新能源汽車換電行業專題-換電模式乘勢起產業生態齊受益1、多重因素催化，換電乘勢而起1.1、利好政策持續加碼，換電模式發展提速十余年商業探索，開啟換電新篇章。新能源電動汽車換電模式是指將電動汽車已經虧電的動力電池從車身取出并更換容量飽和的動力電池，虧電電池重新存儲到換電站中進行充電，是相較于充電模式而言的一種電能供給模式。新能源汽車換電的發展歷程在技術、政策和商業模式的相互交織作用下，可被歸納為試水、探索和成長三個階段。21世紀初，國內外就已經開展新能源汽車換電模式的嘗試，但因受限于政策環境、技術水平、成本因素和市場規模而沒有得到大規模推廣；

隨著換電技術的進步、電站建設成本的降低和換電標準的完善，蔚來、北汽新能源等車企開始加大換電模式的研發與實踐。換電模式的發展與相關產業政策推動息息相關。在新能源汽車市場快速擴張的背景下，換電模式憑借其在電池統一管理、梯次利用、可再生利用等領域的發展潛力進入大眾視野；而在“后補貼時代”，市場又亟需降低整車成本，于是換電模式所支持的裸車售賣、電池租賃等商業模式成為市場熱點。一系列旨在推廣車電分離的宏觀政策的出臺以及主管部門對車電分離法規、電池標準等實際問題的響應，標志著我國新能源汽車換電模式從“充電為主、換電為輔”切換到“充換電并行發展”。現有政策強調充電與換電都是新能源汽車補充能量的方式，二者互補而不對立；以市場為導向，通過支持配套基礎設施建設助力完善充換電技術標準和管理制度。我們預期未來將會有更多城市出臺更多政策細則，助力換電模式進一步推廣。1.2、突破新能源車發展瓶頸，良性生態多方受益電站端：新能源汽車充電設施建設相對滯后，為換電模式帶來機遇。根據中汽協和公安部數據，2022年我國新能源汽車產銷分別完成705.8萬輛和688.7萬輛，同比分別增長96.9%和93.4%，滲透率達到33.8%。新能源汽車保有量為1310萬輛，同比增長67.13%。與此同時，充電樁、充電站等基礎設施的建設數量遠遠低于新能源汽車保有量，難以滿足用戶充電需求。新能源汽車市場已經從政策驅動轉向市場拉動的新發展階段，然而補能基礎設施仍是重要的限制因素，這為換電模式打開廣闊市場空間。用戶端：換電模式解決續航焦慮，提升用戶使用體驗。中汽研調研數據顯示，在新能源汽車產品關注度方面，消費者最關注安全性和電池技術性能；在電池技術性能方面，純電動消費者滿意度最低的指標當屬續航里程和充電時長。當前新能源車續航里程焦慮背后的根源在于充電便利性差，只有通過改善補能體驗才能提高用戶滿意度和信心。與充電時間動輒數小時的充電模式相比，采用換電模式的電動汽車換電時間僅不到5分鐘，與傳統燃油汽車加油時間相當；換電模式大大縮短補能等待時間，針對充電頻率較高的應用場景，大幅提高新能源汽車的使用效率。此外，換電站采用自動化換電技術，由工作人員控制機器設備完成電池更換，駕駛員無需下車即可完成換電過程，免去繁瑣的手動操作。車企端：換電模式提升整車能效，降低銷售成本和終端價格。新能源車企可以減少電池的搭載量，通過降低車重提高整車能效。同時，電池更換模式實現車輛與電池分開銷售，降低車企銷售成本和后期電池維護保修成本。同級別純電動汽車成本比燃油車成本高出約30%，而動力電池占電動汽車初始購車成本的40%左右，消費者需要為其沒有完全使用全部壽命的電池買單；車電分離的模式將部分初始購置成本分攤到每月作為電池租賃費用，凸顯電動汽車相對于燃油車的購置成本優勢。電網端：換電模式通過削峰填谷降低用電成本，具備儲能功能以緩解電網壓力。