新能源汽車換電模式現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

□文/劉紅江 王信銳

（遵義職業(yè)技術(shù)學(xué)院 貴州·遵義）

［提要］ 2020 年以來，國家頒布多項(xiàng)支持新能源車換電的政策文件，新能源汽車換電站建設(shè)進(jìn)入飛速發(fā)展階段。總結(jié)我國換電模式發(fā)展現(xiàn)狀，分析換電模式的優(yōu)缺點(diǎn)與國家換電政策的變化趨勢，相信在政策導(dǎo)向下，我國新能源汽車將進(jìn)入換電時(shí)代。

引言

2020 年11 月2 日，國務(wù)院辦公廳印發(fā)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035 年）》強(qiáng)調(diào)發(fā)展新能源汽車是我國從汽車大國邁向汽車強(qiáng)國的必由之路，是應(yīng)對氣候變化、推動(dòng)綠色發(fā)展的戰(zhàn)略舉措。在政策的支持下，我國的新能源汽車發(fā)展蓬勃向上。2021 年1～8 月，新能源汽車產(chǎn)銷分別達(dá)到181.3 萬輛和179.9 萬輛，同比增長均為1.9 倍，僅8 月份，新能源汽車產(chǎn)銷量均超過30 萬輛，再創(chuàng)歷史新高。

雖然新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展如此迅速，但新能源汽車自身仍存在諸多問題，主要表現(xiàn)在：（1）續(xù)航里程短，里程焦慮仍在；（2）充電時(shí)間長、充電困難；（3）動(dòng)力電池存在自燃、爆炸等安全問題；（4）購車成本高，貶值快。這些問題如果不能解決，新能源汽車就不能真正被消費(fèi)者接收。

目前，新能源汽車補(bǔ)充能量的方式有三種：常規(guī)充電、無線充電和換電模式。常規(guī)充電有快充和慢充兩種，技術(shù)成熟，也是目前主要的能量補(bǔ)充形式；無線充電技術(shù)先進(jìn)，但難以實(shí)現(xiàn)大功率，還處在研發(fā)試驗(yàn)階段。換電模式通過更換動(dòng)力電池，可以快速將新能源汽車電量補(bǔ)滿，換電過程可以在3 分鐘內(nèi)完成，大大縮短了補(bǔ)電時(shí)間和消費(fèi)者等待時(shí)間，同時(shí)也在一定程度上縮短了里程焦慮。作為新興產(chǎn)業(yè)，需要對換電模式的現(xiàn)狀和未來進(jìn)行討論分析，希望對新能源汽車換電的發(fā)展有所幫助。

一、換電模式發(fā)展現(xiàn)狀

（一）國外換電模式發(fā)展現(xiàn)狀。最早提出換電方案并實(shí)施的企業(yè)是總部位于美國加州的Better Place（簡稱BP）。BP 采用動(dòng)力電池和車輛分開的方式，動(dòng)力電池所有權(quán)為BP 公司所有，BP 將電池租給用戶，根據(jù)用戶的行車?yán)锍淌召M(fèi)。隨后6 年的時(shí)間，BP 先后在以色列等歐美國家建設(shè)換電站，其中在2011 年在廣州設(shè)立體驗(yàn)中心。換電模式在當(dāng)時(shí)理念超前，也得到了不錯(cuò)的融資，但最終因建設(shè)成本高、合作車輛銷量低，于2013 年5 月宣布破產(chǎn)。2013 年，特斯拉也推出了換電技術(shù)，但因換電成本高、電池標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、運(yùn)營效率低等原因，也放棄了換電技術(shù)路線。

（二）國內(nèi)換電模式發(fā)展現(xiàn)狀。我國最早從事新能源汽車換電的企業(yè)是成立于2000 年的奧動(dòng)新能源，經(jīng)過20 多年的發(fā)展，已成為我國換電行業(yè)的引領(lǐng)者之一。國家電網(wǎng)也在2011 年確定了“換電為主、插充為輔、集中充電、統(tǒng)一配送”的運(yùn)營思路，但當(dāng)時(shí)新能源汽車剛興起，車輛保有量少，換電模式逐漸被放棄。國務(wù)院在2012 年7 月發(fā)布《節(jié)能與新能源汽車行業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020 年）》，確定新能源汽車的補(bǔ)電方式為充電，換電模式進(jìn)入低潮。我國新能源汽車保有量已突破600 萬輛，穩(wěn)居世界第一，消費(fèi)者已不滿足于現(xiàn)有的充電模式，政府部門2019～2021 年間，密集出臺(tái)相關(guān)政策，明確提出換電概念，并給予換電車輛“額外待遇”，換電模式終于迎來春天。

