2023 年開年以來，由全球電動車巨頭特斯拉引發的汽車銷售市場降價狂潮不斷蔓延，一邊是以比亞迪新能源為代表的傳統國產新能源車企紛紛應戰，另一邊以“蔚小理”為代表的造車新勢力，雖然喊出了短期不降價的口號，但也無法避免卷入這場泥淖之中，通過推出更高配置的新車型，變相回應了大面積的市場價格下調，這一點從 2023 年上海國際車展的新車發布情況可窺一斑。與此同時，傳統燃油車企業也拉開了價格戰的大幕，不少汽車品牌都對經典車型進行了降價處理，同時放慢了新款燃油車型研發上市的節奏。盡管從宏觀上看，由技術變革所推動的電動汽車革命趨勢不可逆轉，但是近期的價格戰引發了購車者持幣觀望的心態，不排除一部分消費者會在兩種車型之間搖擺。毋庸置疑，國產新能源汽車產業在經歷了補貼退坡，資本大戰之后，市場已經由高速增長期逐漸轉向平穩，國內外車企競相入局，推出新能源車型，艱難爭奪著更高的市場份額。
在電動技術的高速演進和全球凈零排放目標的疊加作用下，使得電動汽車成為未來交通領域的主流。許多國家都推出了燃油車退出的時間表，如拜登近期簽署行政令，要求美國在 2030 年新車銷售中的半數以上為電動汽車；歐盟則在今年 2 月通過一項議案，要求 2035 年后停止出售新的燃油轎車和小貨車。我國也在穩步推進燃油車替代，多個研究機構的數據表明，2030 年前后，我國新能源車和燃油車新車銷量將平分秋色，而當中純電動車銷量有望占到新能源汽車銷量的 90%。但根據 IEA 研究顯示，在現有減排政策下，乘用車要在 2070 年前后才會完全停止使用化石燃料?？偠灾?，電動車對燃油車的替代進程取決于多方面因素，除技術變革推動之外，市場的選擇作用不可忽視。不少消費者目前對于選購電動汽車依然存在顧慮，總結起來主要集中在以下幾個方面：
購置價格
因為電池成本居高不下，除了個別擁有電池生產優勢的車企能夠承諾“油電車型同價”之外，同款車型的電動車一般比燃油車價格高 3～5 萬[1] ，隨著補貼的退坡，短時間內新能源汽車的價格劣勢將顯現出來；
續航里程
目前電動汽車主流續航里程在 400～600 公里之間，部分高端車型甚至可以做到 1000 公里以上，但由于充換電基礎設施仍不完善，用戶的里程焦慮無法緩解，尤其面對假期集中長途出行，車主對于高速路段補能普遍存在不良體驗；
保值率
根據中國汽車流通協會 2021 年數據，燃油車一年保值率高于新能源車 10% 左右，三年保值率相較新能源汽車高出近 20%，在新能源車型當中，純電車型保值率較插混車型還要更低。車輛購置對于普通家庭來說是一筆較大的支出，況且電動汽車一定程度上具有電子產品快速迭代的屬性，保值率的高低很大程度上影響著消費者的購車決策；
充電安全性
電動汽車充電過程總體來講是較為安全的，但由于操作不當和元器件故障導致的電路起火事故偶有發生。電動車在充電、行駛或發生碰撞的情況下，有可能引發電池熱失控形成火災，這當中因充電導致的火災事故大約占到熱失控起火事故的 35%～40%[2]；
保險和維修保養成本
與燃油車相比，電動汽車維修保養成本高、金融保險不完善等后市場問題長期受到用戶詬病，一定程度阻礙了電動汽車的普及。燃油車與電動汽車在車身、內飾和電子器件的維保成本上并無太大差異，主要區別在于新能源汽車有著一套“電池+電驅+電控”(三電)組成的動力總成系統，約占車輛總成本的三分之二。一旦出現故障，將有可能產生極高的維修更換費用。
從以上分析不難看出，電池是燃油車和電動車競爭中的核心環節，快速提升車載動力電池的儲能性能、安全性、穩定性以及成本效益，是電動車實現跨越的重要突破口，也是各大車企和研究機構競相投入的要點。研究方向一是要從電池技術入手，研發更高能量密度、更高單車帶電量的動力電池；第二是要降低電池成本，提升車輛的經濟性；第三是提升充電技術，通過快充甚至無線充，進一步提升補能效率；第四是通過快速更換電池從根本上改變補能方式。目前看來，上述幾種方向中，換電是相對成熟并能實現車電成本分離的解決方案，可以在一定程度上解決電池折舊占比高、充電安全隱患大等圍繞動力電池的問題。本文將著重探討換電模式在推動私家車電動化過程中發揮的作用。
