新能源汽车充换电产业研究充换电协同发展为新能源汽车续航

　　（报告出品方作者：光大证券，殷中枢、郝骞、黄帅斌）1、充电篇碳中和下，充电行业的成长性不可忽视
　　1。1、借新能源汽车东风，充电桩行业进入快车道
　　新能源汽车快速发展，2025年渗透率将达20。据中汽协统计，2020年我国新能源汽车产销量分别为136。6万辆和136。7万辆，同比增长7。5和10。9；纯电动汽车产销量分别为110。5万辆和111。5万辆，同比增长5。4和11。6。根据2020年11月发布的《新能源汽车产业发展规划（20212035年）》，2025年新能源汽车销量占比达汽车销量的20，我们认为，在碳达峰、碳中和背景下，全球电动化趋势已势不可挡，我国新能源汽车仍有很大的发展空间，实现并超过2025年的目标是值得期待的。
　　2015年9月，国务院办公厅发布《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》，第一次明确了充电桩行业的政策方向。同年10月的《电动汽车充电基础设施发展指南（20152020）》提出，为满足500万辆新能源汽车充电需求，至2020年将建成480万个充电桩，其中50万个分散式公共充电桩，430万个私人充电桩。此后几年，关于充电桩的建设布局有多项政策出台。
　　2016年1月，财政部、科技部、国家发改委和国家能源局联合发布《关于十三五新能源汽车基础设施奖励政策及加强新能源汽车推广应用的通知》。2019年3月，四部委发布《关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》，规定过渡期后不再对新能源汽车给予购置补贴，转为支持充电基础设施建设和运营。在地方政府层面，我国大部分省市均已出台充电桩产业财政补贴政策。
　　相关政策不断推进，有望破解家充难题
　　中国的新能源汽车已进入市场化推广阶段，更多私家车主使用电动汽车出行，但充电基础设施的问题逐渐突出，尤其是小区家充水平依然有诸多掣肘。中国充电联盟数据显示，截至2020年12月，联盟内成员整车企业采样的约124。5万辆车的车桩相随信息中，有37。2万台未随车配建充电设施，整体未配建率达到29。8。未随车配建充电设施主要原因在于集团用户自行建桩、居住地物业不配合、居住地没有固定停车位，占比达70。2，其余原因占比为29。8。
　　目前，我国充电基础设施的配套率仍然无法满足新能源汽车的增速，产品质量、管理机制、电网负荷、多方利益协调等因素掣肘小区充电桩的建设。
　　管理体系方面，要探索建立统筹统建居民区充电服务管理体系，达到统一设计、统一建设、统一运营居民区充电设施。由各地城市主管当局建立协同机制，出台统一的规划、建设标准；由物业服务企业和运营公司一同对社区内充电桩实施有盈利的统一施工、维护和运营。
　　已建住宅小区方面，应在充分了解实际需要和场地建设条件的基础上，采用一定比例公共桩鼓励建设私人桩的运营模式，要求小区物业全力配合并提供施工便利。同时为解决老旧居民区存在电力容量不够问题，应当综合运用引导电动汽车低谷充电、推广有序充电、小区配变增容等措施。
　　新建住宅小区方面，需落实停车位100建设充电基础设施或预留建设安装条件，将充电基础设施配件纳入整体的社区设计、施工、验收范畴，从源头解决电网端容量不足、施工改造难等问题。
　　商业模式方面，应积极探索居住社区充电服务商业模式创新。小区物业、运营企业等相关方可以在整合小区公共或私人停车资源的基础上，通过建设主要面向小区内电动汽车的共享轮充充电设施，例如充电桩车位分时共享、临近车位共享、多车一桩等模式，为更多用户提供充电条件。
　　1。2、设备及运营服务未来5年CAGR均约40
　　近年来全国公共充电桩保有量不断增加，从2012年的1。8万台上升至2020年12月的80。7万台。2015、2016年充电桩保有量大幅增加，增速分别为150和180，20172019年增速减缓。据充电联盟数据显示，从2020年1月至2020年12月，新基建政策开始推动充电桩建设，月均新增公共类充电桩约2。3万台。与2019年12月相比，2020年12月公共桩保有量增长56。4。
　　截至2020年底，我国公共充电桩保有量超过5万台的省份包括北京、广东、上海、江苏和浙江，分别为北京87634台、广东85874台、上海85538台、江苏77053台、浙江61542台；公共充电桩主要集中在长三角、京津冀、珠三角地区，东部地区沿海省份公共充电桩的建设数量普遍较多，而东北、西北和西南部分地区分布较少，具有足够下沉空间。
　　公共充电桩中：交流充电桩49。8万台、直流充电桩30。9万台、交直流一体充电桩481台。
　　据充电联盟统计，2020年我国新配建私人充电桩超过17万台。除了2月份由于农历新年与新冠疫情双重因素导致私人桩新增数量较低，其他月份均接近或超过1万台，其中12月更是达到了3。01万台。观察全国充电联盟成员内整车汽车采样的车桩相随信息可发现，2020年我国配建私人充电桩数量和配建率每月稳定上涨，截至2020年12月，样本内我国已配建私人充电桩数量达到873533台，配建率为70。16。
　　据中汽协数据，截至2020年底全国新能源汽车保有量为492万辆，较2019年末增长29。18。同时，据充电联盟数据，截至2020年12月，全国公共充电桩和私人充电桩总计保有量为168。1万台，较2019年末增长37。9。我国的车桩比从2015年的7。84：1下降至2020年的2。93：1，车桩比呈下降趋势，充电桩行业发展空间较大。
　　1。3、产业链：设备商格局分散，运营商相对集中