換電站出于成本控制原因，需要有序調整充電時間和充電狀態，在夜晚可利用波谷用電時間以較低的電價為電池充電蓄能，有效減小電網用電負荷、緩解城市用電壓力。由于換電系統由一組電池構成，其本身具備儲能能力，除了從電網獲取電力之外，也可以將電力注入電網，平滑凈每日電力需求曲線，向整個電力系統提供調頻、負載跟蹤等服務。隨著工業物聯網時代的來臨與光伏等新能源發電的普及，靈活的電力調度策略將成為十分有前景的研究方向：在以微電網為代表的智能電網中，能量管理系統（EMS)和換電站（BSS)的結合可以實現最佳的能量管理，有效控制來自不同來源的能量流，無需上游電網干預即可在各終端創造利潤；這將優化可再生能源的供需模式，完善能源交易與市場機制。換電站可以充當虛擬電廠，高效參與削峰填谷。例如蔚來換電站在2022年夏天集體參與合肥市電網調峰。在供電公司統一調度控制下，15座蔚來換電站集體參與了合肥市虛擬電廠的電網調峰，1分鐘內，合肥電網累計降低負荷達1.4兆瓦，合肥蔚來換電站單站的平均功率降低約100千瓦，每塊電池的充電時間僅增加了約5分鐘。換電站五天內累計調整電力負荷8兆瓦時，相當于為3000余戶普通居民家庭省出了實時用電量。在指定的時間參與電網調峰，充當虛擬電廠，換電站的優勢突出。它可以通過專網直聯到電網的調度中心，接受電網調度指令，做到分鐘級甚至秒級的功率響應，高效參與調頻。此外，換電站在電網電量充足時還能幫助電網削峰填谷，降低用電成本，讓用戶獲得相應實惠。電池端：延長電池使用周期，創新梯次利用商業模式。換電模式可利用電池全生命周期管理模型判斷電池的狀態，通過統一充電、統一管理延長電池的使用壽命，減少因不規范使用造成的電池損傷。換電技術可以讓車輛和動力電池分離，為廠商提供單獨銷售和租賃動力電池的可能性。這種創新商業模式將電池產業鏈多個環節打通形成閉環，延展電池梯次利用體系，實現電池效益最大化，同時也減少了電池報廢對環境的隱患。換電與充電兩種模式形成互補關系，基于自身特點具有各自的應用場景和客戶基礎。換電模式盡管擁有補能方式快捷高效、緩解用戶里程焦慮、減輕城市用電壓力、梯次利用閉環管理的優勢，但目前還存在建設投入成本過高、電池標準化難度大等問題。目前換電模式發展仍處于初級階段，政策體系的完善與成熟技術的市場推廣尚需時日，換電模式在特定場景下的發展應用將成為充電模式的補充。從用電的角度看，充電和換電方式的使用成本差異有限，換電勢必會在廣闊的補能市場中占有一席之地，但并不會取代充電：在私家車領域，公共充電樁、私家充電樁和換電站將共同滿足車主的需求，而在強調時間效率的出租車、網約車、重卡車等商用領域，換電站的優勢則得到凸顯。1.3、技術路徑逐漸清晰，行業標準呼之欲出電池更換技術不斷延伸。按照電池拆卸方式可將換電方式分為底盤換電、分箱換電和側方換電。近年來國內換電技術發展迅速，形成了針對不同類型車輛、不同運營場景的不同換電技術路線：乘用車的換電安全性和一致性提高，整包自動底盤換電成為主流；商用車多采用多箱側向換電。換電技術經歷“從手動到自動、從分箱到整箱”的發展階段，實現了更高的自動化程度和更短的換電時間，能夠服務更多電池型號。目前已經得到商業化推廣的換電站基本結構組件包括：配電變壓器、直流交流轉換器、電池充電器、車輛電池、機械臂、充電架、維護系統和控制系統。配電變電站由控制室進行監控，控制室負責監控換電站整體功能；充電架配備慢速或快速充電功能，換電軌道為安全檢查和電池裝卸提供空間；換電機器人與汽車底盤電池倉對接，并從電池架上取出或存入電池；系統維護區可以在有需要時完成檢修工作。