目前，國內(nèi)換電模式的主力軍主要包括蔚來汽車、奧動(dòng)新能源、伯坦科技等，3 家換電站數(shù)量的市場份額見圖1。成立于2014 年的蔚來汽車現(xiàn)已成為國內(nèi)新能源汽車的領(lǐng)頭羊，其換電技術(shù)也遙遙領(lǐng)先于新能源汽車行業(yè)。目前，蔚來汽車在全國擁有400 余座換電站，還創(chuàng)造性提出了“電區(qū)房”的概念——蔚來汽車換電站3km 以內(nèi)的房子。同時(shí)，蔚來汽車計(jì)劃到2025年，將建成4，000 座換電站，其中國內(nèi)3，000 座，國外1，000座，每年新建超過600 座，將國內(nèi)“電區(qū)房”比例提升至90%。奧動(dòng)新能源現(xiàn)有換電站334 座（2021 年7 月數(shù)據(jù)），已累計(jì)完成了900 多萬次換電，安全行駛里程達(dá)13 億公里，計(jì)劃到2025年完成換電數(shù)量超5，000 座。兩家企業(yè)未來5 年換電站建設(shè)數(shù)量見圖2。（圖1、圖2）

圖1 三家換電站市場占比圖

圖2 蔚來汽車和奧動(dòng)新能源換電站建設(shè)預(yù)期數(shù)統(tǒng)計(jì)圖

從區(qū)域來看，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市布局較多，北京、廣東、浙江、江蘇、上海位居前五，數(shù)量分別為221 座、116 座、73 座、54 座、45座，各省市的比較見圖3，這也與新能源汽車在各地區(qū)的規(guī)模契合。（圖3）

圖3 2021 年7 月全國分地區(qū)換電站保有量前五情況圖

從2021 年1 月到7 月，全國換電站建設(shè)呈現(xiàn)井噴狀態(tài)，保有量由306 座增至763 座，增速達(dá)149%。北京市換電站數(shù)量由126 座增至221 座，增速達(dá)到75.4%；廣東由63 座增至116 座，增速達(dá)到84.1%。這顯示出了換電站建設(shè)進(jìn)入高速發(fā)展階段。

二、換電模式優(yōu)缺點(diǎn)分析

（一）換電模式的優(yōu)點(diǎn)

1、大幅度縮短能量補(bǔ)充時(shí)間，減少里程焦。傳統(tǒng)的能量補(bǔ)充主要通過充電的方式來獲得，以現(xiàn)有的技術(shù)，慢充要6～8 小時(shí)才能充滿，快充也需要15～30 分鐘，在這個(gè)節(jié)奏快的社會(huì)，無疑增加了人們的等待時(shí)間。而換電模式可以在3 分鐘內(nèi)將電池電量補(bǔ)充到100%，可以做到比傳統(tǒng)燃油車加油時(shí)間還要短，從而可以縮短因電池能量不足造成的里程焦慮。

2、統(tǒng)一管理，延長電池的使用壽命。該換電模式下的動(dòng)力電池由換電站統(tǒng)一管理，統(tǒng)一充電，可以用最合理的方式對動(dòng)力電池進(jìn)行充電和維護(hù)，從而延長動(dòng)力電池的使用壽命，同時(shí)在電池充電時(shí)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)電池的問題，從而將動(dòng)力電池的安全隱患排除在萌芽狀態(tài)。

3、錯(cuò)峰充電，降低用電成本。儲(chǔ)備電池可以在用電負(fù)荷較低的晚上進(jìn)行充電，減少充電費(fèi)用。同時(shí)，充電站也可以和風(fēng)光等新能源結(jié)合，構(gòu)建微型風(fēng)光儲(chǔ)電站，大大降低用電成本，也可以在緊急情況向電網(wǎng)饋送電能，有利于智能電網(wǎng)的建設(shè)。

4、換電站利用效率高于充電站。新能源汽車的充電時(shí)間長，即使快充也需要30 分鐘左右，而更換電池僅需要3 分鐘左右，效率遠(yuǎn)充電模式。據(jù)測算，一個(gè)70m2左右的換電站每天可以完成換電池300 次。

5、方便電池的回收。當(dāng)動(dòng)力電池的容量衰減至額定容量的80%時(shí)，其爬坡和加速能力下降，需要更換動(dòng)力電池，而更換下來的電池由于還有比較大的利用價(jià)值，可以梯次利用或再生利用。然而，動(dòng)力電池退役報(bào)廢后大都流入黑市、小作坊，具有資質(zhì)的企業(yè)很難收到退役的動(dòng)力電池。而換電模式的電池歸企業(yè)所有，便于統(tǒng)一回收。

6、減輕消費(fèi)者的購車壓力。動(dòng)力電池的成本在整個(gè)新能源汽車中要占到40%左右，如果消費(fèi)者購買車輛時(shí)，不購買電池，就可以節(jié)約40%的成本，大大降低了購車成本和門檻，有利于新能源汽車的推廣，這也是換電模式的初衷所在。

