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一:定義

新能源汽車換電模式是指透過集中型充電站對大量電池集中儲存、集中充電、統一配送,並在電池配送站內對電動汽車進行電池更換服務或者集電池的充電、物流調配、以及換電服務於一體。

二:換電模式的優勢和痛點

換電模式成為風口已毋庸置疑,但目前換電模式的推廣仍面臨不少問題,這一新興模式存在的問題也日益突出:

1:優勢:

(1):可以為車主省去大筆購買電池的費用,與充電模式相比,,且解決了充電時間過長的問題;

(2):換電電池由於統一管理,以小功率、恆溫恆壓狀態下充電,因而能夠有效地降低電池自燃的機率;

(3):換電站還可以對每次換電的電池進行“體檢”,將電池隱患防患於未然;

(4):換電模式極大程度提高回收率,解決了電池回收難點,結合梯次利用構成充電-換電-儲電閉環,降低電池全生命週期成本,具體如下:

a)維修體系:及時掌握電池的相關資訊,若電池包整體狀況良好,只是個別單體達到使用壽命,則對這些單體更換、重組後得到重新利用。

b)梯次利用:檢測到整體狀況不佳,但還有剩餘電量,進行梯次利用,用於分散式儲能電池系統、微電網等環節。

c)電池拆解:對於沒有再利用價值的電池,對其拆解和化學處理,進行回收工作,實現迴圈利用,避免了安全事故。

(5):在換電模式下,實行集中型充電管理,便於電池的統一排程和監控。規模化的電池可作為巨大的儲能單元,有效地參與負荷管理和系統調峰,提高系統整體執行的效益。

(6):政策的利好加上技術的推進,加快了換電模式的推廣速度。

2:痛點:

(1):換電站建站成本高/運營極高、佔地面積大,車企大規模建設面臨的壓力巨大;

(2):市面上不同車型的電池包形狀、尺寸、介面和佈置方式、技術規格千差萬別,不同公司的充換電設施也不盡一致,彼此之間缺乏互聯互通,車企配合難度大,這給換電模式的統一標準化操作帶來了很大的困難;

(3):電池重量極大必須使用機械,而且這對車輛製造有限制必須統一電池標準,需要政府大力扶持對基礎設施建設要求高;

(4):現階段電池產業處於發展初期,電池能量密度低,續駛里程短,壽命週期短;

(5):換電模式下,電池的日常維護工作由誰來承擔(電池製造商和充電運營商),安全問題歸誰負責;

(6):電池組需求規劃難以定製,需設定一定的冗餘度以滿足車輛在電池耗盡時的換電需求,電池購置費用昂貴,若冗餘度太高則導致經濟性下降,冗餘度過低又無法滿足換電服務;

(7):換電模式下,補貼在汽車生產商、電池製造商以及能源供給企業中如何分配,沒有明確的劃分方法;

(8):在換電網路運營時,需考慮電池需求、物流最佳化排程和充電負荷3 者的關係。換電站的電池需求是間歇性的電量需求,受到物流能力的限制,最終到充電站須轉化為對電網的功率需求,對此要考慮電網最佳化執行的需求,整個過程涉及變數因素眾多,其最佳化執行極為複雜。

三:發展現狀:充電主導,換電發展滯後

1、國際情況

在國外上,換電模式在以色列、加拿大、澳大利亞、丹麥等國有了一定的應用和推廣。加拿大的多個城市引入了電動交通體系,建設充換電服務網路。在日本,推出了充換電相結合的電動計程車運營服務。總體而言,國外新能源汽車在能源供給模式的選擇方面充電與換電均各有一定的市場,但充電仍是主導,換電模式發展相對滯後。

(1):Better Place

成立於2007年的以色列。自成立以來Better Place就以電動汽車換電為主營業務,並獲得了包括通用電氣、摩根士丹利、匯豐、以色列集團等企業的投資,2013年申請破產清算;

(2):在2013年特斯拉曾試水換電模式,然而換電站建設投入高、收益微薄,最終特斯拉放棄了換電技術;2021年2月28日,特斯拉(上海)有限公司經營範圍新增“新能源汽車換電設施銷售”

2、國內情況

在國內,“換電為主、插充為輔、集中充電、統一配送”的商業運營模式,統一進行了有關智慧充換電服務網路執行管理系統的開發,並開展充換電網路的示範運營和電池租賃試點。北京、蘇滬杭、青島等城市已經建成了一批電動汽車充換電示範工程,同時將在環渤海和長三角2 個區域建設跨城際的智慧充換電服務網路。

(1):蔚來汽車

蔚來從2017年釋出NIO Power開始探索換電技術,2017年7月山東威達全資子公司蘇州德邁科電氣與武漢蔚來能源共同投資,設立崑山斯沃普智慧裝備有限公司,為蔚來換電站提供 相關裝置和建設服務;

2018年首座換電站投入運營,2019年換電站建 設已經超過100座,2020年8月20日,蔚來正式釋出電池租用服務BaaS(Battery as a Service), 換電模式進入全新階段。(BaaS主要包括三方面:可 充、可換、可升級——“可充”指的是在家利用專屬充電樁,在外使用商業充電樁 充電,“可升級”意味著車主可以花錢升級電池包增加續航里程。)

(2):伯坦科技

公司成立於2014年,展鵬科技股份有限公司2020 年 7 月公司收購杭州伯坦科技工程有限公司100%股權,主營換電站投資建設和運營等。目前伯坦科技已建成近百座充換電站,累計提供800多萬次能源 補給服務,總換電里程超過10億公里;

(3):奧動新能源

公司於2000年在廣州成立並開始探索換電技術, 2000-2016年研發試點換電在各類場景的應用,2016年後進入推廣和商業化階段, 目前已在北京、廣州、廈門、蘭州、昆明等城市建成換電站,佔全行業換電站保有 量50%左右,累計換電次數突破200萬次,總服務里程超2億公里。

a)2017年9月,奧動、首汽集團和北汽新能源達成協議,推動巡遊出租汽車和網路預約出租汽車快速融合和發展;

b)2019年10月,奧動與廣州公交集團旗下品牌廣駿集團聯手建設汽車換電站,在廣州正式投入運營;

c)2019年11月,福田汽車和奧動將共同開發、加快匯入最先進的換電技術方案在福田物流車及專用車的配套合作;

(4):時空電動汽車

公司於2013年在杭州成立並啟動B2B定製業務,2014年 建立首個換電站,2017年上線“藍色大道”計劃,使新能源科技直接服務城市出行;

(5):吉利汽車

2020年7月,吉利旗下的楓盛汽車申報了換電型純電動多用途乘用車。2016年吉利在杭州成立弋馳新能源科技有限公司,楓盛汽車申報換電車型是吉利在出行領域佈局換電的更進一步;

(6):北汽藍谷新能源

藍谷智慧能源公司是北汽新能源自主的換電裝置能源服務商,為北汽新能源提供換電產品。2020年7月國網和北汽藍谷智慧能 源合作的“首座換電站”濟南1號換電站正式投運,標誌著雙方正式開啟在新能源汽 車換電領域全面合作。

(3):其他企業

奧思偉爾以新能源汽車驅動控制系統為切入口,主營業務包括換電站裝置,公司 2020 年開始與伯坦科技首次合作;

寧德時代和北汽福田合作換電,發力重卡市場。2020年7月首批北汽福田智藍 新能源換電重卡車輛交付儀式在京舉行,中國首個換電重卡商業化應用場景正式落地。

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