　　按照不同的分类标准，充电桩有不同的分类方式，有如下四种常见的分类方式，其中按照充电技术和安装地点的分类方式用得最多。
　　交流充电桩俗称慢充，电动车电池通过车载充电机充电，交流充电桩只提供电力输出，没有充电功能。此时输入电压为220V，充电功率多为7kW。由于功率较低，所以一般需要810小时才能充满电，这种特点导致了交流充电桩大多安装在居民小区的停车场内。此外，交流充电桩的结构和技术较为简单，安装成本不高，不含线路改造和扩容时每个交流充电桩的安装成本仅需8001200元。
　　直流充电桩俗称快充，先将电网中的交流电转化为直流电，再通过充电插口给电池充电。此类型充电桩输入电压为380V，充电功率可高达60kW，如此高的功率极大地缩短了充电时间，正常情况下充满电只需2090分钟。直流充电桩的技术和设备都比交流充电桩复杂，不仅需要大体积变压器、交直流转换模块，还需要配备谐波抑制装置等。直流充电桩的造价成本由于复杂的技术和设备等原因较高，这限制了直流充电桩的应用场景：只适用于那些对充电时间要求较高的场景，如出租车、公交车等，同时集中式的充电站或加油站也一般安装直流桩。
　　无线充电主要包括电磁感应式、无线电波式和磁场共振式，但这三种模式由于技术规范和商业模式不够成熟，应用场景不明确，目前都还处于探索应用阶段。
　　充电桩产业链涉及到的上游为元器件和设备生产商，主要负责提供各种充电桩元器件和充电设备；中游是充电站建设和运营商，负责充电站的搭建和运营，提供充电服务；下游是新能源电动车用户，在充电桩上进行消费。
　　从硬件端来看：充电桩硬件系统主要包括总控单元、显示单元、监控单元三部分。
　　总控单元：总控单元与其他硬件单元形成单向或双向交互，能够完成充电过程的启动、运行、监控和关闭，是硬件端的关键组成部分，在充电过程中可以通过多种通信方式将数据实时传输到后台。
　　显示单元：显示单元作为用户与充电桩直接交互的桥梁，向用户提供了充电操作、费用等信息，主要包括LCD显示器、指示灯、触控屏、按键几部分。
　　监控单元：监控单元通过监测电输入输出电压、电流、充电桩接口连接状态、车载电池状态等进行实时监测，一旦出现异常，能够及时切断电源输出，从而保障充电安全，主要由模拟量采集、开关量采集和开出控制构成。
　　从软件端来看：充电桩软件系统主要包括主控模块、IC识别模块、人机交互模块、计量计费模块、打印模块、后台通讯模块、安全保障模块等。各个模块在独立运作的同时通过主控模块完成信息交互，共同实现实时信息采集与展示、充电流程控制、充电计费等功能。
　　上游设备端
　　从充电桩建设方式角度出发，元器件主要包括充电设备、配电设备、管理设备三类。
　　充电设备元器件：主要包括功率模块（充电模块）、充电枪、滤波装置、断路器、交流直流接触器、熔断器、继电器等。充电桩的核心环节是充电模块，占到充电桩总成本约50，具有核心电源充电模块及系统生产能力的公司，在产品能效转化率、输出电压适应范围、综合产品性价比以及可提供产品种类方面，具有更明显的竞争优势。
　　充电模块的主要功能是将电网中的交流电转换为可充电的直流电，其关键技术在于IGBT（绝缘栅双极型晶体管）。当充电模块工作时，三相交流电经过整流滤波后，变成直流输入电压供给IGBT。由于技术门槛较高，我国目前在高端IGBT上还不能实现国产化生产，主要依赖于进口。从公司来看，国外研发IGBT器件的主要公司是英飞凌、ABB、三菱、西门康、东芝、富士等。
　　受益于国家对半导体行业的政策支持、新能源汽车发展所带来的需求增加等因素，近几年国内IGBT产业快速发展，目前已经形成了IDM（整合元件制造商）和代工模式的IGBT完整产业链，国产化进程不断加快。比亚迪于2005年进入IGBT产业，并于2009年打破国际厂商垄断，2018年底，比亚迪发布了车规级领域具有标杆性意义的IGBT4。0技术，逐步形成自主可控能力。
　　配电设备元器件：主要包括变压器、保护设备、低压开关配电设备、电度表等。
　　管理设备元器件：主要包括电池、辅助设备、监控计费、显示屏等。
　　市场竞争：除IGBT外，充电桩上游技术门槛、产品差异化程度均较低，竞争非常激烈，目前，国内已有超过300家充电桩领域相关的公司。此外，中下游的建造运营商也会涉足上游的充电桩制造，如特锐德、普天新能源等。
　　直流快充桩是充电桩行业未来的重要发展趋势。直流快充的优点在于：
　　（1）充电功率较高，大幅缩短使用时间，充满电只需要2090分钟；
　　（2）利用短时间的汽车空闲时间，提高用户充电效率；
　　（3）保障长途出行，解决里程焦虑。
　　但直流快充桩需要更为复杂的技术与设备支持，造成了较高的制造成本；大功率充电技术尚未成熟，会对电池寿命造成损害，导致实际充电功率较低的问题。近几年，国内外电力设备企业、车企等在直流快充桩领域不断发力，取得了一定的突破。
　　中游运营端
　　充电桩产业链中游是整个产业链的核心环节。充电桩不仅在建设运营中需要大量资本开支，依赖资金投入，要求运营商资金链的完整度；且对车位选址、布线改造和运营管理带来一定的挑战。当前，我国国内充电桩具有多种运营模式，不同模式下运营主体和服务提供方式存在差异。
　　从企业性质来看，目前在中游运营领域内，国资企业、民营生产商、整车制造商都有参与。因为不同性质的企业背景、资源各有不同，运营特点与最终目的也有所差异。
　　下游用户端
