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换电模式,将终结加油站?

连线新能源 | 以信息推动清洁能源发展 2022/01/21 15:06

被推到前台的换电模式,能否让电车像油车拿枪加油那般轻松?产业人士断言:真来劲了,不仅换电能干掉加油站,就快充也能把它干废了。

作者  | 悟能

编辑 | 李鑫

“我简直就不明白,现在大家为什么还买油车?多怀旧才会买油车?比如说油车,我现在完全想不出来,除了能闻点汽油味,别的还有什么好?”

在去年12月18日举办的蔚来NIO Day 2021上,蔚来创始人兼CEO李斌此言一出,刺激了燃油车车主,他们认为“李斌飘了”。

李斌当时还说了牵涉电动汽车发展的关键一句话,却被淹没在泛起的“汽油味”中。

这句话是: “说充电焦虑的,基本都是汽油车用户操电动车的心。”

抛开争论本身,充电焦虑,才是电动汽车诞生以来一直的痛点,也是电动汽车普及的主要障碍。而目前解决充电焦虑的,有两条路线: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反倒认为,李斌的话听上去不那么容易被接受,但说出了大势,“有的事情来了,势不可挡”。

换电政策风不停吹:

换电车型补贴不受30万元限制

形势比人强,这一点在管理层对换电的态度变化上表现尤为显著。

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了。

为了配合鼓励换电模式,财政部等四部委当年联合发布的《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:

众选手3年要建2万多座换电站

站在产业链角度,换电战局中,手握资源的市场主体至少有6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,宁德时代去年12月24日与贵州省政府签署合作建设换电网络协议;今年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。 去年,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。国家电网还是中国企业电动汽车产业联盟充电与服务专业委员会主任委员。

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。近期见诸媒体的信息显示,国家电网通过各种合作,再次返场进入换电领域。

2021年4月,国家电投宣布,到2025年,公司计划新增总投资规模1150亿,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。

换电曾风起云涌:

已有企业被拍在沙滩上

回溯全球换电市场,大致经历四个阶段。

第一阶段,2007年甚至更早,国内外已经有公司主导换电模式, 奥动早在2005年就建成了世界首个充换电实验站。国家电网同样起步较早。

值得一提的是在以色列起家的Better Place。这家注册在美国加州的公司,主要业务放在以色列,2008年12月充换电站在以色列特拉维夫落地,到破产时在以色列只建了21个换电站。

花光了募集而来的8.5亿美元,经历两次破产收购尝试失败后,2013 年 11 月公司剩余资产被破产接管人以45万美元出售。

在总结失败的原因时,美国媒体归纳为: 换电站使用率远低于预期、全世界铺摊子投入过大、管理不善等。

特斯拉也尝试过换电,Model S 最初被设计为可充可换的车型。2015 年股东会上,马斯克作出特斯拉放弃换电的决定。

第二阶段,2012年,由国家电网主导的乘用车换电模式,开展标准箱模式的换电模式。如上所述,国家电网历经曲折,从换电为主转变为主攻充电,最近又“返场”现身。

第三阶段,从2015至2018年,北汽和蔚来分别在对公市场和对私市场推广换电模式。 这一阶段,电池成本大幅下降,循环寿命提高,经济性提高,但因只服务一家车企,无法共享,未得到支持,也未能享受建站补贴和运营补贴。

第四阶段,从2019年开始至今,工信部开始鼓励换电模式试点,从政策、法规和统一标准方面为换电推广“扫雷”。

换电是股什么风:

理论上好处不少,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,市场上鲜有企业表现让人眼前一亮。

一切回到原点: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优势。目前最慢的换电时间可以控制在5分钟以内,最多不超过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,“让专业的人做专业的事”,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㎡,不足5个车位的面积,每日最高能够服务私家车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,对土地和配电资源利用率非常惊人。

另外,专家指出, 与快充相比,换电因将充电时间分解后,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,补充能量手段较多,充电桩和换电并行。车主一旦出城远行,高速公路上的换电站可以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,用换电模式可以解决。

另外,换电模式下,整车被分为车体和电池,车体出售,电池可买断可租赁,可降低购车门槛。

王鑫告诉《超源力》, 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 “蛮累的”

换电如此之多的好处,为何市场持观望的居多?其中是什么导致换电模式没有起飞?

