新能源汽车换电

9换电模式应用场景
10换电模式相关政策

新能源汽车换电是什么

新能源汽车换电模式是指运用集中型充电站集中存储、集中充电、统一配送大量电池，并且在电池配送站中对电动汽车进行电池更换服务或者集电池的充电、物流调配、以及换电服务于一体的模式。换电模式一般有集中充电模式与充换电模式。

集中充电模式指通过集中型充电站对大量电池集中存储、集中充电、统一配送，并在电池配送站内对电动汽车提供电池更换服务。充换电模式指以换电站为载体，换电站同时具备电池更换和电池充电功能，站内包括供电系统、充电系统、电池更换系统、监控系统、电池检测与维护管理部分等。目前而言，市场采用的换电方式多为充换电站模式。

换电发展历程

回顾换电模式的发展历史，从技术、政策和商业成熟度三个维度上，可以将其划分为三个阶段，分别是起步阶段(2007~2012)、沉淀阶段(2013~2019)和发力阶段(2020年以来)。

(1)起步阶段2007~2012：技术上，初步形成技术思路，包括底盘换电技术和以此为基础的标准箱换电技术，但政策不明晰，支持力度小；对商业成熟度来说，未找到现实可行的商业模式；Betterplace首次采用换电模式，国家电网开发标准箱换电，确定"；换电为主，插充为辅"；的运营思路

(2)沉淀阶段2013-2019：技术上，各方持续探索，特斯拉发布90秒快换技术，伯坦科技开创分箱换电模式；政策上，以充电模式为主流路线；商业成熟度上，特斯拉放弃，北汽、奥动伯坦等实现落地运营。特斯拉90s快换技术，由于商业模式缺陷最终放弃换电模式；北汽从B端市场切入，伯坦、奥动等纷纷落地运营

(3)发力阶段2020年以来：技术上，走向成熟、持续进步；政策上，支持换电模式，启动试点工作，发布相关标准；商业成熟度上，北汽由B入C，打造换电联盟；蔚来联合宁德时代推出BaaS方案，服务私家车主车企、换电站运营商、电池厂及相关各方纷纷入局，大量资本涌入，开展换电站建设，在2025年预计建成换电站3万座以上

换电形式

(1)垂直对插式换电：通常安装在车辆底盘，电池隐蔽性较好，安全性较高，但需要导正，换电站需要3个方向的自由度，蔚来、特斯拉换电相对复杂，成本较高

(2)平行对插式换电：电池以框架形式固定，电池安装稳固，电气连接可靠；电池的防护性依赖整车底盘的防护，密封性不易保证，需手动进行对正，操作工艺流程难以形成规范，换电时间较长

(3)端面式换电：没有导向的轴孔，换电时行程较短，接合区域密，相应的车辆预留的换电位置和电池安装空间更小；主要靠电池车和车身上插件的接合面接合进行对正，插件本身制造精度较高，插件较复杂，成本较高

换电方式

《新能源汽车行业换电行业专题报告：换电元年十倍空间》^[1]指出，现有换电方式主要为:底盘换电、侧方换电及分箱换电，底盘换电为主流。

(1)底盘换电：不改变车体前后轴重量，有利于保障汽车安全性及运行特性，换电全自动、时长短，较多箱非底盘换电更具便利性与安全性，目前约80%的车型采取底盘换电。但需注意，底盘换电虽是主流换电方式，但仍具有需改变底盘结构、封装工艺复杂等痛点。底盘换电代表车企:北汽新能源、蔚来。蔚来拥有全自动底盘整包换电，换电站主要针对蔚来私人乘用车用户，北汽新能源主要针对商业出程车；

(2)分箱换电：通用性较好、标准化易实现，成本较低(可以只更换某一块性能降低的电池)，但每个箱体都需保护壳，重量增加；电池分散装于整车，存在安全隐患；对车身底盘改动和设计周期要求更高，代表企业伯坦科技、力帆盼达。伯坦科技全自动撬装式分箱换电系统，能够将大电池分箱标准化，具有自动、半自动、人工辅助三种换电操作模式；

(3)侧方换电：从汽车侧方电池仓位取出电池，再由机械臂将满电电池插入汽车，安全性较高，但换电设备成本高，标准化不易实现，代表企业时空电动。时空电动主打产品为结合停车、充电、换电三位一体化的立体车库运营模式。

换电优劣势

优势

《新能源车换电行业专题报告：方兴未艾迎发展佳期》^[2]指出，根据罗兰贝格用户调研结果，车辆价格贵、车辆残值低、电池更换成本高、电池安全性问题、充电便利性不够为制约消费者购买新能源汽车最大的五个因素。换电模式可全面解决这五大问题，促进新能源车进一步发展。