（二）換電模式的缺點(diǎn)

1、換電模式建設(shè)成本高。換電站的建設(shè)場地、換電設(shè)備等需要大量的資金投入，動(dòng)力電池的儲(chǔ)備也是一個(gè)巨大的投入，僅建設(shè)一個(gè)換電站就要花費(fèi)大概1，000 萬元，儲(chǔ)備電池的成本就超過三成，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于充電站的建設(shè)成本。另外，換電站需要專人看守運(yùn)營，這也是很大的一筆開支，投入的回報(bào)周期較長。

2、動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。目前，國內(nèi)新能源汽車型號(hào)眾多，造成動(dòng)力電池的容量、能量、電壓、材料尺寸也不盡相同，另外動(dòng)力電池的尺寸、安裝位置、接口標(biāo)準(zhǔn)也不同，造成目前換電模式只能在某個(gè)廠家特別型號(hào)的車型才可以進(jìn)行換電，這成為制約動(dòng)力電池?fù)Q電發(fā)展的一個(gè)重要瓶頸。

3、事故責(zé)任不好判定。整個(gè)換電流程涉及的環(huán)節(jié)眾多，主要有不同車主、不同換電站之間運(yùn)轉(zhuǎn)，若發(fā)生安全事故后，責(zé)任不好界定，可能出現(xiàn)相互推脫的問題，因此要提前制定規(guī)則，做好檢測工作。

4、存在一定的安全隱患。動(dòng)力電池的能量密度大，換電站要儲(chǔ)備一定數(shù)量的動(dòng)力電池，這也是一個(gè)很大的危險(xiǎn)源。2021年4 月，首都一儲(chǔ)能電站發(fā)生爆炸，造成重大傷亡，這個(gè)事故給我們敲響了警鐘，如何做好換電站的防火防爆工作也是一個(gè)重難點(diǎn)。

三、換電政策變化趨勢分析

國家政策是行業(yè)發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)，決定了換電模式能否持續(xù)快速發(fā)展。我國的換電政策也經(jīng)歷了由模糊到清晰的轉(zhuǎn)變。2012 年，國務(wù)院通過了《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020 年）》，確定新能源汽車補(bǔ)充能量的方式以充電為主，換電模式處于摸索發(fā)展階段，只有個(gè)別企業(yè)嘗試探索，換電站建設(shè)緩慢。2019 年6 月，國家發(fā)改委發(fā)布《推動(dòng)重點(diǎn)消費(fèi)品更新升級(jí)暢通資源循環(huán)利用實(shí)施方案（2019-2020 年）》，明確提出，為大幅降低新能源汽車成本，可以推廣新能源汽車電池租賃等車電分離消費(fèi)方式；發(fā)展便利的新能源汽車，鼓勵(lì)充換電結(jié)合。2020 年4 月，四部委發(fā)布《關(guān)于完善新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策的通知》，特別強(qiáng)調(diào)“換電車輛”不受補(bǔ)貼前售價(jià)30 萬元限制。2020 年10 月，《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035）》，明確鼓勵(lì)開展換電模式應(yīng)用。2021 年4 月，《電動(dòng)汽車換電安全要求（GB/T-40032-2021）》發(fā)布，該標(biāo)準(zhǔn)是換電行業(yè)的第一個(gè)國家標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)對換電站的安全、用戶使用的安全等做了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，該標(biāo)準(zhǔn)在2021 年11 月1 正式實(shí)施。2021 年5 月，《關(guān)于進(jìn)一步提升充換電基礎(chǔ)設(shè)置服務(wù)保障能力的實(shí)施意見（征求意見稿）》發(fā)布，提出加快換電模式推廣應(yīng)用。至此，換電模式政策完全明朗，換電站的建設(shè)也進(jìn)入高速發(fā)展階段。相信國家后續(xù)會(huì)出臺(tái)更多的政策和標(biāo)準(zhǔn)，來鼓勵(lì)換電模式發(fā)展。

結(jié)語

本文分析了國內(nèi)外新能源汽車換電模式的發(fā)展現(xiàn)狀，淺析了換電模式的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，對國家換電政策進(jìn)行了梳理，我國大力發(fā)展推廣換電模式政策明確，換電站建設(shè)進(jìn)入了飛速發(fā)展階段，這必將鞏固新能源汽車的發(fā)展地位，引導(dǎo)更多的消費(fèi)者購買新能源汽車。雖然換電站的建設(shè)有諸多優(yōu)點(diǎn)，但也要防止出現(xiàn)盲目跟風(fēng)建設(shè)，造成換電站數(shù)量過剩，浪費(fèi)社會(huì)資源。