是钱,是成本。

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。

有媒体曾计算过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受访时承认,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8万到9万元,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60万到70万元。

“我们的确蛮累的。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,一般要四五年很好。” 黄春华说,自己生产,投放运营设备,不断开新城,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、人工成本等,且不考虑设备折旧、维修等费用情况下,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。

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王鑫认为,蔚来汽车是为了自己单一品牌车型运作增值服务。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,加上租金等等,基本投入要上1000万。因此,奥动不全做旗舰站,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,按照7成计算,100万辆保守就需要1万个换电站。

但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,“我们的目的是要活下来。”

“还是需要风更猛,我们的确蛮累的。”黄春华说,如果真的有几百亿的投入,相信现在发展会更快。

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告诉《超源力》,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。”王锋告诉《超源力》,任何基础设施的收益来源于用户,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,国家电网认为换电这个事干不成。

换电20年首吹标准风:

各方不愿改 标准委曾想另起炉灶

横亘在换电前进道路上的最大障碍,是电池标准的统一,或者说需要一个真正意义上的国标。

从换电模式提出到现在20年过去了,全国性标准《电动乘用车共享换电站建设规范》去年才刚刚发布。

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。不过,聊胜于无,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。

“团标是一条普通道路,可走可不走;行标是高速公路,选择性走,但是只要选择,你就要遵守高速公路规范;而强制性标准就是铁路。”王锋向《超源力》解释,强标涉及安全,强制性执行;但换电站属于市场行为比重较大领域,不宜采用强制标准。

之前,所有的换电标准均由能源标准化委员会制定。因为身处不同系统,对车企约束力有限。

“你管不着我,你说的,我可以参照,我也可以不参照,你也不能把我怎么样。” 王锋告诉《超源力》。

所以,换电标准制定分车辆端和设施端等部分,中汽协、汽车标委会和国标委制定负责前者,增加对车企的约束力;设施端仍由中电联(全称中国电力企业联合会)落实。

全国标准推进缓慢,原因是哪家都不想放弃自己的东西。

“你说蔚来会放弃自己的东西吗?”王锋告诉《超源力》,“绝对不可能的,打死他都不可能,放弃就代表之前投资全打水漂了。”

各家为标准激战正酣时,国家标准化管理委员会去年曾提出一个构想:你们不是都不愿意改吗?那我提一个全新的标准。和你们的都不一样,这不就结了?

王锋向《超源力》透露,编制标准需要企业等各方参与,不可能另起炉灶。再者,出台的标准也很难反应各方诉求,最后还是选择各方妥协为好。

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”。

补贴大潮中换电曾风雨飘摇:

“手能抓肉吃,为啥还要用筷子”

团标的诞生前,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。

王锋告诉《超源力》,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。”王锋告诉《超源力》,“因为有补贴,好比我现在拿手就能抓住吃肉,为啥还要拿个筷子去吃?筷子又夹不上几块。”

车电分离本身的提出,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,车电分离正式登上台面。

“五一节前,连着3天烧了三辆车,还是代表行业最高技术的三个品牌。” 王锋告诉《超源力》,这导致了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。”王锋告诉《超源力》。

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次第展开。

换电行业阻力最大的来自车企。

原来国家为了防止骗补,将车和电池打包一体补贴。

“比如一个比亚迪的车,电池坏了,你给他换上一个宁德时代的电池上去,不行!这属于违规行为。”王锋认为,这是政策滞后导致的。

即便车企同意授权更换电池包,可一旦发生事故,就会扯皮。王鑫向《超源力》解释道,到时候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。

这些阻碍了车厂对换电的积极性,宁愿不领先。“我不害怕做领先的事情,我最害怕违规啊。”王鑫说。

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。 王锋告诉《超源力》,以前汽车厂采购成品油都会享受折扣,而电池厂家的让利不多。“现在随便哪一家电池厂家,140多度一包电池,采购成本就要15万以上。”

