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換電產(chǎn)業(yè)鏈全景深度解析

 panpan研報社 2021-12-13

  


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截止2021年10月，我國共計建成換電站1086座，同比增長超過100%。雖然目前換電站的建設(shè)已初見規(guī)模，但是相比于充電模式，換電模式的體量相對還小。
隨著新能源車的高速發(fā)展以及國家政策的支持，“十四五”期間換電行業(yè)有望實現(xiàn)跨越式增長。
預計到2025年換電乘用車銷量超280萬輛，換電商用車銷量50萬輛，配套換電站需求約28000座，對應(yīng)765億市場規(guī)模，配套電池需求約55GWh，對應(yīng)388億市場規(guī)模，并對應(yīng)電力收入2168億，產(chǎn)業(yè)鏈合計規(guī)模約3000億。
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圖片來源：北汽藍谷

圖片換電模式概述


電動汽車換電模式是指通過集中型充電站對大量電池集中存儲、集中充電、統(tǒng)一配送，并在電池配送站內(nèi)對電動汽車進行電池更換服務(wù)或者集電池的充電、物流調(diào)配、以及換電服務(wù)于一體。
換電模式的本質(zhì)是挖掘動力電池全生命周期價值，實現(xiàn)企業(yè)和消費者利益再分配。
從新能源汽車技術(shù)發(fā)展來看，當前新能源汽車“充電 換電 車電分離銷售”模式成熟，新能源汽車電池可買可租可換。
當前新能源車換電應(yīng)用在私人端、運營車端、商用車端均有良好的應(yīng)用，能夠充分解決運營車和商用車日均行駛里程多，補能效率需求高的問題，彌補充電樁的不足。
北汽新能源EU快換版：
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充換電模式對比圖片

與充電模式相比，換電模式關(guān)鍵優(yōu)勢為補能效率高，大幅縮短補能時間，換電模式是通過機械方式，快速將新能源汽車的動力電池更換以實現(xiàn)補能的方式，過程不超過5分鐘。
換電模式在降低車企成本，延長電池使用壽命和電網(wǎng)削峰填谷上也有較大優(yōu)勢。
運營車可節(jié)省時間成本約80元/天或2.4萬/年，重卡可節(jié)省時間成本約150元/天或4.5萬/年，對有運營成本壓力的出租車、商用車更為友好。
換電模式下電池養(yǎng)護更低，換電站用地面積小、提高報廢電池回收率。
電池由專業(yè)人士控制管理，延長電池壽命30%-60%；充分利用波谷充電波峰放電，降低電池損耗，并提升盈利能力；從電池回收方面來看，退役電池整包梯次利用技術(shù)：為儲能系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)奠定基礎(chǔ)。
但是換電模式的缺點也不可忽視，換電站前期投入成本高，換電站的建設(shè)除了用地、人力、換電設(shè)備購置等方面的成本外，還需要巨額的電池儲備成本和電池充電、用電成本。
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國網(wǎng)快速換電站設(shè)計
同時相比充電模式，換電站后期運營成本高。充電站幾乎可實現(xiàn)無人值守，車主可自行操作充電樁進行充電，其運營成本相對較低。

而換電站中換電設(shè)備的操作及維護保養(yǎng)、動力電池的統(tǒng)一充電、存儲和調(diào)配都需要一定數(shù)量的工作人員，因此，換電站的后期運營成本要高于充電站。
蔚來換電站：
圖片資料來源：蔚來官網(wǎng)

換電模式：集中充電模式和充換電模式圖片

集中充電模式指通過集中型充電站對大量電池集中存儲、集中充電、統(tǒng)一配送，并在電池配送站內(nèi)對電動汽車提供電池更換服務(wù)。
充換電模式指以換電站為載體，換電站同時具備電池更換和電池充電功能，站內(nèi)包括供電系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、電池更換系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、電池檢測與維護管理部分等。
目前而言，市場采用的換電方式多為充換電站模式。
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主流換電方式圖片

目前市場上換電的主流方式是底盤換電、側(cè)方換電和分箱換電等。
蔚來汽車的換電車型采用的是底盤換電的方式對電池進行更換；浙江時空電動有限公司的換電車型采用的是側(cè)方換電的方式對電池進行更換；力帆汽車的換電車型采用的是分箱換電的方式對電池進行更換。
電動汽車電池交換示意圖：
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圖片換電產(chǎn)業(yè)鏈


