后补贴时代新能源汽车换电模式发展趋势

贾莉洁　衣丽君

摘 要：21世纪初，国内外就已经开展新能源汽车换电模式的尝试，但受限当时政策环境、技术水平、成本因素和市场规模，换电模式并没有大规模推广。随着换电技术进步、换电站建设成本降低、换电标准不断完善，以北汽新能源、力帆、蔚来汽车等为代表的企业开始加大换电模式的研究和推广。中国新能源汽车的能源补给方式正逐渐由充电为主转变为充换并存，换电模式成为充电模式的重要补充，是后补贴时代推动我国新能源汽车产业发展的创新商业模式之一。关键词：新能源汽车;换电模式;后补贴时代中图分类号：U469  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）01-09-04

Abstract： At the beginning of the 21st century， new energy vehicle power exchange models have been tried at home and abroad， but due to the policy environment， technological level， cost factors and market size at that time， the power exchange model has not been widely promoted. With the advancement of power exchange technology， the reduction of the cost of power station construction， and the continuous improvement of power exchange standards， companies represented by BAIC New Energy， Lifan， Nio Automotive， etc. have begun to increase the research and promotion of power exchange models. The energy supply mode of China's new energy vehicles is gradually changing from charging to coexistence. The power exchange mode has become an important supplement to the charging mode.Keywords： New energy vehicles; Power exchange mode; Post-subsidy eraCLC NO.： U469  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）01-09-04

1 新能源汽車发展初期换电模式失败案例分析

1.1 国外换电模式案例分析

2007年，Better Place 在以色列和丹麦开创了电动汽车换电模式的先河，希望与车企合作，打造成全球电池供应商。Better Place的“换电模式”目标是打造一个庞大的电动汽车充电站系统，能在电动车进站后自动完成新旧电池的更换工作。这样一种全新的模式需要众多的车企加入、使用标准化电池、拥有广泛的消费者基础才有可能实现盈利， 但是Better Place 仅仅找到一家有意愿且有能力与之合作推出新车型的车商：雷诺日产，这与其商业模式的要求相差甚远，在雷诺日产宣告退出新能源汽车领域时，Better Place 只能无奈走入破产保护程序。

2013年初，特斯拉在加利福尼亚建造换电站，邀请200名电动汽车车主参加试验，只有4到5个车主参加了试验^[1]。特斯拉并没有得到车主的支持，主要原因是换电模式的费用并不便宜，特斯拉的换电服务需要车主额外支付60-80美金服务费用，而相比之下，特斯拉的超级充电器20分钟就可以充满一半电量但车主的花费却为零。对比充电与换电这两种能源补给方式的经济性后，大多数车主毫不犹豫地选择了快充的方式补电。此外，换电后车主还得返回换电站换回自己的原电池，如果车主不想回去的话，必须补上巨额的新旧电池差价。高额的费用以及较差的服务体验导致特斯拉换电模式走向失败。2015年股东大会上，特斯拉表明放弃换电模式。

1.2 国内换电模式案例分析

从2006年起，国家电网就已经组织了一系列电动汽车充换电设施研发与实践工作。2010年8月，国家电网加入“中国企业电动汽车产业联盟”，并担任充电与服务专业委员会主任委员。同时，国电电网确定了自己智能充换电运营模式的基本思路，即换电为主，插充为辅，集中充电，统一配送。表明当时国家电网发展方向是换电站，而非充电站。2012年，国务院印发《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020年）》，确立了以充电为主的电动汽车发展方向，对换电模式并未提及。2015年，由国家电网公司发起的电动汽车“京沪行”活动全程都使用充电桩，预示着国家电网从换电模式的战略转向充电模式，也意味着国家电网和整车生产企业转为合作关系。迫于市场基础薄弱，缺少政策支持等因素，国家在2015年转向了充电模式。

1.3 失败原因分析

综合国内外换电模式推广案例来看，“十二五”（2010- 2015年）期间新能源汽车发展还处于初期阶段，政策、技术、商业环境等因素均不利于换电模式的推广。首先，从政策层面来看，缺少国家层面鼓励措施，换电模式相关政策体系不完善，在车型产品准入、电池一致性方面没有管理相关要求。其次，从技术层面来看，换电技术、换电站技术不成熟，存在安全隐患，缺少换电标准、电池标准，涉及建设施工验收、电池系统接口、换电站、运行服务网络、运行管理、服务管理、换电车辆安全性及评价方法等。从商业环境层面来看，第一应用场景选择失败，特斯拉选择在私人领域推广换电，但用户采纳率较低，体验较差，相比来看超级充电更加受欢迎。第二市场基础薄弱，国内出现换电模式在2015年之前，此时期新能源汽车市场未形成规模，2011年保有量不足万辆，2014年保有量仅10万辆左右。第三合作利益分配不平衡，汽车制造商、换电站建造运营商之间的合作模式、利益分配很难平衡。第四建站投入大，在电动汽车市场规模不大的背景下，投资回报周期较长，投资要求较大。综合以上因素，在特有的历史背景下，换电模式以失败告终。