①车辆价格贵:换电模式下，汽车与电池并非捆绑销售，用户可选择车电分离、电池租赁方式购买汽车，有效降低初次购车成本；②车辆残值低:动力电池是造成新能源车与燃油车残值差距的主要因素，车电分离模式下，换电运营商对电池进行专业化维护，用户可免受电池寿命困扰；③电池更换成本高:车电分离下，消费者无需因电池老化而更换电池，因此无需承担此部分成本；④电池安全性问题:换电站中电池由运营商统一管理，实时接受电池安全监测，安全性更有保障；⑤充电便利性:蔚来、奥动最新一代换电站均可做到三分钟以内换电，快充则需30分钟以上，换电可节约大量时间，有效解决充电便利性问题。

具体而言，换电模式的优势有：

(1)快速补能：采用换电模式，只需耗时3-5分钟以内就能将能源补给完毕，电动汽车充电现在主要有两种充电方式，快充一般为大功率直流充电，半小时可以充满电池80%容量，超过80%后，为保护电池安全，充电电流需要变小，充到100%的时间将较长。而慢充指交流充电，充电过程需6~8小时。而普通换电站仅需3分钟，甚至还可以更短，奥动新能源最新的广州4.0换电站，整个换电过程只要40秒，再加上车辆进出时间，整个流程大概仅需1.5分钟。

(2)延长电池：动力电池占新能源车造价较高，以裸车价格出售，电池以租赁方式提供，购车成本将明显下降

(3)使用寿命：由电池运营公司对电池集中进行监测、养护与管理，有利于延长动力电池的寿命，提升电池的安全性

(4)降低充电成本：利用峰谷电价的差别来降低充电成本

(5)降低电网负荷：采用换电模式，可以利用用电低谷阶段均衡地从电网吸收

(6)降低购车成本：存储能量，缓解城市用电压力

(7)换电模式解决充电桩不足的问题：相较于快速增长的新能源车市场，充电桩数量仍然远远不够。对于新能源汽车充电来说，采用充电模式，一辆车快充也得四十分钟才能充满，而换电模式仅需要2-3分钟，大大地提高了便利性，同时也降低了充电桩的建设压力。

(8)大部分自燃发生在充电时，车主规避了最危险的环节新能源汽车安全事故的本质是电池热失控，纯电动汽车充电时发生自燃事故占比最大。2018年新能源汽车事故统计分析发现，充电时发生事故占比最多，达到了29%。行驶和静臵停放过程中发生的自燃各占14%，而涉水引发安全事故的也达到了10%。另有33%原因不明。

(9)换电模式利于整车厂：提供多种销售方案，促进销售、方便车企对电池进行监控，减少电池故障产生的召回等问题。

(10)换电模式利于政府：从国家政策上面来说，换电模式可以推动新能源汽车行业的发展。一是利于高新技术产业发展，新能源汽车能够从产业化上面进行很大的升级，是我们国家汽车行业能够弯道超车的主要因素.二是从环保角度来说，新能源汽车可以减缓尾气排放。三是从能源安全角度来说，石油作为我国的重要能源组成部分，推动新能源汽车可以降低对外的石油依赖度

劣势

(1)换电站前期投入成本高。换电站的建设除了用地、人力、换电设备购置等的成本外，还需要巨额的电池储备成本和电池充电、用电成本。

(2)换电站后期运营成本高。换电站中换电设备的操作及维护保养、动力电池的统一充电、存储和调配都需要一定数量的工作人员

(3)换电标准还未实现统一。各汽车生产商和电池生产商对于换电车型的整体设计，电池的更换形式。电池的尺寸、接口等的标准各不相同.

换电存在的问题

根据《2021年换电行业发展模式分析及上中下游产业链研究报告》^[3]换电模式当前存在的不足之处主要有换电站建站成本剧增，设备可靠性和电池一致性不易保证，技术标准不统一，以及不易整合协调各方利益等障碍。

(1)成本高:1)单个充电站设备成本200万元左右，同时建设多个换电站将投入大量成本。同时运营成本、电池成本也较高，包括土地租赁和人员等费用。

(2)电池标准不统一:1)GB/T34013-2017《电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》为例，规定的电池型号就多达145种，电池模组结构又因车型设计而不同。2)侧面换电、分箱换电、底盘换电等类型造成电池规格型号及参数各异。因此车企之间很难实现电池产品及换电设备的共用。

(3)其他问题:在电动车市场保有量较小的现阶段，利益归属、投资大、回报周期长、模式调试、电池标准等，都是制约换电推广的关键因素。

换电产业链

《新能源汽车行业换电行业专题报告：换电元年十倍空间》^[1]指出换电行业产业链上游由电池供应商、换电站基础组件供应商、配套充电系统供应商组成，分别负责提供对应应用范围的动力电池和换电站设备。

中游主要为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，对口B端相对C端更多；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，电池资产公司将由此成立，并与动力电池企业、融资租赁公司等形成合作，减轻资金压力。