　　充电桩产业链的下游主要是新能源汽车的使用者。充电桩行业发展初期，中游运营商主要发展2C业务，如私人家庭。但由于资金回流时间长，许多充电运营商逐渐将业务拓展到B端用户，如公交车、出租车、网约车等。B端客户对充电的需求和C端用户不同，对充电桩的使用率和设备提出了更高的要求。私家车充电更多的考虑便利性与时限性，常见的选择有私人交流桩、公共交流桩或公共直流桩；营运车充电时更多的考虑时限性，大多以公共直流桩为主，少量会选择公共交流桩；公交车、长途汽车、出租车等充电时间和路线相对固定，一般由政府或所属公司建造专用的充电站进行充电。
　　设备商格局相对分散
　　国家电网作为第一家进入充电桩行业的建设方和运营商，也是国内最大的充电桩公开招标企业，其招标需求和中标企业对行业具有较强的参考意义。据国家电网充电设备招标公告显示，1619年国网每年进行三批次的充电桩招标，20年进行了两批次。
　　20162020年分别招标13276、16746、14270、3165、2711套充电设备。20162020年来中标的企业共有50家，其中中标数量超过1000家的企业有12家，占据整个市场的70。07。中标数量前三的是国电南瑞（包括子公司北京国网普瑞特高压输电技术有限公司、国电南瑞南京控制系统有限公司）、许继电气和国网智能科技股份有限公司，市占率分别为14。27、13。63、9。97。
　　2020年4月，国内两大电网先后出台了相关计划，加快充电桩建设。南方电网计划全年投资12亿元建设充电基础设施，未来四年投资规模累计251亿元，计划建成大规模集中充电站150座，充电桩38万个，为现有数量的10倍以上。4月14日，国家电网召开2020年全面建设新能源汽车充电设施项目集中联动开工视频会议，宣布2020年计划安排充电桩建设投资27亿元，新增充电桩7。8万个，新增建设规模同比增逾10倍。
　　前三运营商占七成市场
　　充电桩运营具有显著的规模效应，导致了较高的集中度。就充电桩运营数量而言，截至2020年12月，全国充电运营企业共有9家运营的充电桩数量超过1万台，分别为：特来电运营20。7万台、星星充电运营20。5万台、国家电网运营18。1万台、云快充运营5。7万台、依威能源运营2。6万台、上汽安悦运营2万台、中国普天运营1。5万台、深圳车电网运营1。4万台、万马爱充运营1。3万台。这9家运营商占总量的91。6，其余的运营商占总量的8。4。
　　就充电站数量而言，截至2020年底，共有24家（不含国网）充电站数量超过100座的运营商，其中前三大运营商特来电、星星充电、依威能源的充电站数量都多于6000座，远超其他运营商。
　　新巨头不断入局，未来市场格局将走向何方？
　　由于充电桩行业进入壁垒不是很高，互联网巨头们也加入了该战场，随着新能源汽车智能化、网联化的不断推进，未来也有望占有一席之地。
　　阿里巴巴：以投资的方式进入赛场，2020年3月底，蚂蚁金服旗下全资子公司投资充电桩运营商简单充，成为简单充第二大股东。一方面，阿里强大资金实力能够为简单充的充电桩建设提供较好的融资支持；另一方面支付宝APP上已推出蚂蚁充电等充电桩引导入口，这将是很强大的引流和数据优势。
　　高德地图：高德地图在2020年3月正式上线充电地图，进入较晚但发展迅速，目前已接入国家电网、特来电、星星充电、蚂蚁充电等运营商的充电桩实时信息和交易链路，动态信息覆盖率超过96，并通过与阿里巴巴集团支付生态的打通整合，用户能在高德充电地图完成从找桩、导航、在线支付以及周边服务搜索在内的一站式服务。2、数字化、智慧化转型及V2G技术应用
　　2。1、不同场景盈利测算，利用率及电价差是核心
　　目前，充电桩运营商的盈利主要来源于服务费、电力差价、补贴、增值服务，其中收取充电电费和服务费是大部分运营商最基本的盈利方式。但由于充电桩前期投入成本高、投资回收期长、充电桩使用率低，这些问题掣肘运营商盈利。
　　投资回收期长。影响充电桩投资回收期主要因素之一为充电桩的使用率。从单桩的盈利能力来看，以60kW的直流快充桩为例，假设单桩设备成本为6万元，不考虑运维、土地、建设等其他成本，据各地的充电服务费指导价，假设充电服务费为0。6元kW，则如果单桩利用率为5，即每天使用1。2小时，投资回收期需要3。8年。如果利用率提升到30，则投资回收期只需要0。6年。
　　充电桩利用率低。根据一般定义，利用率本年度累计充电时长本年度总时长。根据上海充换电设施公共服务市级平台统计，2020年公交充电桩利用率较高，为7。49；公共充电桩利用率仅为1。95。2020年公用站点、小区站点及单位站点的充电时长及利用率较2019年略有提高，更多的私家车及营运性车辆选择居家充电或目的地充电。
　　公交车专用充电站盈利测算
　　以上海市公交充电站为例，一般采用60kW一体两充的直流充电桩，投资成本包括建筑工程费、安装费、设备购置费和其他；公交充电站内充电桩单桩投资平均约为34万元；运营成本包括工资福利、折旧费、检修费、财务费用及其他费用，根据上海市节能减排中心有限公司蒲军军测算：公交专用充电桩的年运营成本约为5。86万元桩；按照充电设施一机两充、车桩比1。8：1的假定，则单桩收入为7。2万元年；按照充电设施给予30的财政资金支持计算补贴，增值税、增值税附加及企业所得税分别按照17、13和25计取，经营期按10年考虑，得出项目内部收益率为5。71；如不考虑补贴政策，则项目的内部收益率为4。15。
　　公共充电桩盈利测算
　　传统充电桩经营模式的盈利方式较为单一，主要依靠收取充电服务费作为收入来源，通过降低运营成本来使效益最大化。我们不考虑广告等增值服务的收入，测算典型的60kW直流桩和7kW交流桩达到盈亏平衡点时的充电利用率，分别需要8。29和8。12。
　　然而，据上海充换电设施公共服务市级平台数据显示，2020年11月上海市直流交流充电桩利用率仅为6。821。62，整体未达盈利状态。