2 现阶段换电模式发展现状

2.1 政策环境

2019年6月，为进一步推动重点消费品更新升级，畅通资源循环利用，促进形成强大国内市场，聚焦汽车、家电、消费电子产品领域，国家发改委等三部门联合发布《推动重点消费品更新升级畅通资源循环利用实施方案（2019-2020年）》，政策中涉及新能源汽车领域提出“推广新能源汽车电池租赁等车电分离消费方式”、“借鉴公共服务领域换电模式和应用经验，鼓励企业研制充换电结合、电池配置灵活、续驶里程长短兼顾的新能源汽车产品。推进高功率快充、无线充电、移动充换电等技术装备研发应用，提高新能源汽车充换电便利性” 。强调推广“换电”、“车电分离”等方式，一方面体现在创新商业模式、降低购车成本层面，另一方面体现在新能源汽车使用便利性层面。

除了在宏观政策上的引导外，汽车主管部门工业和信息化部也做出了响应，2019年7月底在杭州组织召开专题座谈会，聚焦讨论了车电分离法规、电池标准统一趋势等问题，实地调研了新能源汽车换电技术实际运营情况。在此次调研及座谈会上领导的讲话中释放出一些信息，一是肯定了换电优势;二是充换电不是对立的，而是互补的;三是“让市场用脚投票”，应以市场为导向，从经济性、便捷性的角度去适应不同用户的需要;四是推动相关法规制定，但暂时不会统一电池标准。

地方政府对于换电模式的支持更加直接的体现在地方主机厂和运营商的引导。如北京市2019年7月出台政策《关于对出租汽车更新为纯电动车资金奖励政策的通知》，明确指出纯电动出租车也要满足相关技术条件，具備充换电兼容技术，以快速更换电池为主;车辆电池与充换电站技术相匹配等。此政策与北汽新能源的换电计划产生呼应。

2.2 市场环境

2.2.1 换电模式介绍

换电技术是通过换电装置或者人工对汽车上的电池组进行更换实现。到目前为止，换电技术主要解决了电池卸下和装载时保持电池与汽车连接稳定性的问题^[2]。根据目前主流企业应用模式来看主要分为底盘换电模式、模块分箱换电与侧方换电模式。相比较三种模式，其中模块分箱换电的标准化最好实现，通用性较好，而底盘换电的安全和运行性较高，安全性强一些。

2.2.2 市场销量表现

结合2011-2018年我国新能源汽车终端销售数据分析来看，换电产品市场应用表现欠佳，市场占有率呈现逐年递减的趋势，2018年市场占有率降至2.7%，在新能源商用车领域已经几乎消失。新能源乘用车领域市场特点为产品单一且集中，主要集中在蔚来、北汽、力帆10余家企业，自2016年开始，北汽新能源EU系列产品成为换电模式代表产品，2016-2018年累计销量占比换电产品总销量39%，而吉利、众泰等企业产品逐渐退出，力帆企业也表现出不稳定的年度趋势，2018年，作为造车新势力代表的蔚来汽车跃居换电领域销量排名第一，主推产品为ES8，采用换电模式，并且区别于其他企业的是这款产品应用于私人领域，推广省份城市最多，主要集中在上海、北京、深圳等发达城市。

2.2.3 典型企业代表

在新能源汽车换电领域，应用企业及产品较集中，汽车企业代表北汽新能源主打出租领域，蔚来则主推私人领域，均采用的底盘换电模式，而作为换电模式运营商来看，代表企业分别为奥动新能源和伯坦科技，奥动新能源致力于商业化运营，伯坦科技则兼顾技术开发与商业运营。

（1）北汽新能源——“擎天柱计划”三步走

北汽新能源坚持换电模式。2014年提出“擎天柱计划”，换电模式分三步走，第一阶段在北京运行，第二阶段在北京、厦门、广州等试点城市，第三阶段在全国进行换电模式运营。北汽的换电技术主要应用在出租车上。

（2）蔚来——“换电”+“车电分离”

2018年，蔚来汽车推出具有高速换电模式的新能源汽车产品ES8，换电时间三分钟以下，并且在销售模式上提出“车电分离”，支持电池租用方案。此款产品的服务主体定义为私人用户。基于此款产品提出未来发展愿景：2020年时全国范围内会有超过1100座印着NIO POWER标志的换电站落成，这些换电站会覆盖半径3公里以内的蔚来车型换电需求。

