财务视角下的乘用车换电模式研究

张宁

（中汽研（天津）汽车信息咨询有限公司，天津300300）

主题词：电动汽车 换电 产业链 经济性

0 前言

自2008年起，我国就已经开始在纯电动客车领域开展换电模式的推广，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[1]。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举，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[2]。

1 换电模式的发展概述

1.1 纯电动汽车补能方式

目前，纯电动汽车主要有交流慢充、直流快充和换电3种补能方式[3]，详细数据见表1。

(1)交流慢充需6～8 h；

(2)快充一般为大功率直流充电，0.5 h可以充满电池80%容量;

(3)超过80%后，为保护电池安全，充电电流需要变小，充到100%的时间将较长。

相比交流慢充和直流快充，换电模式具有以下3个优势[4]：

(1)运营效率高，普通换电站换电仅需3 min，加上车辆进出时间，全流程大概需5 min，换电站单日换电次数超过200次，补能效率接近加油站。

(2)降低用户购车成本，换电模式车电价值分离，换电网络代替消费者承担动力电池成本，有效地降低了用户购车门槛。

(3)提高动力电池全生命周期价值，换电模式下，动力电池统一充电，统一维护，可以增加电池循环寿命，同时，换电模式可控制电池回收渠道，为动力电池梯次利用和再生利用奠定基础[5]。

表1 充换电模式的参数对比和优劣势分析

1.2 换电模式技术路线

换电模式可以分为整包换电和分箱换电2种技术路线，核心区别是电池包的标准。

现阶段，主流的车企多采用整包换电，原因现有车辆的电池规格不用做调整，在原电池包基础上进行换电升级，流程简单，成本较低。蔚来、北汽新能源、一汽、长安等企业均采用整包换电，由于整包换电电池包尺寸较大，该模式只能使用全自动换电站[6]。

分箱换电是将大尺寸电池包更换为3～4个小尺寸电池包，每个小尺寸电池包有固定的规格，串联后放电，为车辆提供动力。分箱换电的优势是小电池包容量小，易于移动，可以使用微型、中小型、半自动和全自动4种换电站，目前伯坦科技、时空电动等企业采用分箱换电[7]。

2 换电模式产业链

2.1 换电模式参与主体

换电模式的产业链和充电模式相似，电流的起点是电网，终端是用户，中间包括换电站建设和换电站运营2个环节（图1）。换电站建设环节主要包括零部件供应商和技术供应商，零部件供应商主要提供换电站的零部件建设，如山东威达；运营商主要提供换电的技术解决方案，包括车辆的改造以及换电站的技术改造，如伯坦科技。

换电站运营环节主要包括：换电网络运营商和电池资产管理公司，换电网络运营商主要负责换电网络的日常运营，电池资产管理公司主要承担电池资产，一般由车企、电池企业和电网组成[8]。

图1 换电模式产业链组成和分工

2.2 换电模式参与方利好

换电模式的本质是挖掘动力电池全生命周期价值，实现企业和消费者利益再分配。换电模式对于车企、电池企业、电网、消费者和政府的多方参与者都大有好处。

（1）车企：根据换电推出多种销售方案，促进销售，方便电池监控，减少电池故障产生的召回问题。

（2）电池企业：增加电池用量，便于对电池进行梯次利用和回收利用。

（3）电网：增加售电量，降低电网负荷不均的风险。

（4）消费者：降低购车初始成本、减少充电时间、解决充电桩不够问题、缓解里程焦虑。

（5）政府：在土地利用率、电网管理、电池管理的多方面均有较好的社会效益，便于管理。

3 换电模式经济性测算

3.1 经济敏感性分析模型

3.1.1 敏感性模型基本概念

敏感性分析法是指从众多不确定性因素中，找出对投资项目经济效益指标有重要影响的敏感性因素，并分析、测算其对项目经济效益指标的影响程度和敏感性程度，进而判断项目承受风险能力的一种不确定性分析方法，把所有其它不确定因素保持在基准值的条件下，考察项目中每项要素的不确定性对目标产生多大程度的影响。根据不确定性因素每次变动数目的多少，敏感性分析法可以分为单因素敏感性分析法和多因素敏感性分析法，单因素敏感性分析在计算特定不确定因素对项目经济效益影响时，须假定其它因素不变，实际上这种假定很难成立，故采用不多。