　　服务费较低，运营商自主定价空间小。服务费由各地政府和发改委自行制定，主要是为了引导运营商进入市场提供充电服务并规范充电桩运营商收费行为。就当前来看，基础电费一般在0。4元kWh0。6元kWh之间，而充电服务费则均在1元kWh以下，一般为0。4元kWh0。9元kWh。从多省市的公告和政策来看，充电服务费有持续下降的趋势。
　　从盈利模型来看，提高利用率、提高充电收入，以及降低投资成本提高功率，能够改善充电桩盈利，分别对应着运营模式的改善、商业模式创新补贴提高、技术创新。
　　2。2、新基建赋予充电桩以数字化、智慧化概念
　　随着用户对出行服务品质需求的不断提升，电动汽车充电信息服务也应势而起，各运营商纷纷开始探索新的运营模式。例如以提供toB解决方案、出售设备为主的经营模式，和以充电附加增值服务的大数据经营模式等。
　　在传统基建模式下，主要强调在硬件方面的投入，追求数量上的规模效益。在新基建的模式下，充电桩与通信、云计算、智能电网、车联网等技术有机融合，不仅可以利用大数据优化充电桩位置布局，提高利用率，直接提升充电桩行业的盈利能力；更可以合理安排充电时间，平滑电网负荷曲线，提高社会经济效益；而且围绕充电桩将出现更多的商业模式以及应用场景，比如V2G（vehicletogrid，车辆到电网）、V2X（vehicletoeverything，车联万物）等技术的完善，车联网以及智慧能源小区等都是未来的趋势。
　　盈利模式未来将多元化
　　（1）运营商之间协同合作，促进产业间的互联互通。当前中国充电联盟的各个充电桩运营商会每月定期上报静态数据，对接到国家电动汽车充电基础设施监控平台，实现静态数据的互联互通，避免由于竞争导致价格进一步降低而盈利能力减弱。
　　（2）运营商为工业园区等物业建设的充电站提供平台接入、补贴申领等服务。运营商聚合工业园区等不具备平台建设能力的小规模充电场站，通过提供平台接入、补贴申领服务，既响应了地方政府平台的规划建设，又扩大了平台接入的充电设施规模，增加了服务费用。
　　（3）为私人充电桩提供运维、保险等服务。比如车企为具备私人充电桩安装条件的用户配套安装私人充电桩，并提供12年的运维和质保期。通过私人桩的运维保险服务，运营商可以筹建专门的运维队伍，承揽运维业务。
　　（4）为汽车、出行服务等企业提供数据信息服务。比如运营商为企业提供拟修订车桩信息交互相关标准，不仅可以提升用户的出行服务品质，也可以为运营商带来一笔额外收入，同时也为充电运营大数据价值挖掘产业发展奠定了基础。
　　充电领域未来将细分化
　　不同的充电用户有不同的充电服务需求，2019年起充电运营商开始根据不同用户的特点和需求，分领域精细化经营充电场站，各领域的市场格局也基本形成。
　　服务平台未来将信息化
　　随着充电基础设施产业信息化水平的提升，我国充电基础设施产业基本形成了国家和地方政府信息服务平台为监管，运营商服务平台为运营主体的充电设施市场机制。
　　对于运营商来说，要实现盈利：
　　（1）要通过现场维护、远程支持等方式提高服务能力；
　　（2）改善运营方式，比如通过适当优惠提高充电桩使用率，同时在充电桩周围加入便利店、休息室等周边产品；
　　（3）及时做到充电桩的更新换代，加入根据周边用户的习惯来建桩等经济化管理方式。
　　2。3、V2G：充电桩是连接电网与移动储能枢纽
　　行业发展初期，我国的充电技术主要是传导充电技术。目前，我国充电基础技术已经基本成熟，公共充电领域以直流快充为主，交流慢充为辅，其他充电方式为补充，私人充电领域主要是交流慢充。2019年，电动汽车充电技术与标准体系都得到了补充和完善，大功率充电技术、无线充电、小功率直流充电技术及换电模式对充电市场的有力补充，增强了用户的充电体验，我国充电技术正朝着便捷、高效、安全、智能的方向发展。
　　V2G是Vehicletogrid（车辆到电网）的缩写，意为车辆到电网。纯电动车（BEV）和插电式混合动力汽车（PHEV）都可以实现V2G。
　　V2G技术的核心是电动汽车与电网的互动关系。当电网负荷过高时，电动汽车将电池自身存储的电能反向销售给电网；而当电网负荷过低时，电动汽车就会存储电网多余的发电量，这样可充分发挥电动汽车的移动储能属性，成为高度灵活的电网互动单元，也可使电动汽车在调整用电负荷、改善电能质量、消纳可再生能源方面发挥重要作用。
　　V2G技术推动了车网双向充电的车网互动关系，对于电网和用户而言是一种双赢局面：
　　（1）电动汽车参与电网实时调控与调峰辅助服务，能够有效提高电力系统的运行效率和调节能力，减少电网端充电负荷；
　　（2）V2G调峰的响应速度能够达到毫秒级，传统调峰方式的响应速度以秒计，V2G可以更高效地进行调峰工作，车主能够通过V2G，通过向电网售电的方式获得额外收益。
　　目前，我国已经在北京等城市开展了V2G的试点研究，并出台了相关的支持政策。2019年6月，上海开启车网互动商业模式，首次将电动汽车纳入需求响应体系。2020年4月，华北电力市场第一次正式在电力调峰辅助服务市场结算中纳入V2G充电桩资源，充电桩从单一充电转化为双向充电模式，加入电网实时调控与调峰辅助服务。2021年5月，国家发改委和能源局发布了《关于进一步提升充换电基础设施服务保障能力的实施意见（征求意见稿）》，强调对车网互动等新技术研发应用的加强工作，推动V2G协同创新与试点示范。
　　2030年，假设每辆电动汽车每天向电网的充电量为5kWh，每年充电量可达1503亿kWh，按照0。7元kWh的峰谷价差计算，市场空间为1052亿元，一辆电动汽车每年可实现盈利1278元，如果充电量更大，盈利机会则增加。3、换电篇车电分离，换电模式完善充电场景