下游主要由换电服务用户和动力电池回收方组成，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。

换电企业

电动汽车换电模式上游是换电设备和电池企业，我国换电设备龙头企业有山东威达、博众精工、瀚川智能、国电南瑞、中恒电气、许继电气、科大智能等，电池企业有宁德时代、亿纬锂能、中航锂电、国轩高科、蜂巢新能源等

山东威达：公司主营钻夹头，电动工具开关，粉末冶金件，精密铸造制品，锯片，机床及附件，智能制造系统集成及智能装备的研发，生产和销售。斯沃普主要为蔚来提供二代换电站设备。

博众精工：公司长期以自动化设备、自动化柔性生产线、自动化关键零部件以及工装夹(治)具等产品，产品主要应用于消费电子、新能源、半导体等行业领域。公司于2017年与蔚来合作，并开拓了如吉利、北汽、东风等客户。同时，公司和宁德时代、协鑫能科等第三方运营公司商谈合作。

瀚川智能：公司汽车领域主要产品包括电连接、传感器、控制器、执行器的装配和测试自动化、智能化解决方案。深度掌握插针、成型、连接、线束加工、标识等工艺要求，具备专业的技术能力。另外公司在换电领域中定位为整套设备制造商与设备维护商，目前的样机已得到多位目标客户的高度认可。

宁德时代：公司是全球领先的动力电池系统提供商，专注于新能源汽车动力电池系统、储能系统的研发、生产和销售，致力于为全球新能源应用提供一流解决方案。

亿纬锂能：公司是国家级高新技术企业，主营业务是锂原电池和锂离子电池的研发、生产、销售，也以客户需求为导向提供锂电池相关的配套产品和服务。

中航锂电：公司是专业从事锂离子动力电池、电池管理系统研发及生产的高科技新能源公司。

国轩高科：公司是国内最早从事新能源汽车用动力锂离子电池(组)自主研发、生产和销售的企业之一。公司产品包括动力锂离子电池组产品、单体锂离子电池(电芯)、动力锂电池正极材料等。

蜂巢新能源：公司是一家新兴的电池科技企业，专注于材料、电池及系统的一系列研发，立志跻身于全球高端OEM配套体系，成为一家动力和储能电池系统的提供商

换电模式应用场景

(1)出租、网约车市场：出租车和网约车市场未来可能是换电模式的主力军，因为出租、网约车需求比较旺盛，需要高频、快速补电，而换电模式能够实现极速换电，仅需3-5分钟左右，提升车辆营运效率，目前国内如北汽新能源、浙江时空电动等均有换电模式的出租车投入市场。

(2)换电重卡：据汽车总站网统计，2021年上半年新能源重卡实际销售1732辆，其中换电重卡实际销售381辆，占据新能源重卡22%的比重，而从订单角度，2021上半年换电重卡签约订单过万辆。

(3)私家车：私家车的换电模式还处在缓慢发展中，当前采用换电模式的车厂仅有蔚来面向私家乘用车，根据中国汽车报2021年5月份的报道，自蔚来汽车推出换电式纯电动车产品后，目前其可换电车辆总数就超过10万辆，参与换电的用户车辆超过6万^[4]。

换电模式相关政策

2021年4月，国家能源委发布《2021年能源工作指导意见》，积极推产综合能源服务，加快充换电基础设施建设。推动电动汽车充换电基础设施往高质量、智能化方向发展，加强供需互动用电系统的推广，做好高比例可再生能源、电动汽车等多元化接入的准备。

2021年5月，国家发改委发布《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》，提高城乡地区充换电保障能力，并且深入相关新技术的研发与应用，对充换电设施本身要加强运维和网络服务，配套供电方面做好电网建设，在高质量监管下提高服务质量。提高对高速公路、乡镇等保障型充换电设施的补贴支持和税收优惠力度。

2021年10月，工信部发布《关于启动新能源汽车换电模式应用试点工作的通知》，将11个城市纳入换电试点范围。其中综合应用类城市8个，重卡特色类三个意见提出要加强工作统筹、建立安全管理制度、强化政策落实并形成可推广经验。

2021年11月，国家市场监管总局发布《电动汽车换电安全要求》，是中国汽车行业在换电领域的首个基础通用国家标准。标准文件结合众多数据和实验，提出了换电设施需要按照各自换电机构，分别规定了5000次(卡扣式)和1500次(螺栓式)的最低换电次数要求以保障换电安全^[5]。

参考资料：

新能源汽车行业换电行业专题报告：换电元年十倍空间

新能源车换电行业专题报告：方兴未艾迎发展佳期

2021年换电行业发展模式分析及上中下游产业链研究报告

机械设备行业电动汽车换电行业深度：换电模式确定性增强关注领先布局企业-211124（21页）.pdf

换电设备行业报告：新能源汽车渗透率加速提升换电赛道迎风口-220104（37页）.pdf