二、汽車換電模式將推動汽車電動化進程
1、汽車換電模式—實現了汽車與電池物理形態業價值兩方面的分離
換電模式作為一種重要的能源補充方式，主要依托“車電分離”的商業形式實現，包含兩層內容:一是動力電池和電動汽車的物理分離，即動力電池可以從車身結構中分離出來，并可通過特定的能源補給裝置在短時間內得到快速更換[3]，根據換電形式不同通?？梢苑譃榈妆P換電、側方換電和分箱換電，私家乘用車換電當中以底盤換電為主; 第二是實現動力電池和電動汽車的價值分離，即動力電池的所有權和使用權分離，使動力電池成為具有可流動性的服務商品，電池資產管理公司擁有其所有權[4]。采用“車電分離”技術，實現汽車與電池的分開購買或電池租賃的方式，對汽車消費者而言，不僅有效緩解了用戶的里程焦慮，也大大降低了車輛初次購置的費用，同時剝離易損耗部件，在一定程度上避免了因電池衰減造成的二手車殘值過低的問題；對于汽車廠商而言，通過電池的統一管理，能夠增加電池資源利用率，實現電池資源的高效配置與回收利用；對電網來講，換電模式下，可根據電網需求側對儲能電池進行充電，削峰填谷，避免大規模集中充電對電網造成沖擊，是一個多方友好的解決方案。
2、換電產業曲折前行，早期換電市場慘淡收場
盡管換電方案有種種好處，但國內外換電市場早期發展并不順利，尤其在海外市場，早期換電嘗試均以失敗告終。2007 年，首家純電動汽車換電公司 Better Place 在以色列成立，并累計獲得 8.5 億美元融資，但彼時該品牌電動銷量僅有千量級，由于換電站投資成本高，加之動力電池技術進步成本下降導致前期購置電池資產凈值縮水，且市場接受度不高等原因，項目運營慘淡，最終 Better Place 在 2013 年走向破產清算。同年，特斯拉開發出 90 秒快換技術，但商業模式并不友好，相較于充電模式，性價比和用戶接受度都較低，因此短短兩年后特斯拉便宣布放棄換電模式。在我國，國家電網在 2006 年左右也開始了電動汽車的充換電研發工作，并在 2010 年聯合眾泰汽車在杭州開啟了純電動換電型出租車試點，首次提出并驗證了“車電分離，里程計費”的商業模式。隨著 2012 年《節能與新能源汽車產業發展規劃（2012-2020年）》的發布，我國確立了以充電為主的發展方向，國家電網換電項目由于產業鏈無法打通，投入成本過高和戰略調整等原因而擱置[5]。
總結早期國內外換電模式失敗的原因，主要有以下幾點: 1)市場受限，換電模式盈利性差。在新能源汽車發展初期，市場占有率低，而換電站建設投資高，利用率低，導致投資回報周期過長，無法支撐換電站運營；2) 換電和換電站技術不成熟，用戶體驗感較差，導致客觀上“不好換”，主觀上“不愿換”的情況；3) 商業模式不合理，利益分配不平衡，收費模式單一，車主參與性不足，各方利益分配不協調。這也是后續發展換電產業迫切需要解決的問題。
3、國內換電產業發展恰逢其時，B端市場相對成熟
在此后的幾年，盡管國家政策重點鼓勵發展充電，但各車企并未停止換電研發的腳步，伯坦科技、奧動、北汽新能源、蔚來、協鑫能科等一批企業推出了換電運營模式。2019 年至今，我國密集出臺了一系列換電支持政策，換電作為新基建的重要組成部分，首次被寫入 2020 年《政府工作報告》，有力推動了換電模式的快速發展。2021 年，我國正式啟動新能源汽車換電模式應用試點工作，將 11 個城市納入換電試點城市范圍，換電產業迎來了全新發展機遇。得益于我國新能源汽車的高速發展以及碳中和目標下替代燃油車的剛性需求，換電產業加緊布局，換電產業鏈技術端不斷成熟升級，典型的運營場景如城市運營出租車、網約車換電、物流園區重卡短倒換電，都得到了成功應用。相比商業端應用場景，消費端應用場景更加復雜，目前發展進度稍顯滯后。