換電產(chǎn)業(yè)鏈主要由上游換電站，中游整車制造及運營商，下游終端消費組成。
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換電產(chǎn)業(yè)鏈上游：換電站圖片
上游換電站主要由快換系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、動力電池三大部分組成。
快換系統(tǒng)
車端換電系統(tǒng)由機械連接部件、機械鎖止部件、換電電池箱體等組成。
加解鎖平臺可實現(xiàn)車輛電池包的更換與加解鎖功能，碼垛機用于運輸和交換電池，鎖止鏈接組件可快速自動化實現(xiàn)動力電池與車身的鎖止和分離。
快換電連接器、液冷連接器、水連接器主要起連接作用，主要形式分為平行式與垂直式換電連接，生產(chǎn)廠家有四川永貴、上海電巴、安費諾等。
快換系統(tǒng)主要廠商包括深圳精智、博眾精工、伯朗特、科大智能、易事特和山東威達等。
其中，山東威達是世界鉆夾頭行業(yè)的龍頭企業(yè)，擁有電動工具領(lǐng)域全球高端客戶群，從2017年起為蔚來汽車換電設(shè)備主要供應(yīng)商。
未來有望將業(yè)務(wù)拓展到其它布局換電站的客戶，其控股子公司昆山斯沃普也參與了蔚來汽車研發(fā)和第二代換電站測試過程。
博眾精工2020年10月加入東風汽車“換電聯(lián)盟“，后期擬為全產(chǎn)業(yè)鏈包括后期充換電運營維護在內(nèi)的各個環(huán)節(jié)提供自動化設(shè)備。
北汽新能源連接部件：
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充電系統(tǒng)
換電站內(nèi)充電系統(tǒng)主要以集中充電，交流慢充的方式對更換下來的電池進行充能。
充電系統(tǒng)中，電池箱體設(shè)計技術(shù)對環(huán)境控制、安全防護、鎖止及快速解鎖技術(shù)等有較高的要求。
目前充電模塊供應(yīng)商包括泰坦、通合、華為等，充電功率在10KW-60KW，充電電壓200V-500V。
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動力電池
換電模式意味著“車電”分離，一車一電池將變成一車多電池，電池有望迎來增量需求。增加電池用量，便于對電池進行梯次利用和回收利用。
低成本長循環(huán)的磷酸鐵鋰市場更好與主機廠合作緊密，技術(shù)和規(guī)模均占優(yōu)的龍頭公司具有超強優(yōu)勢，寧德時代、欣旺達、華鼎電池已進入換電領(lǐng)域，提前布局市場。
但是長期以來，國內(nèi)電動汽車車企各自單獨布局換電站，仍處于自行探索階段，由于對技術(shù)路線的理解不同，更換電池包的通用性等方面也存在差異，掌握的電池技術(shù)不同，動力電池標準尚未統(tǒng)一，換電模式下電池的標準化是目前值得探索和改進的方向。

換電產(chǎn)業(yè)鏈中游：換電站建設(shè)運營圖片

換電站的建設(shè)運營資金需求量較大，對電池的投資、車位選址、布線改造和運營管理都有很強的要求。
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根據(jù)中國充電聯(lián)盟，目前我國換電站運營主要是三家企業(yè)：奧動新能源、蔚來、杭州伯坦科技。
截至2021年10月，奧動換電站保有量占比56.08%，蔚來占比34.07%，杭州伯坦占比9.85%。
目前換電領(lǐng)域占比最大的奧動計劃5年內(nèi)完成10,000座換電站投建。而國家電網(wǎng)、蔚來、國家電投、中石化、協(xié)鑫能科等均在“十四五”期間有4,000座以上的充換電站規(guī)劃。
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資料來源：國家電網(wǎng)
根據(jù)蔚來汽車的NIO Power 2025換電站布局計劃:2021年換電站建成目標總數(shù)由500座提升為700座以上，并將在2022年春節(jié)前建成“五縱三橫四大都市圈”的高速換電網(wǎng)絡(luò)。
從2022年至2025年，蔚來汽車將在中國市場每年新增600座換電站，將90%的蔚來用戶住所變成電區(qū)房；至2025年底，蔚來換電站全球總數(shù)將超4,000座，其中中國以外市場的換電站約1000座。
蔚來2.0換電站系統(tǒng)構(gòu)成：
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圖片資料來源：蔚來官網(wǎng)

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