國家牽頭擴充換電標準清單，行業協力發展共享換電站。換電技術的推廣應用高度依賴于標準化。現階段的換電標準制修訂落后于換電產業的發展，目前換電國家或行業標準集中在換電電池箱、電池系統接口以及換電設施等方面，標準內容主要是涉及基本架構、功能要求等，而具體技術要求與互換性指標缺乏明確規定。一方面，中國電力企業聯合會標準化管理中心正牽頭制定一系列電動汽車電池更換標準，在電池更換標準體系方面已有規劃30項，其中25項已發布。另一方面，行業正在嘗試從車端標準化著手，優先共用換電平臺和結構，再逐步轉變為換電站的標準化，以期可以讓同一個換電站為不同規格、不同品牌車輛進行共享換電。2、商業模式成型，產業鏈齊入局2.1、綜合使用成本低，凸顯換電經濟性換電模式電動乘用車裸車價格低于同級別的電動車整車與燃油車，每月使用成本低于加油模式但高于充電模式。以蔚來推出的BaaS（BatteryasaService）電池租用服務計劃為例，蔚來汽車用戶選擇BaaS后，車輛首付減7萬元，可租用75kWh的動力電池；另外用戶可選擇每月980元的能量無憂套餐，包括15次一鍵加電服務和1000kWh加電服務。加油模式下用戶使用成本主要來自汽油費用，充電模式下用戶使用成本主要來自電力費用（家用充電和公共充電）。如果換電模式的用戶選擇能量無憂套餐，其使用成本則來自每月固定的訂閱費用；如果用戶不訂閱套餐，其換電成本由服務費和電費構成，換電費用與補充電量成正比。我們按照月行駛里程1500km測算奔馳GLC、蔚來ES6充電、蔚來ES6換電的每月使用成本分別約為1185/240/980元。乘用車換電模式綜合成本優于充電模式。換電模式的綜合成本降低主要通過兩個途徑。其一，隨著每月行駛里程的增加，固定套餐費用機制下單位公里換電費用呈下降趨勢并逐步與單位公里充電費用趨同。其二，換電模式與充電模式相比，將電池的產權從用戶剝離到了電池資產公司，因此換電用戶無需在使用一定年限后自行更換車輛動力電池。我們沿用上述關于使用成本的假設，對每月行駛里程進行變量控制，進一步假設動力電池循環壽命為1000-2000次，則蔚來充電車主每10年左右需要更換電池（電池更換無需單獨購買，而是可使用換電站換電服務并支付服務費），選取4%折現率計算充電與換電模式的綜合成本。由于換電模式可以讓用戶以更低初始價格購買裸車，其綜合成本在早期低于充電模式，當且僅當使用年限超過9年后，換電的綜合成本才會趕超充電的綜合成本。若考慮充電車主為更換電池所額外支付的電池及維修費用，則換電模式的成本優勢更加明顯。換電技術同樣降低商用車購置成本和使用成本，解決重卡電動化難題。純電動專用車占據我國第二大車用動力電池市場，重卡電動化在節能減排方面具有巨大潛力。然而重卡普遍存在載重高、功耗高和運距長的特點，因此需要大電量動力電池滿足使用功率和續航要求。換電模式有效地解決了純電動重型載貨汽車在實際應用中存在的充電速度慢、續駛里程短、充電場站配套建設難度大的問題。換電模式用戶只需一次性支付或租賃不含電池的車體，大幅減少初期投入。換電重型載貨汽車如果采用租用電池及換電站的模式，可按照“換電服務費”方式結算，能耗費用=基礎電費+電池租金+換電服務費，每年換電重卡使用成本相較于燃油重卡節約22.0%，比充電重卡高出33.3%。在每日行駛里程400km的情況下，我們假設充電重卡每8年需要更換電池，電池價格為30萬元，選取8%折現率計算出換電重卡的綜合成本在前4年低于充電重卡。