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。”王鑫告诉《超源力》,至少减少50公里续航能力。当然,车企对车型的个性化追求,也将受到影响。

“太难了。这里面涉及到各方面的东西影响因素太多,他们的意愿不会很强烈。”王鑫感慨。

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,“投入研发那么多钱,改掉很麻烦。”王鑫告诉《超源力》,标准背后的博弈,其实是利益之争。

换电政策明细后,电动汽车的车电两张税票问题显现。

2019年,换电企业向主管部门提出,车主在购买换电型电动车时,车体和电池包分开开具税务发票。

“补贴取消开始收税的时候,换电车加上电池和不加电池的增值税的比例,差别老大了。”王锋告诉《超源力》,工信部提出反对意见:原来燃油车也没收油品税,人家成品油单独交税。

“这其实涉及到把电池作为零件来看、还是作为能源的一部分看。”王锋告诉《超源力》,如果把它一直看为一个零件,这个东西永远搞不好,零件贬值能有那么多吗?

“你要是把它作为能源的一部分,你就不能将其价格计入所收税种内。像手机充电宝一样,用多长时间,付多长时间费。”王锋说。

所以,车电两张票尚未解决,博弈继续。

换电领域的博弈各方,也并非全是观望者,比如传统石油企业,就比较积极。

“两桶油”占有场地配套审批优势,国家电网拥有能源优势,前者不想被电动时代抛弃,后者又想在换电市场中抢占更大权重。其中,两桶油的积极性更大。

王鑫告诉《超源力》,2022年预计销售500万辆电动汽车,这将对传统加油站造成巨大冲击,两桶油的压力更大,深入换电市场的决心更大。

另外,有些省市的高速公路集团,也想在换电市场分一杯羹。

随着补贴退坡和即将取消之际,C端车主采用换电车型的意愿也在增加。

“我凭什么买那么大一块电池背在车上?”王锋告诉《超源力》,电池不使用,它的寿命一样在衰减,一样在贬值。而燃油车在损耗上,远远低于附带电池包的电动汽车。“像普拉多陆地巡洋舰,开10年还能原价卖出去。”

电动汽车的锂电池保值率和时间并不是特定关系,有可能一年电池就坏,再到市场上一折回收二手车,用户觉得亏太多。在这种情况下,车主更容易接受价格适合的车电分离车型。

新的三包法和新的保险专项条款,有了专门针对电动汽车和新能源汽车的专项条款,这也解决了客户的售后服务之忧。

换电快充风云对决:

短期内没有赢家,但将终结加油站

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。

新知达人, 换电模式,将终结加油站?

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70KWh电池,若以300KW功率充电,理论上15分钟以内就能充满。

快充原理是让锂离子以最快的速度从电池正极移动嵌入负极。锂离子移动速度越快,充电越快,随之而来的是越来越高的发热量,副反应增多。快充对电池的正负极、电解液等要求更高。

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600A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一名不愿具名的工程师告诉《超源力》,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度或80度电,功率达到240kw或320kw,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多投入成本。

快充涉及电池、电桩和一系列设备。普通慢充桩价格在几百到上千元不等,快充桩约为1万元。快充对电池要求高,电池成本随之提升,一般要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、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?

“暂时还没有看到任何苗头。”上述技术工程师告诉《超源力》。

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,你是换电也好,你是充电也罢,这个东西只是技术路线本身的问题。”王鑫向《超源力》解释称,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。

“管理层面想先让大家玩起来,然后再致力去解决问题。” 王锋告诉《超源力》,中国加油站规范用了10年才完成。换电的规范推进速度,不能寄予过高期望。

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。 因此,他坚信,真正的电动汽车元年,应该是2022年。

“电动时代已经来了,石油时代将慢慢远去。”王鑫估计,如果真的来劲了,不仅是换电能干掉加油站,就快充也能把它干废了。

那么,这个时代什么时候能到来呢?

“短则5年长则10年,我觉得不会超过15年。” 王鑫说。

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