1、什么是换电站
1.1、换电模式优势显著,未来发展初具蓝图:电动车补能新场景,换电站蓝海待开拓。换电模式,指通过集中型充电站对大量电池 集中存储、充电、统一配送,并在换电站内对电动汽车进行电池更换服务。按照地点的不 同,可分为充换电模式与集中充电统一配送模式,充换电模式是当前市场普遍采用的方式, 即由换电站同时负责电池充电和电池更换;按照换电方式的不同,可分为底盘换电、侧方 换电、分箱换电等。随着换电技术不断成熟,底盘换电的电池性能、换电流程及换电时长 优势更为突出,或成为市场主流模式。
1.2、换电模式优势显著,未来发展蓝图初具。
1)换电对于补能时长的缩短作用尤为显著, 相较充电模式最高可节约 10 小时左右;
2)换电对电池损伤较小,电池寿命相对较长;
3) 可通过“车电分离”模式降低用户购车成本;
4)对电网负荷压力较小,且可通过 V2G 方 案形成强大的削峰填谷能力。V2G 利用电动汽车的电池作为电网和可再生能源的缓冲,车 辆亏电时由电网补给能量,电网短时缺口时由电力富余的电动汽车主动向电网补能。中国 汽车工程学会预计,2030 年中国电动汽车全年用电需求将达 7454 亿千瓦时,占社会总需 求的 6-7%;充电功率 1.94 亿千瓦时,占电网负荷的 11~12%,可形成强大的调峰调频能 力。
5)顶层设计推动换电发展,政策补贴力度较强。
(1)从规划上看,近年国家政策逐渐倾 向换电模式,自 2019 年起,国家相关机构相继发布多项政策鼓励开展换电模式应用。具 体来看,各省市十四五期间着力发展换电行业,其中江苏、四川等省规划建设数量领先, 计划十四五期间建设换电站分别超 500 座。
(2)从补贴上看,换电站补贴计划分为建设补 贴与运营补贴两种。从建设补贴来看,换电站补贴额度大多在 150~400 元/千瓦,其中乘 用车换电站单站补贴金额在 50 万~75 万元,中重型换电站单站补贴金额在 50~100 万元。 从运营补贴来看,其按照实际充电量给予 0.1~0.2 元/千瓦时的补贴奖励。
(3)此外,北京市补 贴力度领跑全国,在建设与运营补贴之外,按年度考核结果分段给予额外补贴,有效激励 换电站长期可持续经营。
2、换电与充电并非对立面,并不存在互斥关系:首先明确换电与充电并不冲突,而是平行的补能方案。市场常会对换电产业抱有担忧, 未来伴随超高压快充及固态电池等新技术的发展,换电站行业是否仅是当下产业过渡方案? 我们认为长期来看换电将与充电并行,甚至渗透率或有可能超越充电。即便不考虑当下极 速快充(XFC)及新型电池技术所面临的技术难点(电网负荷、峰值功率难维持等),即 便实现了所谓的“10 分钟满电”,也仅达到了当下换电站 30-40%的补能速率(据飞凡汽 车和蔚来汽车公告,换电时间约 2-4 分钟)。再叠加换电站实际建设成本低于超高压快充站, 并且换电站可以实现电价套利、车电分离(有利减轻购车端成本压力)、灵活租用、单位 占地面积下服务能力更强等特点,我们认为最悲观预期下换电至少为与超高压快充平行的 补能方案。
3、相较换电站,充电站服务效率较低,车桩比严重不足:公共充电站基础设施建设不足,增速显著落后于新能源汽车增速,车桩比仍处高位。 根据公安部数据,截至 2023 年第二季度,我国新能源汽车保有量达 1620 万辆,呈高速增 长状态。同时,我国公共充电基础设施累计数量达到 215 万台。假设所有新能源汽车都有 在公共充电桩充电的需求,平均 1座公共充电桩就需要服务 7.54 台新能源汽车。统计自 2021 年第四季度以来的车桩比可以发现,自 2022 年第二季度以来,车桩比持续上升,从 6.55 一路攀升到 7.54。这导致充电设施抢位问题愈发严重,尤其高峰时期与节假日。
1)现阶段离工信部“2025 年实现车桩比 2:1,2030 年实现车桩比 1:1”(《关于组织 开展公告领域车辆全面电动化先行区试点工作的通知》)的要求仍有不小差距。根据公安 部数据,截至 2022 年年底,我国充电桩数量达到 520 万台(包括私人充电设施),车桩比 达到 2.52:1。充电桩数量需要达到 655 万台才能实现车桩比 2:1,达到 1310 台才能实 现车桩比 1:1,对应在现有基础上分别增加 135 万台和 790 万台,仍然有非常大的差距。 然而充电桩建设仍存在“规划布局协同不足”、“盈利空间不足”、“进小区难”等难点。 当前充电桩的规划建设和新能源汽车的使用存在空间上和结构上的不匹配,一方面充电难的情况时有发生,另一方面充电桩利用率却较低;充电桩盈利空间不足,充电桩制造商难 以开展差异化竞争,充电桩建设成本受到地段位置的制约,获利空间有限;充电桩还存在 “进小区难”的痛点:小区的变压器容量有限、存在一定安全隐患、高功率充电桩加大电 网负荷、加剧居民区用电三相不平衡等诸多问题。以一座中等规模小区举例,假设一座中 等规模小区的变压器额定功率为 1250kVA,6 座支流快充 200kW 的充电桩同时充电就将 导致变压器过载。考虑到居民还有日常用电的需求,小区内能承载的充电桩数量非常有限。 以上建设难点制约了充电桩的大规模扩张,使得车桩比始终难以显著提高。
2)新能源汽车单次充电时间长,用户排队时间久,服务效率低下。据中国电动汽车充电 基础设施促进联盟及能链智电联合发布的《2022 中国电动汽车用户充电行为白皮书》显 示,新能源汽车用户平均单次充电时长 49.3 分钟,日充电 1.4 次,意味着用户平均每天充 电 69 分钟。这意味着大量的用户需要等待数个小时才能用上电,服务效率低。4 月 29 日, 百度地图发布五一假期首日服务区充电站排队大数据。数据显示,雅安市雅西高速石棉服 务区(西昌方向)和台州市临海服务区(台州方向)充电排队等待时间最久,达到了 2.7 个小时。排队时间超过两个小时的服务区总共有六个。长时间的排队会浪费用户的时间, 影响新能车渗透率的提高。