此外從經濟效益的角度看，換電重卡每日可以比充電重卡節省1-2小時的補能時間用于執行運輸任務，因此可以令使用效率得到提高。2.2、高效率加規模化，破解重資產困局換電站規模化擴張將顯著降低單站投資成本。換電站運營是典型的重資產行業，較高初始投入成本帶來資金壓力。根據協鑫能科公告，建設單個乘用車換電站所需投資額為500.72萬元，建設單個重卡換電站所需投資額為1015萬元。電池、機械臂、充電柜等核心設備采購成本居高不下是導致當前換電站投資金額高企的主要原因。我們預計未來驅動整體建站成本下降的因素包括：1）換電站進一步規模化擴張量產；2）換電站設備零部件國產化的逐步替代；3）部分運營商從外部采購切換至內部生產相關設備。收回前期投資成本的速度取決于換電站利用率。我們根據以下假設，測算在乘用車和重卡兩類運營場景下換電站凈利潤對利用率的敏感程度。當使用0.7C進行充電，且電力成本為1元/kWh時，乘用車換電站利用率達到21%實現盈虧平衡，重卡換電站利用率達到20%實現盈虧平衡。50%的利用率可使乘用車和重卡換電站ROA分別達到50%/38%，單站凈利潤分別達到151/227萬元。雖然重卡換電站投資金額大導致資本收益率較低，但由于重卡車通常換電場景固定且換電頻次高，因此重卡換電站營收好于乘用車換電站。2.3、換電車夯實市場基礎，換電站吸引多元投資換電產業鏈主要由上游換電站、中游整車制造商及運營商和下游終端用戶組成。電池更換模式可以充分發揮車電分離的價值，盤活電池資源，打通從用戶端到電池運營端的價值鏈。獨立于汽車制造商和動力電池生產商的換電服務運營商及電池運營商將承擔產業鏈生態中最為關鍵的角色。用戶從車企購買不含電池包的電動汽車后，可根據自身需求通過電池租用和換電服務使用不同容量的電池包，滿足不同場景下的使用需求。換電運營商通過經營電池租用業務和提供換電服務產生盈利。新能源汽車整車廠商積極推出換電車型，提高換電普及程度。蔚來、北汽、長安、上汽、廣汽、吉利等車企從2021年開始加大換電賽道推廣力度，在具有一定市場接受度、保有量較大的現款車型基礎上研發換電版本，總計實現十余款換電車型的量產，涵蓋包括乘用車、出租車、商用車、重卡在內的多種電動汽車類型。與此同時，各主機廠與換電運營商進行戰略合作，加碼建設換電站以供旗下車型使用，以提高用戶服務體驗和降低用戶油電轉換成本為目標，增強換電車型的競爭力。專業運營商獲先發優勢，多元主體入局換電運營。當前我國換電站主要由蔚來、奧動新能源以及杭州伯坦三家參與建設，此外還有車企、電網企業、能源企業、動力電池企業等新進入者。蔚來、奧動、伯坦憑借專業運營的優勢，較早切入換電行業，并且在布局換電站數量上領先。吉利在車企中擁有最多的換電相關專利，帶來面向換電聯盟的開放性專屬架構（GBRC平臺)，首次在行業內提出整套換電解決方案；中石化等能源企業依托全國加油站建設智能充換電站，快速復制其網點優勢；國家電網在換電標準制定方面擁有話語權，聯合主機廠建設換電+充電+儲能“三站合一”電站；寧德時代作為動力電池企業，向下游布局“標準化電池+面向電池服務”換電運營模式，通過開發“巧克力換電塊”為用戶提供靈活的補能選項，憑借動力電池裝機量優勢可廣泛適配從A00級、B級、C級乘用車到物流車的各種車型。2.4、換電勢力合縱連橫，統一標準任重道遠換電站市場空間迎來增長，換電運營商勢力合縱連橫。換電站建設和運營商負責換電站的搭建和運營，面向市場提供換電服務。