表1 2019年至今我國主要換電政策及規劃內容
① 2022 年純電動汽車銷售市場持續增長，換電車型約占十分之一
2022 年，我國新能源汽車產銷實現了跨越式增長。根據中國汽車工業協會數據顯示，2022 年全國新能源汽車銷量為 688.6 萬輛，2022 年末新能源汽車市場占有率達到 31.8%。純電動汽車銷量同比增長 81.6%，在細分車型當中占比近八成，達到 536.5 萬輛。這當中換電車型總共約 52 萬量，約占純電動車銷量的 10%。下圖為 2022 年主要乘用換電車型累計銷量情況，排名靠前的車型當中，除蔚來之外，絕大部分面向 B 端乘用市場，作為網約車和出租車使用。今年伊始，飛凡、睿藍品牌均推出了面向 C 端用戶的換電車型，隨著車企在換電布局上力度的逐漸加大，換電車型市場份額將有望持續提升。
△ 圖1 2022年主要乘用換電車型累計銷量
（數據來源：智研咨詢）
隨著產業的發展，換電技術已經十分成熟，大部分乘用車換電站采取了底盤換電的模式，并將單次換電時間控制在 3 分鐘以內，換電池環節可快至 60 秒，部分品牌如奧動甚至推出了 20 秒極速換電，比上一代換電技術提升了三分之二。于此同時，寧德時代開發出了“巧克力式”模塊化換電技術，實現了電池組數量的自由組合，為靈活換電開辟了新的技術路線。
在區域布局方面，據中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟最新數據顯示，我國乘用車換電站建設規模穩步增長，截至 2023 年 2 月，我國乘用車換電站保有量為 2022 座，主要集中在經濟發達地區，換電站總數超過 100 座的省級行政區有 6 個，占到換電站保有量總數的 60% 以上。運營商目前主要集中在蔚來、奧動、伯坦、協鑫能科幾家公司，其中蔚來全部面向 C 端消費用戶，官網顯示，截至 2023 年 3 月底蔚來國內換電站總數 1329 座，占我國乘用車換電站總數的三分之二。
隨著產業支持力度的進一步加大，換電市場將持續擴大，目前主要的幾大電站運營商在 2025 年前后均有萬座以上布局計劃。不僅如此，寧德時代、吉利、比亞迪等電池和主機廠商均已經推出了各自品牌電站，如寧德時代以廈門為首發城市，推出了 EVOGO 樂行換電站；吉利與力帆合作推出睿藍品牌換電車型及同品牌換電站，并以重慶作為首發城市，計劃在 2025 年實現在 100 個核心城市鋪設 5000 家換電站的建設目標?？梢灶A見，未來幾年換電市場布局將迎來大規模重塑。
△ 圖2 2022年1月～2023年2月我國乘用車換電站保有量
（數據來源：中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟）
*其他地區：指換電站保有量不足 60 座的省級行政區
③ 私家車換電商業模式
我國私家車換電領域的商業模式以 BAAS（電池即服務）為主，由蔚來率先提出，也是目前換電產業中運行比較成熟的“車電分離”商業模式。這種模式下，電池的持有及運營服務由第三方電池運營主體持有，消費者可以自愿選擇在購車時一次性購買動力電池或以租賃的方式按月支付電池使用服務費用，換電站作為核心應用場景實現價值交換。數據顯示，單個換電站的投資建設成本一般在 200～300 萬元之間，加上電池投資，要達到 400～500 萬元。根據銀河證券研究結論，依據普遍的投資運營成本來測算，以蔚來二代換電站為例，按照單站最高 312 臺次車輛，75 千瓦時標準電池包，1.5 元/度電換電收費來計算，一個以 C 端服務為主的換電站，需要在達到利用率 20%，也就是日服務 60 次以上，才能夠實現盈利。
資料來源：公開資料、清華互聯網產業研究院、艾瑞咨詢，自行繪制。