　　3。1、政策强力支持换电模式，前景明朗
　　锂离子电动汽车续航历程和充电速度问题在行业发展初期一直困扰着这行业，为了解决这个问题，我们可以采用的方法有：
　　（1）电池材料或结构技术的提升提高能量密度；
　　（2）增强电池倍率性能，实现快充；
　　（3）充电桩合理化布局，实现使用、补能时间合理利用；
　　（4）采用换电模式；
　　（5）发展氢燃料电池车。
　　在以下四种场景下，新能源汽车易发生燃烧起火事故：
　　（1）电动汽车充电过程中燃烧；
　　（2）在行驶或放置过程中引发的燃烧；
　　（3）外界碰撞或意外翻车引发的燃烧；
　　（4）涉水引起电车短路引发的燃烧。
　　换电模式比充电模式要安全。换电模式采用集中可控，恒温恒湿，恒定小功率慢充补能方式，可以控制充电环境，充分保障充电过程的安全，降低了充电时自燃的风险。通过对电池进行集中管理，利用大数据，通过互联网对动力电池的数据进行即时收集、分析，对可能出现问题的电池及时进行监测和更换，减少动力电池安全事故的发生。
　　换电模式与电池性能提升、氢能燃料电池发展、充电等方法或模式互补，所以换电行业发展的定位尤为重要。换电模式具有即换即走、补能速度快、占地面积小的优势；另具有的重要价值在于：
　　（1）降低使用者的购车成本，提升车辆残值；
　　（2）引入电池资产管理进行监测、养护与管理，提升电池使用效率，有利于延长电池寿命和安全性；
　　（3）能够有效利用用电高峰期和低谷期的价格差异降低整体充电成本，同时降低电网负荷；
　　（4）推动电池梯次利用和报废电池循环的建立；
　　（5）有效改善老旧小区由于设施改建难度大而导致的充电难问题。
　　在新能源汽车发展早期，我国便开始探索换电模式并开展了相关示范项目。2011年，国家电网最先研究新能源乘用车领域的换电技术，确定了换电为主，插充为辅，集中充电，统一配送的运营思路。但遭到来自车企的一些阻力，推动力度不及预期，新能源乘用车市场转而选择并大力发展充电方式。
　　目前，我国的新能源汽车尤其是纯电动汽车的保有量处世界前列，为多种补能方式的发展提供了广阔的空间。随着国家政策的逐步放开，越来越多的企业开始研发和投入换电产品、换电模式，该领域有望重新成为市场关注热点。
　　自2020年起，换电模式利好政策不断加码。2020年，政策重新开始青睐换电模式，国家首次将电动汽车换电模式写入政府工作报告，将其列为鼓励发展的新业态，并纳入新基建范畴。2021年，政府工作报告再次提及增加充电桩、换电站等设施，期望通过解决基础配套设施建设滞后的问题，以促进新能源汽车产业的发展。
　　2020年11月，国务院发布《新能源汽车产业发展规划（20212035年）》指出加强充换电基础设施建设，形成慢充为主，应急快充为辅的充电网络，鼓励开展换电模式应用，将助力换电模式快速发展。
　　地方政府也开始支持换电模式。2021年，上海、海南、安徽、云南、河南等多省市纷纷应声推出换电站建设行动方案。
　　3。2、更多产业链企业快速入局换电领域
　　车电分类的换电业务可以串联电池企业、车企、电网企业、电池回收利用企业，解决消费的关注的痛点问题，而电池资产公司（电池银行）是换电模式的特有的环节，提高电池周转率，实现电池使用效率的提升。
　　换电站的功能同样类似于加油站，主要安装在公共区域，为一种或多种型号的电动汽车提供换电服务。按照不同的分类标准，换电站有不同的分类方式，常见的分类方式有如下四种，其中用得最多的是按照换电方式和电池包形式的分类。
　　从换电方式来看，分为底盘垂直、底盘侧方、引擎舱或后备箱模式，从电池包形式来看，分为整包和分箱两种模式。2020年，国内主要有四家企业采用换电模式：北汽新能源，蔚来汽车、浙江时空电动，重庆力帆，但换电方式和应用场景却各有差异。北汽新能源和蔚来汽车采用底盘换电方式，北汽主要面向出租车应用，蔚来汽车主要面向私家乘用车；浙江时空电动采用侧方换电方式，主要面向网约车、出租车、物流车应用；重庆力帆采用分箱换电方式，主要面向分时租赁车应用。
　　当前换电站市场规模较小，市场迎来发展良机。根据中国电动汽车充电基础设施促进联盟发布的数据，截至2021年3月，我国充电桩保有量178。8万台，其中公共类充电桩85。1万台，车桩比例约为3：1，而全国换电站总量仅613座，不及充电桩总量的0。04。现阶段以换电站建设和运营为主营业务的企业数量较少，换电站市场规模较小。当前奥动新能源、杭州伯坦科技和蔚来汽车为换电设施建设主要企业。奥动新能源、杭州伯坦科技面向公共领域（公共交通、出租车等），蔚来汽车面向私人领域换电站运营企业主要有蔚来汽车（面向蔚来用户）。
　　根据中国充电联盟的数据，截至2021年3月，全国投运换电站总体规模尚小，仅为613座，其中奥动新能源308座、蔚来汽车198座、杭州伯坦科技107座。从区域来看，截至2021年3月，北京的换电站数量最多，共计211座，占比34；其后是广东（98，16）、浙江（62，10）。
　　以奥动新能源为例，该公司拥有超过20年换电历史，是业内领先的电动汽车换电服务商、换电站商业化运营商及电池全生命周期创新者。截至2021年3月，奥动新能源已投入运营300余座换电站，业务范围覆盖全国20座城市，累计完成900万次换电服务，平均每个换电站完成3万余次换电服务，换电量总计超过2。2亿度电，可供汽车行驶里程13亿公里。相较而言，北汽新能源、蔚来汽车为代表的汽车生产商自行研发换电车型、运营换电站，仅为本系统的车型提供换电服务，奥动新能源通常与知名汽车生产商、电池生产商等开展第三方换电合作，能够满足多种品牌及多种车型的换电需求。
