利于换电模式的推广,目前换电只能用于商用车和特种车,乘用车没办法统一电池,就连换电规模领先的蔚来,当前也仅在内部实现了电池规格的统一。由于电池包尺寸差异较大,换电站结构设计无法兼容多种车型,加上各电池包的电芯额定参数、材料、健康度也存在差异,导致换电时对车内电池的检测标准统一也存在难度。

资料来源:观研天下整理

2、投资成本高、回报周期长、商业赢利模式难

换电站是重资产的行业,目前,国内已投运的换电站几乎都面临入不敷出的问题,资金投入大、成本回收慢、运营效率低,相较于普通充电桩数万的成本,换电站的建设除了用地、人力、运营、换电设备购置等成本外,还需要巨额的电池储备成本和充电、用电成本。据市场价格估算,碳酸锂每涨价10万元,动力电池每GWh成本增加6000万左右,近年原材料上涨,导致电池包成本直线上升,由于电池原材料锂矿的供应问题是系统性的,或许在很长一段时间内无法解决,整个新能源汽车换电产业链将会持续承受过高的成本压力。另外,目前换电站市场更多聚焦于乘用车市场和商用车市场,这类车注重时间效率,而规模最大的私家车市场换电渗透滞后于前两类细分市场,整体市场换电需求量相对较小,且换电通用性瓶颈尚未突破,后期运营成本较高,换电站点一定时期内将面临利用率低、回报周期长、商业赢利模式难等困局。

根据协鑫能科公告,单个乘用车换电站所需投资额约500万元,其中换电站投资达260万元,占比约52%,此外还需要线路投资、电池投资等,单个重卡换电站所需投资额更多,约为420万元,总投资额约为单个乘用车换电站的两倍。此外,换电模式还要求企业投入较多研发成本来设计换电车型,车企需要对车辆底盘、动力电池、以及车身结构进行针对性改造。如果该地区采用换电模式的电动汽车未能达到一定规模,企业还会存在面临亏损、无法收回成本的情况。

换电站投资额较大(单位:万元)

换电站投资 线路及其他投资 电池投资 合计
乘用车换电站 260.72 100 140 500.72
重卡换电站 420.14 235 360 1015.14

资料来源:观研天下数据中心整理

3、车电分离影响消费者购买意愿

一方面,在“车电分离”的换电模式下,车身底盘所有者和电池所有者或分属不同的主体,发生事故时责任划分难以界定,而安全性和可靠性也是用户购买车辆时的关键考虑要素之一,责任归属问题会影响用户购买意愿;另一方面,车电分离后,传统车险关于汽车核心部件的保险保障已不适配新能源换电汽车,相关电池保险等配套服务尚不完善,影响用户体验,制约新能源汽车换电模式规模化发展。(LZC)

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