從技術研發之初，電池包標準不統一、換電站規格不統一、電控系統標準不統一，始終是換電產業面臨的最大挑戰。從目前的情況來看，市場上換電車型還非常有限，各主機廠對品牌換電站具有高度依賴性，這意味著某品牌電動汽車只能到自家品牌換電站尋求換電服務。從便捷程度上來講，雖然作為充電的補充，一定程度上可以滿足臨時補能的需求，但尚無法與燃油加注相提并論。從運營層面，這就要求品牌方不斷加大換電基礎設施的布局密度，然而對于重資產型的換電站投資，運營公司承擔的資金壓力是巨大的。從消費者的角度來看，換電模式需要長期與車企捆綁，在電動車模式發展變革的過程中，企業發展具有很大的不確定性，也增加了消費者的不安全感，反之換電基礎設施的布局情況又會影響購車者選擇換電車型的消費決策。此外，換電站資源各自為戰的格局，導致土地資源利用率低，不利于城市智慧交通一體化發展以及產業的規模化效應。
在電站運營端，城市公交、網約車、巡游出租車等場景下 B 端客戶的行程路線較為固定，運行時間及客戶流量也相對固定，從而能夠保證穩定的換電需求。相比之下，私家車換電是針對 C 端客戶的服務，換電需求具有較大的不確定性，也就無法保證穩定的盈利性。從目前提供的市場數據來看，針對 C 端客戶的換電站很難通過電站運營實現盈利，大多作為本品牌車主的服務配套設施存在。在消費端，目前主流的換電收費模式為電池租賃，以蔚來為例，在實現了“車電分離”之后，車主采用按月付費的形式對電池進行租賃，租賃期間擁有電池的使用權，并可實現 4-6 次免費換電。對于車主來說，收費模式靈活性不足，比如在使用頻率較低或者行駛里程較短的情形下，無法實現自由蓄能的需求。
換電模式下，電池作為核心資產，如何實現高效管理至關重要。打通電池產業鏈的上下游環節，實現資產的高效流通，確保電池資產最大限度的保值與利用，是產業生態得以構筑的重要前提。根據最新預測數據，到 2030 年，新能源汽車的市場占有率將達到 90%，達到 3200 萬輛（按照目前的比例，純電動汽車數量將不少于 2500 萬輛）。如此大規模的電動汽車市場規模，將需要與之匹配的動力電池生產規模作為支撐，這就對我國戰略金屬礦產儲備提出了極高的要求。同時，在深度電動模式下，如果全部依賴于充電設施，將對城市電網造成極大的沖擊。換電站未來將作為重要的儲能單元，電池深度參與城市電網建設，成為虛擬電廠的重要環節，作為城市電網的緩沖。這就要求在電池資產管理環節，進一步加大電池拆解、回收及梯次利用的有效率，實現電池資產價值最大化。
電動汽車作為一種特殊的“電子產品”，更新迭代的速度將遠超于燃油車。電池技術發展日新月異，產品間規格型號千差萬別，要求換電站在設計上具有靈活升級和可擴展的特性，以適應電池不斷進化的需求。此外在空間上，目前的換電站設計集約性不足，換電站占地面積通常在 200 平方米左右，加上停車場所和車行通道規劃，單個換電站面積需要在 500 平方米上下，對于寸土寸金的城市用地來講，是極大的浪費，也從客觀上限制了換電站密集布局的可能性。需要從技術端和商業端共同發力，一方面設計在單位面積上容量密度更大的立體式換電設施；另一方面要在功能上賦予換電站更豐富的可能，以滿足更多智慧城市交通基礎設施的需要。
四、換電產業發展方向展望
1、推動構建換電產業的標準化體系
電池系統標準化涉及到主機企業的核心技術及競爭優勢，在軟硬件同質化、標準化工作的推動上具有非常大的難度。我國行業組織及政府部門在此做出了大量工作以推動標準化工作進展。2021 年末，國標《電動汽車換電安全要求》（GB/T40032-2021）以及《電動乘用車共享換電站建設規范》(團體標準)相繼發布，分別對換電汽車的安全標準以及換電平臺技術要求、電池包通信協議要求、車輛識別系統要求、電池包技術等內容作出了規定，但未對換電車型整體設計、電池包規格、電池接口以及換電技術做出統一標準劃定。2022 年 3 月，工信部發布《2022年汽車標準化要點》，明確提出要加快構建完善電動汽車充換電標準體系，推進純電動車車載電動系統、換電通用平臺、換電電池包等標準制定工作，為換電的標準化體系建設工作指明了方向。未來，將需要政策端、市場端、企業端共同發力，不斷探索，突破障礙，屆時才能夠迎來乘用車換電產業真正的春天。