隨著市場對換電模式的認可及換電車型增多，換電站運營的市場空間將會快速提高。然而基于單一車企的換電模式因換電站運營效率低而難以為繼，各大廠商電池標準尚未完全統一，處于各自為政的狀態。換電行業的標準化和換電技術的智能化勢在必行，除了依賴于2021年發布的共享換電站建設團體標準外，換電生態圈的發展同樣需要企業間資源的整合，集中解決換電站升級、電池資產化與標準化的問題。為此，奧動、伯坦、協鑫能科等換電站運營商加快換電站建設，積極與主機廠合作；中石化、殼牌等石油巨頭也紛紛與蔚來進行戰略合作，開展換電站建設、運營工作；寧德時代成立面向所有車企的換電品牌，與保險公司、新能源車企和新能源補能運維服務商開展深入合作，欲以能源物聯網的形式打造“光-儲-充-檢”的商業系統網絡。統一換電標準任重道遠。盡管我們看到諸如以上企業層面的合作，但對于已經進入爆發期的新能源汽車產業而言，仍然缺乏能夠高效管理關鍵資源的關鍵換電標準，由此產生的資源浪費對各運營商來講不容忽視。標準化的電池不僅可以盤活電池資產的流通，讓整車廠和電池廠提升采購或生產規模實現規模效應降低成本，而且還可以縮短新車型的開發周期，降低新能源車行業進入門檻，同時消除電池梯次利用和材料回收過程中的規格差異，可謂使得全產業鏈更加受益。事實上，換電標準的建立也意味著對全行業規格標準的掌控權，產業鏈自上而下將會參照此標準設計產品。正因為如此，各廠商不斷向標準的制定發起沖擊，但也面臨來自其他廠商的阻力。標準是在競爭中優化、確立并鞏固的，經過充分論證方能引領行業進步和相應的企業盈利提升。我們預期伴隨產業鏈中各公司對優勢方案的認可或折衷，目前各自為政的狀態將在一到兩年內得到改善。2.5、建設計劃相繼出臺，換電站將快速放量下游擴產趨勢明顯，換電站數量將快速增長。截至2022年12月，全國換電站總數為1973座，在過去一年間快速增長。國內主要運營商相繼公布擴產計劃，2023年起我國換電站保有量將見證新一輪井噴期。根據彭博新能源財經統計，六大換電運營商計劃到2025年建設26,000個站點。換電站布局乾坤未定，區位優勢將成為運營商構筑壁壘之關鍵。單站利用效率的提高不僅得益于換電車型市場滲透率的提升，更依賴于在重點省市地區鎖定優質區位。當前我國換電站主要分布在北京、廣東、浙江、上海、江蘇、四川、山東等地區，總體分布不均衡，換電站數量與新能源車銷量在多個省份并不匹配。一方面，經濟發達且新能源汽車銷量高的地區如江蘇、浙江、廣東擁有廣泛的用戶群體，具備投資潛力。另一方面，在重點城市的重點地段進行搶先布局，有助于運營商建立核心壁壘。3、市場空間與業績彈性3.1、換電車型加速滲透，三年打開千億市場新能源汽車保有量+換電模式滲透率逐步提升，中性預測下2025年帶來約2444億元換電需求和264億元動力電池投資需求。從換電滲透率來看，我們假設重卡市場滲透率最高，運營車次之，私家車和其他專用車滲透率最低，中性測算下2025年分別對應保有量18.49/679.18/525.55/9.85萬輛；按照各自換電頻率和單站服務效率測算，中性測算下2025年乘用車換電站總需求量為25407座，商用車換電站總需求量為5904座。在單站盈利預測的基礎上，中性估計2025年換電站運營市場規模2444億元，對動力電池投資規模264億元，對換電站設備投資規模529億元。3.2、設備廠商最先受益，其他環節逐步增效以蔚來汽車為代表的的汽車企業，以奧動新能源為代表的運營商，以寧德時代為代表的產業鏈公司均公布了積極的換電站建設規劃，將帶來一輪長周期的換電站需求提升，由于快換系統和充電系統有初始投資規模大、行業集中度低、設備商與運營商深度綁定的特點，預計機械連接部件、機械鎖止部件、碼垛機、連接器的生產商和換電站集成廠商將首先受益，包括瀚川智能、國電南瑞、博眾精工和