　　2020年11月，奥动新能源进行全球首次20秒极速换电实车演示，并推出新一代4。0换电站，计划于2025年前布局国内100座城市，运营5000座换电站，为超过200万辆新能源汽车提供换电服务。此外，奥动与中石化签署战略合作协议，提升了奥动换电站在全国规模化网络布局速度，降低换电使用成本，提高换电补能效率。
　　更多公司涉足换电领域，换电模式的研发推广进程加快。除了奥动新能源之外，众多换电领域的新老企业都在进行换电模式的研发推广，整个生态链影响力逐渐扩大，主要参与公司除长安、吉利、哪吒、东风等车企之外，还有南方电网、中国石化、中国电投、协鑫集团等企业。
　　截至2021年Q1，已有5001家企业在经营范围中新增新能源汽车换电设施。目前，不少车企加快换电技术布局和换电车型迭代。自建换电网络，或与换电企业合作为两种主要发展模式。随着技术不断成熟，换电模式将会成为各大车企完善新能源汽车布局过程中的关键一步，有助于新能源汽车的加速推广。
　　3。3、换电模式适用场景集中，发展空间大
　　换电模式在公共交通领域有着较大的发展空间。换电模式推广面临的一些制约因素，如需要电池规格相对一致、需要车辆品牌相对集中、需要配套布局换电站等，在公共交通领域面临的阻力都不大，而其补能高效、快速、安全，降低购置成本等优势，对公共交通领域用车的吸引力极大。随着工信部与各地方政府持续推动公共交通领域全面电动化进程，换电模式有望迎来较大的发展空间。
　　出租车、网约车等公共交通换电模式的主力军
　　公用营运车辆（出租车、网约车等）对营运成本敏感，而且具有高频、快速补电需求，因此耗时较长的充电模式难受青睐；此外，由于快充对电池损耗大，频繁更换电池或缩短车辆使用寿命影响出租车公司和网约车公司对电池资产保值的诉求，因而换电模式对其而言较为适合，更具吸引力。
　　相对于充电模式下长时间的充电等待，换电模式可实现极速换电（5分钟左右），通过解决充电时间过长的痛点将提升车辆运营效率，增加公司方和司机方收入。
　　以北京出租车为例，当前采用换电模式的出租车其电费约0。35元公里，换电过程只需3分钟；充电模式下电费约0。25元公里，然而充电时间则需要1小时左右。因此采用换电模式的出租车300公里的用能成本是105元，而同样距离的燃油出租车的费用达150元。根据我们测算，目前采用换电模式的出租车司机月度净收入最多，约2。3万元，比充电或燃油模式下高出约4000元。
　　北汽新能源和北京汽车共同推出的品牌BEIJING汽车在北京已经投放了13991辆换电出租车，成功打造出5公里出租车服务圈，并在五环内及重点地区充换电站合理布局的支持下，已形成城区平均服务半径2。78公里、24小时不间断运营的有力保障。北京目前已经建成较完善的换电体系，对于用户来说，其便捷度已与燃油车加油站相当，预计后续还将出台充换电设施支持政策，换电站规模将持续扩大。
　　在城镇化进程加快背景下，公交车等公共交通由于行驶路线固定，若采用换电模式，后续换电站的布局简单方便，既能够推动换电模式在城镇区域快速应用，方便用户快捷换电，又可以避免同一区域充电站和换电站重复投资建设造成资源浪费。在各地政府双碳政策布局影响下，政策鼓励加支持力度加大，公共领域应用规模将持续上升。
　　重卡换电模式的新生力量
　　2020年，全国累计销售重卡162。3万辆。其中，2020年新能源重卡累计销量2619辆。相比燃油车，每1000辆新能源重卡每年可以减少14万吨二氧化碳排放和1。25万吨污染物排放，能耗费用降低510。
　　2020年10月，工信部发文称将联合相关部门发布实施《推动公共领域车辆电动化行动计划》，加快推进工程机械和重卡电动化，由于重卡整车价格昂贵，所配备的动力电池容量大，具备24小时运营属性，若采用充电方式，则会出现充电缓慢、运营效率低等问题，使得充电重卡的发展一直非常缓慢。而换电重卡可帮助客户有效解决现有新能源重卡充电慢等一系列核心痛点，减轻企业的运输负担，在保证高效运营的前提下，也可实现车辆运行过程中的零排放。此外，当前新能源重卡车在国内的规模较小，以短倒场景为例，根据国家电投测算，目前全国短倒运输的重卡仅有100万辆，未来进一步拓宽换电应用场景的空间广阔。
　　以华菱星马为例，其全新一代换电重卡具备高安全性、高可靠性、高经济性、高舒适性以及动力强劲等优势，并配装了智能网联系统，主要适用于专线运输、支线短倒、港口内倒、干线运输四大场景。在2020年7月，华菱星马的换电重卡在天津、河北、河南、江西、山东等地实现成功运营，在2020年智能换电重卡产品推介会现场，华菱星马再次与6家企业签订合作协议，首批采购订单累计近300辆。
　　私家车换电模式的未来发展对象
　　目前，换电模式在私家车领域中的应用在持续增加，私家车换电市场仍有待培育。目前多数私家车害怕电池更换对车辆安全性产生影响，使得换电模式私家车领域渗透率一直很低，仅适合居住地无法自建充电桩或附近无充电站的私家车主以及认可换电模式的消费群体。4、换电产业链全梳理及经济性测算
　　4。1、电池资产银行是换电模式全产业链特有环节
　　换电流程主要分成四个部分：订单生成进站换电检测出站
　　蔚来汽车率先布局换电市场，已具备较为成熟的发展模式。其第二代换电站取消车辆抬举结构，采用坡道式入场，车主免于下车。换电平台的护盖采用左右两段滑盖式开合方式，占地面积小，整体紧凑。在换电平台旁边，相应配置了电气室、操控室和电池存储机构，电池储备能力提升，换电效率也进一步提升，进一步打通车站云之间的通讯网络，可通过远程调度、监控、维护，实现无人值守换电。