2、數字技術賦能換電商業模式優化
換電站屬于重資產投資，建設和運維成本高，投資回收期長，給建設運營企業帶來較大的資金壓力，同時商業模式不夠靈活，車主的參與度低。對于車企來說，運營的收益一部分來自車主的電池租賃費，另一部分來自電池的管理運營以及通過參與電網的系統調峰取得的價格收益。在未來，需要更加細致的商業模式設計，通過獎勵及返補的方式，對少換電或非集中時段換電的用戶給予一定的獎勵，讓消費者能夠共享電價調節的收益。另外，將車輛換電數據與碳排放平臺數據打通，通過設計合理機制，可增加換電車主的碳信用，從消費端促進源頭減碳。技術層面，區塊鏈技術能夠提供高效助力，將投融資方、資產租賃方、換電運營方、電池回收利用方等換電產業鏈上的各個環節有效串聯，構建全過程數據共享以及鏈上效益分成的模式。
3、數據助力電池資產全生命周期管理
電池資產管理是基于數據對電池作為資產進行全生命周期管理的業務模式，通過“以租代購”的模式，將補能需求與電池資產管理結合，驅動電池利用率和車輛運營效率的提升。數據是電池資產管理實現有效業務運轉的基礎。基于數據搭建管理平臺，通過大數據、人工智能、區塊鏈、物聯網等技術，實現全業務鏈的數據采集、存儲、分析、價值化，確保電池資產全生命周期數據可追溯，不僅能夠即時在線監測電池資產的使用性能、安全性能，幫助事故相關方預警、分析并完善解決方案，還可為電池資產管理業務的全過程運轉提供可信數據保障。
據研究機構預測，到 2025 年，我國換電汽車保有量將達 415 萬輛，換電站售電市場規模預計達 616 億元，動力電池終端需求預計達 360GWh[6] 。屆時，換電站保有量將達到萬座的規模，除了提供電動汽車補能的基本功能之外，換電站還可作為儲能基礎設施，參與城市電網運行，成為未來城市智慧交通基礎設施的關鍵節點。光儲充換一體化是由光伏系統、儲能系統、充（換）電系統、監控系統等組成的微電網系統，其中儲能系統將光伏發電剩余電量進行存儲，充（換）電站作為用能終端，綜合應用實現與電網的協同配合。光儲充換一體化不僅能夠實現清潔能源就地消納，對于抑制光伏發電的隨機性有調節作用，還能起到削峰填谷的作用，以緩解大規模電動車負荷對電網穩定性的沖擊，提高電網運行的安全性和穩定性。同時，基于碳達峰碳中和工作的基本要求，換電站自身的碳排放也應納入考量，通過光伏+動力電池儲能，實現電力供給側綠色化，使換電站真正成為零碳交通服務設施。
[1] 說明：以寶馬官網同款燃油車型和電動車型對比數據得來。
[2] 中國青年網. 電動汽車為何火災頻發？車主日常使用這些事項要注意 [EB/OL]. https://baijiahao.baidu.com/s?id=1751632913752850214&wfr=spider&for=pc，2022.
[3] 高賜威,吳茜.電動汽車換電模式研究綜述[J].電網技術,2013,37(04):891-898.DOI:10.13335/j.1000-3673.pst.2013.04.013.
[4] 楊淑霞,程曉鈺,朱春旭.后補貼時代私人電動汽車消費者行為與“車電分離”模式[J].華北電力大學學報(社會科學版),2021,No.129(01):35-47.DOI:10.14092/j.cnki.cn11-3956/c.2021.01.005.
[5] 魯佩、王霞舉. 新能源汽車換電行業研究：換電風起To B先行，百億設備市場蓄勢待發[R]. 北京：中國銀河證券, 2022.
[6] 李辛, 關瑞玲. 城市零碳交通白皮書2022[R]. 北京：清華大學互聯網產業研究院，2022.
編輯｜段文秀
審核、責編｜楊帆