山東威達等公司。運營商采取優先布局換電站的競爭策略，因此前期利用率爬坡和盈利提升速度讓位于擴張速度。電池是換電站的另一個關鍵環節，電池公司在換電站布局環節可將電池這一單價最貴的零件掌握在自己手中，成本與供應穩定性均具有明顯優勢，我們預計寧德時代、比亞迪等電池頭部廠商將延續在換電電池中的市占率優勢。4、換電新起點，各環節廠商再出發4.1、寧德時代：換電站整體解決方案先行者寧德時代從共享化和服務化的角度，反思技術進步和規模經濟對降本的有限作用，為化解續航里程、補電便捷性和購置使用成本的問題，在車電分離的模式下將電池作為共享資產獨立出來，發布“組合換電整體解決方案”。寧德時代的組合換電整體解決方案由換電塊、快換站和APP三大產品共同組成。其中，巧克力換電塊是專門為實現共享換電而開發量產的電池，采用最新CTP技術，重量能量密度超過160Wh/kg，單塊電池可以提供200公里左右的續航，并可以適配全球80%已經上市以及未來3年要上市的純電平臺開發的車型；快換站具有占地小、流通快、容量大、全氣候四大特點，每一個標準站僅需三個停車位，單個電塊換電約1分鐘，站內可存儲48個換電塊；APP承擔不同模塊與消費者之間的紐帶作用，提供了人、車、站、換電塊的相互連接和服務。基于創新的組合換電整體解決方案，寧德時代旗下子公司時代電服打造了EVOGO的全新服務品牌，并賦予其一電多車、按需租電、可充可換三大特點；未來EVOGO將選擇十個城市首批啟動換電服務，并發布更多品牌的換電車型。此外，寧德時代還與客戶共同布局“電池生產→使用→梯次利用→回收與資源再生”多個環節，此次對換電站業務的投入標志著寧德時代形成電池全生命周期價值鏈的閉環。寧德時代不斷加強換電業務的研發，提高換電效率。2022年12月23日寧德時代申請的換電站專利獲授權。摘要顯示，換電站本體內具有電池存放區域和周轉通道；電池存放區域包括調整位和多個存放位，周轉通道用于中轉存放位上的電池；調整位與周轉通道共同形成電池調整區域本體在第一方向上的壁面形成有電池進出口，電池進出口連通電池調整區域。該專利申請提供的換電站具有較高的換電效率。4.2、協鑫能科：聚焦綠色移動能源戰略轉型協鑫能科專注于清潔能源項目的開發、投資和運營管理，以及相關領域的綜合能源服務，現已成為國內領先的非公有制清潔能源發電及熱電聯產運營商和服務商之一。2021年3月，協鑫能科發布《電動汽車換電業務發展規劃》，正式進軍電動汽車換電業務。根據規劃，公司在發展清潔能源及熱點聯產業務的同時，繼續從能源生產向綜合能源服務轉型，重點聚焦綠色出行生態。同年6月，公司披露定增預案，擬募集50億元資金重點用于新能源汽車換電站建設項目、信息系統平臺及研發中心建設項目；10月，協鑫能科通過換電站品牌“協鑫電港”向市場投放首批商用車和乘用車換電站。公司將重點布局長三角、大灣區、京津冀、成渝等區域。協鑫能科對新能源汽車產業鏈上的布局是其打造領先移動能源服務商的關鍵一環。除了布局換電站一體化解決方案、換電站運營及能源服務以及電池梯次利用等領域之外，公司還與中金資本合作設立百億元規模的“碳中和”主題產業基金，用于對移動能源產業鏈上下游優質項目和充換電平