　　换电模式产业链
　　上游：电池企业和换电设备生产商，分别负责提供对应应用范围的动力电池和换电站设备；
　　中游：换电站建设和运营商，负责换电站的搭建和运营，面向市场提供换电服务；下游：公共领域和私家领域的新能源电动车用户，通过换电站进行换电及消费。
　　换电站主要由操控室和换电室两个房间组成。
　　操控室：换电站中各组成构件的运动逻辑控制，包括充换电控制模块、通讯模块和人机交互界面等，换电工程师在操控室内负责换电操控，还可以将电池状态上传至云服务系统。
　　换电室：包括换电平台、换电系统和充电平台，由换电平台对汽车进行定位，由换电系统来更换电池，由充电平台负责电池充电。
　　以蔚来第二代换电站为例，从车辆进入到换电过程结算、车辆自检、换电成功，整个过程只需35分钟，与汽车加油的速度相当。得益于电池储备数量的增加，换电效率的提升，换电站的日换电频率在312次左右。相对充电站而言，换电站不占用大量停车位，仅提供一个换电工位即可满足汽车换电需求，建设用地面积及成本大幅下降。此外，可在现有充电站的基础上将其改造成为集充换电为一体的服务中心，有利于换电模式更大范围内推广。
　　换电设备：目前换电设备生产商包括山东威达、国电南瑞、许继电气等。其中，山东威达是世界钻夹头行业的龙头企业，拥有电动工具领域全球高端客户群。公司从2017年起为蔚来汽车换电设备主要供应商，相关技术成熟，设计经验丰富，未来有望将业务拓展到其它布局换电站的客户，其控股子公司昆山斯沃普也参与了蔚来汽车研发和第二代换电站测试过程。
　　动力电池：换电模式意味着车电分离，一车一电池将变成一车多电池，电池或将迎来增量需求。随着新能源汽车及动力电池渗透率的快速增长，电池销量将持续增加，带来动力电池各环节龙头企业持续受益，如宁德时代、比亚迪、国轩高科、亿纬锂能等。
　　中游运营端：换电站的建设运营对资金需求量较大，对电池的投资、车位选址、布线改造和运营管理都有很强的要求，电池资产公司将成立，会与动力电池企业、融资租赁公司等形成合作，减轻资金压力。主要的运营商：奥动新能源、蔚来、伯坦科技、时空电动；也有很多新进入者，包括车企、电网企业、能源类企业、甚至互联网企业等。
　　宁德时代牵手蔚来等，成立蔚能电池资产有限公司。宁德时代、山东威达携手蔚来汽车、国泰君安和湖北省科技投资集团三家公司共同成立武汉蔚能电池资产有限公司，其是基于车电分离模式下的电池资产管理公司，并在此基础上推行蔚来电池租用服务（BaaS）业务。
　　2020年8月和11月，蔚来先后发布BaaS和100kWh电池及相应的灵活升级方案，其车电分离，电池租用，可充可换可升级的体系正式闭环。消费者购车式若选择BaaS模式，车价可降低7万元，由于不需购买电池包，车主每月需支付980元服务费来租赁电池，且和未选择BaaS模式的车主一样，可享受换电服务和电池灵活升级服务，即现有70kWh电池用户可按需选择以灵活升级或永久买断的方式升级至100kWh电池，以满足不同场景下的出行需求，让车辆性能始终保持先进水平，电池售后也将变得更加方便。目前，选择BaaS的用户占比超过了55，随着BaaS模式的推出，换电模式盈利链条打通。
　　延长电池寿命，提高电池使用效率。目前许多新能源汽车车主普遍缺乏动力电池的维护保养知识，动力电池检测每年大约只有12次，而且为了追求充电速度，经常采用直流快充的方式进行充电，但快充由于充电电压高、电流大，会大幅减少电池充放电循环次数，导致电池衰减速度加快，电池寿命缩短。在换电模式下，动力电池可由换电站统一采用慢充集中充电和维护保养，有利于提升电池充电安全性，延长电池的使用寿命，提高电池使用效率和循环次数。
　　下游用户端：换电站产业链的下游主要是新能源汽车的使用者。目前我国换电模式仍处于行业发展初期，我国大多数换电站中游运营商主要发展2B业务，如公交车、出租车、网约车、重卡等。部分换电运营商也逐渐将业务拓展到C端用户。
　　4。2、降低购车成本，利用率仍是换电经济性核心
　　购买成本、残值问题
　　采用电池租赁、收取租金的方式，能降低购车门槛，使用户购买电动汽车时不再需要一次性支付大额电池开支，大幅减少初期投入和使用成本，增加了销售竞争力，换电模式走入C端用户中。
　　以蔚来ES8六座版为例，官方指导价47。6万，采用电池租赁服务模式下的补贴后购车价格为34。8万元，除去电池租用服务费980元月，相当于车辆售价下降12。8万元。
　　车辆残值提升，刺激二手车交易。新能源汽车的低残值问题很难避免，二手车估值大幅降低。由于电池折损，一台十万块左右的车，两年之后只能卖两到三万左右。换电模式的出现对于新能源二手车市场起到了显著的推动作用，避免了车主因电池使用不当、保养不及时等引起旧电池价值降低以及车辆残值下降的问题。
　　换电经济模型
　　应用场景选择二线城市，若换电网络以单个城市为基本单位，假设城市面积为720平方公里，将换电站的平均距离最远控制在35km，从需求端出发，保证城市换电便利性，选择城市运营车辆总数3000辆，电耗降低为15kWh100km，若单站单日服务车辆次数为200次，则至少需要20个换电站（密度不低于1个36km2）。
　　若暂不考虑建筑工程费、安装费、设备购置费等前期投资成本及包括工资福利、折旧费、检修费、财务费用等在内的运营成本，在电价维持在0。52元kwh的基础上，盈利能力较强。此外，随着国家对于换电站建设的补贴落地以及电价的稳步下降，换电站的经营收入将得到进一步提升。