多因素敏感性分析法是指在假定其它不确定性因素不变条件下，计算分析2种或2种以上不确定性因素同时发生变动，对项目经济效益值的影响程度，确定敏感性因素及其极限值。多因素敏感性分析一般是在单因素敏感性分析基础进行，且分析的基本原理与单因素敏感性分析大体相同，但需要注意的是，多因素敏感性分析须进一步假定同时变动的几个因素都是相互独立的，且各因素发生变化的概率相同[9]。

3.1.2 敏感性模型分析步骤

（1）确定敏感性分析指标

敏感性分析的对象是具体技术方案及其反映的经济效益。因此，技术方案的某些经济效益评价指标，例如：息税前利润、投资回收期、投资收益率、净现值、内部收益率，都可以作为敏感性分析指标，本文敏感性分析目标为内部收益率，缩写为IRR。

（2）计算该技术方案的目标值

一般将在正常状态下的经济效益评价指标数值，作为目标值，本文主要目标值为IRR=10%。

（3）选取不确定因素

在进行敏感性分析时，并不需要对所有的不确定因素都考虑和计算，而应视方案的具体情况选取几个变化可能性较大，并对经效益目标值影响作用较大的因素，本文主要影响因素为服务费和车辆单日行驶里程。

（4）计算不确定因素变动时对分析指标的影响程度

若进行单因素敏感性分析时，则要在固定其它因素的条件下，变动其中一个不确定因素；然后，再变动另一个因素（仍然保持其它因素不变），以此求出某个不确定因素本身对方案效益指标目标值的影响程度。

3.2 换电项目经济性测算和敏感性分析

3.2.1 整车和电池基础数据

测算用的整车和电池基础数据见表2。

表2 整车和电池基本数据

（1）项目测算以A级车作为标准车型，燃油车整车销售价为14万元，整车电耗为15 kW·h/100 km;

（2）动力电池容量采用主流A级纯电动车容量60 kW，电池类型为三元锂离子电池，循环寿命1 000次，单车电池包成本为6万元。

3.2.2 换电网络运营基础数据

在经济性测算模型中，换电网络以单个城市为基本单位，模型以二线城市为例（表3）：

表3 换电网络基本数据

（1）根据用户调研的数据，换电站的平均距离最远控制在6 km，在720 km2的二线城市中（直径30 km），至少需要20个换电站（平均每36 km2一个换电站），才能保证城市换电便利性。

（2）单站单日服务车辆次数为200次，20个换电站可以满足3 000台车的日常运营。

3.2.3 IRR关键因素设定

在经济性测算模型中，换电网络以单个城市为基本单位，模型以二线城市为例，主要参数见表4。

表4 IRR关键因素设定

3.3 IRR测算结果和敏感性分析

根据IRR测算结果得知，电费收入和让利用户幅度是影响换电网络IRR的主要因素，将2个参数进行调整（表5），在个人用户与企业用户方面可得到如下敏感度，总结如下：

（1）C端场景：用户单日行驶里程较少，即使收取用户服务费，企业也难以盈利，在现有模型下，不赚钱，投入越大，亏损越大，尚无企业运用该模式。

（2）B端场景：用户单日行驶里程较多，即使不收取用户服务费，IRR也能维持在10%左右，当前的主流模式。

表5 换电网络内部收益率随用户日均行驶里程和服务费的敏感性分析 %

4 问题与解决方案

综上财务分析及实地调查，认为换电模式当前仍然存在6大核心问题，但也有相应的解决方案：

（1）财务问题，电池成本高，投资大，企业要面对较高的财务压力，只有规模化的运营，单个城市换电网络的IRR才能达到一定的经济指标。

（2）运营问题，相关运营参数直接影响IRR，企业要探索精细化的运营，应用数据平台的应用数据平台解决以上问题。

（3）电池标准问题，短期内车企之间很难实现大规模的电池标准化，未来车企可以在企业内部实现2～3个车型的电池互换，车企之间推动1～2个车型的电池互换。

（4）电网协同问题，换电站的电容要和当地的电网协同发展，换电网络要拿到当地较低的电价和土地资金，企业须在地方有较强的资源整合能力。

（5）用户接受度，用户是把换电池当做加油还是换发动机，用户能否按照协议来用车都是现阶段需要解决的问题，提高用户体验是解决该问题的有效办法。

（6）潜在风险问题，如果电池技术和充电技术的升级超预期，会在一定程度上影响换电模式的推广。

不管未来场景如何，换电模式将长期存在，建议在标准端实现车端换电电池包的通用性，以及换电站设施的共享，在政策端对车电分离的商业模式给予适当的鼓励。