（3）伯坦科技——兼顾技术研发和商业运营

伯坦科技的理念是构建“车电分离、分箱换电”技术体系和商业生态，不仅仅是建设换电站，核心业务还会涉及电动汽车产品定制、换电站网络管理。伯坦科技电动汽车产品定制的业务解决了换电电池标准不统一的问题，与其合作的电动汽车均采用统一的模块化标准电池，利于换电模式的开展。主要合作企业为东风和力帆。

（4）奥动——商业化运营

奥动的理念是提供新能源汽车车用能源解决方案，致力于电动汽车换电服务、电池全生命周期管理及换电站商业化运营。特色是提供新能源出行服务整合解决方案、“电池生态云”服务，目前与北汽新能源合作大规模推广换电模式汽车。2016年开始，北汽新能源与奥动开始在换电模式上达成战略合作，大规模推广应用换电模式：北汽新能源专注换电车辆推广，奥动承担换电技术研发和换电网络投资建设及运营^[3]。

2.3 电动汽车换电模式优劣势分析

2.3.1 优势分析

换电模式可以解决充电不便、电动汽车购车成本高、电池使用寿命短等问题，在出租领域已成功开展应用。

（1）补充能量便捷、快速

新能源汽车使用者越来越多，充电需求越来越集中，尤其是公共服务领域，时间价值更加突出。目前新能源汽车产品充电时间慢充平均需要6-8小时，快充需要约1小时，而换电模式则需3-5分钟，大大缩短了等待时间，可达到燃油车加注汽油的效率。

（2）利用波谷电价，充电更加便宜

以国家电网充电桩为例，波峰和波谷的电价分别是1.7864元/度和1.1766元/度，每度电相差约0.6元，若按照现阶段电动汽车普通电池容量60kWh计算，从0-100%充电，利用波峰和波谷的不同充电时段，每一次花销可相差36元。而换电模式可以将电池集中管理，可以做到在波谷电时统一充电。

（3）延长电池使用周期，利于回收梯级利用

电池的统一管理可延长电池的使用寿命，统一充电减少不规范使用造成的电池损伤。此外换电模式通过电池集中管理、梯次利用、回收利用等运营方式，能够实现闭环状态下的可持续盈利，同时有利于电池回收，减少了电池报废污染环境的隐患，实现电池效益最大化。^[4]

（4）创新商业模式，降低购车成本

在补贴退坡的背景下，新能源汽车较高购车成本将会影响消费者的购买热情，创新“车电分离”商业模式，实现车和电池的价值分离，可有效降低购车成本。例如，蔚来ES8电池租用方案，购车价减少10万元;而北汽新能源EU300快换版，购车价减少5万元。

2.3.2 劣势分析

虽然换电模式拥有很多优势，但现阶段仍然存在很多问题，以下表格汇总分类历史失败案例中存在的问题，并且一一对应现状来描述换电模式面临的困难。

3 未来趋势分析

3.1 政策体系将会逐渐完善

管理部门对于电动汽车换电模式的发展已经开始关注，并且倡导充换电结合，未来通过政策体系的完善加强换电模式的管理。目前，相关机构正牵头制定一系列的电动汽车换

电标准。涉及术语、规划设计、建设施工验收、快换电池箱、电池系统接口、换电站、运行服务网络、运行管理、服务管理、换电车辆安全性及评价方法等。通过对车、电池、换电站不同主体的管理完善换电模式的政策体系。

3.2 市场选择充换电并存

目前在消费使用端新能源汽车续航问题以及充电问题仍然是阻碍我国新能源汽车产业发展的主要问题，续航担忧、充电不便捷抑制了消费者的需求，加之未来国家补贴政策退出，势必会减缓新能源汽车市场的发展。随着新能源汽车能源补充方式呈现多样化和场景化的發展趋势，面临的这些问题终会得到缓解，尤其是换电模式在特定应用场景下的发展应用，将有可能成为充电模式的补充。

4 结束语

综合以上分析来看，商业环境现阶段已有所优化，使用场景、市场基础等问题已经可以解决，在未来新能源汽车补贴政策退出、成本优势不明显的情况下，换电模式将是弥补充电弊端的最优方式。但是，政策体系的完善与成熟技术的市场推广还需经历一段时期，公共领域、高频用车领域、高等待成本领域将是近期换电模式主要应用场景。

参考文献

[1] 李忠东.特斯拉推出置换电池的“换电模式”[J].轻型汽车技术， 2013（09）：38-39+54.

[2] 唐川.充换电基础设施充电模式与换电模式发展浅析[J].山西建筑， 2018，44（31）：19-21.

[3] 甄文媛.全民换电时代能否真正到来[J].汽车纵横，2018（08）：56-57.

[4] 王佳，方海峰，吴松泉.关于我国新能源汽车产业发展换电模式的思考[J].汽车纵横，2019（01）：43-45.