　　假设单个换电站投资200万元，电池资产管理公司负责提供比例为30的备用电池，电池循环1000次报废后计残值为0，单个换电站年土地租金50万、单站年度维护成本12万、单站人员投入2人，薪酬15万人，在换电单价为0。35元公里。
　　（1）用户单日行驶里程对换电网络内部收益率影响较大。当车辆单日行驶里程达300km时，即使不收取服务费，IRR也能达到12，若将服务费提升至4万元台，IRR将迅速提升至40左右。但在车辆单日行驶里程不超过100km时，即使收取用户服务费，企业也难以盈利。因此，目前换电模式B端场景应用仍为主流，C端场景仍需探索。
　　（2）通过降低人工成本，提升盈利水平。目前包括奥动新能源、蓝谷智慧能源、吉利科技集团以及蔚来在内的所有涉及换电业务的企业开始布局无人值守自主换电、不断提升换电效率，因此随着相关技术进一步突破，其运营成本将进一步降低，换电模式内部收益率将稳步提升。
　　（3）换电站利用率低会影响盈利水平，利用率本年度累计换电时长本年度总时长，60是盈利线。奥动新能源换电站在厦门和广州两地的利用率已经远高于60的盈利线。当换电站达到满负荷运营状态，经济效益良好，也会带来高峰期排队，其他时段负荷较低也进一步稀释了利润的问题。
　　4。3、需明确电池标准化，多企业构建电网、电池闭环
　　由于车体设计、动力电池规格尺寸不统一、连接接口不一致等因素影响，新能源汽车换电模式的推广存在一定困难，电池标准化工作需要加速推进。
　　长期以来，国内电动汽车车企各自单独布局换电站，仍处于自行探索阶段，由于对技术路线的理解不同，更换电池包的通用性等方面也存在差异，掌握的电池技术不同，动力电池标准尚未统一，同一车企的不同车型、不同种类采用的电池规格和标准都难达一致，不同车企之间的电池技术、标准和规格差别更大，短期难以实现动力电池互换，严重影响了换电模式的发展，也给新能源汽车的管理和发展增加了难度。
　　换电模式下电池的标准化是目前值得探索和改进的方向。电池的标准化设计可以参照国家对小轿车不同轮距与轴距尺寸范围而划分的四种型号标准，换电站可以依照四种车型的底盘尺寸制定相应标准电池箱，满足大部分电池需求。
　　管理部门和行业协会目前致力推动乘用车动力电池更换标准统一。工信部建议以企业标准、团体标准的方式开展新能源汽车换电模式标准研究《电动汽车换电安全要求》、《电动汽车电池更换站设计规范》等一系列国家标准、行业标准、规范的制定，为换电模式的健康持续发展提供了有序规范。汽车生产商、电池生产商、第三方换电运营商建立联盟，积极探讨动力电池更换标准，扩大换电市场。
　　奥动新能源提出了多品牌、多车型共享换电，只需电池包尺寸与物理接口符合规定的标准，不同车型即可共享换电服务，实现车站兼容，通过标准统一和多家企业共同合作分摊投资成本。目前，广汽、北汽和长安的部分车型已经可以共享奥动新能源设立的换电站。
　　（1）国家相关部门出面参与制定电池标准化政策将更有助于推动换电模式发展，否则换电产业链条长，各方利益很难协调；
　　（2）车辆和电池将分属两个主体，如果发生事故，责任划分难以界定，外加保险服务不足，也将制约换电模式的发展。
　　多企业构建电网、电池闭环
　　北汽新能源推进擎天柱计划，构建能源服务体系。
　　（1）以分布式光储换电站作为重要载体；
　　（2）车企、换电运营商、电池企业、换电装备企业组成换电产业联盟；
　　（3）整合产业链上下游，挖掘电池全生命周期利用价值，实现新能源汽车的产品力重构、产业链融合、经营领域延伸；
　　（4）对北汽集团渠道的合并来探索私家车市场，在国家对换电模式的强力支持下，也将促进新能源汽车产业全面高速发展。
　　协鑫联合中金资本，布局换电业务，与滴滴、蔚来、曹操、神马出行合作。
　　2021年3月22日，协鑫能科发布《电动汽车换电业务发展规划》，宣布将在稳健发展清洁能源及热电联产业务的同时，继续从能源生产向综合能源服务转型，重点聚焦绿色出行生态，打造领先的移动能源服务商。
　　换电业务目标领域包括以出租车、网约车为代表的乘用车，重点布局长三角、大湾区、京津冀、成渝等区域。
　　2021年3月31日，协鑫能科与中金资本合作，共同设立中金协鑫碳中和产业投资基金，首期规模约40亿元，主要投向充换电网络、电池资产管理等移动能源产业链优质项目。
　　协鑫与滴滴、蔚来、曹操、神马出行等平台公司、车企、电网企业、电池制造商等进行了密切对接，以优化专业互补的协同发展模式。除了网约车，换电还会在封闭环境内的重卡上进行。
　　协鑫能科2021年5月份公告表示，公司在2021年计划在江苏及浙江投建3050个充换电站，在徐州、深圳、新疆、青海等地完成重卡换电站的建设和运营。
　　综合来看：
　　（1）换电模式可合理运用城市的波峰和波谷电量，降低购电成本提高经济效益的同时，缓解城市用电高峰压力。对电池的集中管理，合理利用城市的波峰和波谷电量，避免用电高峰给电网带来的冲击，为社会电网提供支撑式辅助服务；也可在特定区域（如发电量较多、电价低的地方）对电池进行充电，降低换电站的购电成本，提高其经济效益的同时，缓解城市用电压力，减轻电力系统运行负担，帮助电网平衡峰谷供需矛盾，促进可再生能源消纳，提升用能效率。
　　（2）推动循环经济和电池梯次利用，实现废旧电池统一回收。电池全生命周期价值重构是车电分离的核心，以此达到电池使用情况全程可追溯。换电模式下电池未出售给消费者，所有权未发生转移，因此可通过对电池统一集中管理。通过回收再利用已淘汰的电池能够提高报废电池回收率，减少资源浪费，降低环境污染，形成绿色电池生态。
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