自电动汽车发展之初，换电模式就作为能源补充的方式一并被提出。但因为换电站属于重资产运营，以换电运营商或者某个车企的角色均难以打通换电产业链或推进电池的标准化，未能形成有效的商业模式，换电模式尝试者或折戟沉沙，或将其束之高阁，仅有少数企业还在进行技术开发与商业化探索。
不过，随着政策利好消息频出，换电再次站在了风口之上。2019年6月，国家发改委、生态环境部和商务部发布《推动重点消费品更新升级畅通资源循环利用方案(2019-2020年)》，明确提到要“推广新能源汽车电池租赁等车电分离消费方式”，此后政策不断释放对换电的利好消息：2020年的新能源汽车补贴政策对使用换电技术的车辆不设置30万元补贴门槛;换电车型被纳入新能源汽车产品公告名单;工信部多次强调将积极支持换电模式，并鼓励地方政策开展试点推广等等。换电模式得以快速发展。
作为充电模式的重要补充，未来换电有哪些适用的应用场景?该如何实现大规模推广?百人会成立课题组对换电模式展开研究并发布《车电分离模式产业生态系统构建研究》报告，报告对换电模式经济性、电池银行模式的可持续性问题进行了定量分析，研究并分析了当前换电技术的标准化、车电分离政策环境、换电商业模式等的发展情况与存在瓶颈。
换电模式市场服务空间将在2035年达到1200亿元
随着换电车型进入新能源汽车产品公告，车身与电池实现了分开销售与开具发票，相应的上牌、保险与金融贷款全流程得到了验证。最为关键的是，通过资本与产业链企业合作，组建电池资产管理公司，再通过电池全生命管理与运营实现收益进行电池成本分担，形成了换电模式的商业闭环，为换电模式的发展奠定了基础。据中电联预测，到2035年，中国换电站的数量将达到1万座，换电服务市场空间将达到1200亿元。
未来换电模式细分市场潜力取决于新能源汽车整体市场发展以及换电模式适用细分市场的车型销量增长情况。根据《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》，到2025年，我国新能源汽车新车销量占比达到20%左右。预计到2035年，纯电动汽车保有量有望达到1.2亿辆，其中私家车约1.1亿辆，其他车型将达到1000万辆。细分到不同场景，纯电动汽车在私家车、出租车与网约车电动化渗透率将快速增长，而公路客运车电动化进程相对较慢，货运方面轻微型货车电动化渗透率将快于中重型。
图 | 纯电动汽车市场规模预测(万辆)
假设各个领域车辆年行驶里程固定、车辆能耗逐年降低，课题组测算，电动汽车补电总需求将在2025年将达到1556亿千瓦时。随着各领域换电车型逐年提升，若充电市场费用按照(0.7元/kWh电费+0.8元/kWh服务费)/度计算，换电市场费用按照0.35元/km收费，那么充换电补能市场空间有望超过2200亿元，其中换电模式市场空间为240亿元。随着换电站渗透率不断提高，换电模式市场服务空间将在2035年达到1200亿元。
图 | 充换电服务市场规模预测
从电池全生命周期看换电模式的经济效益
在换电模式下，电池作为独立资产由电池银行持有并进行运营与管理，故而评估换电模式的经济效益，也需要从电池的全生命周期来考虑。
在电池的车端使用阶段，对电动汽车的使用者角度而言，换电模式的价值体现在车电分离带来的购车成本降低与补能速度提升，但营运车辆与私家车考虑有所不同。
基于效率与成本考虑，换电模式短期内将首先在营运车辆领域实现大规模推广。营运车辆品牌相对集中，电池规格相对一致，且对运营效率要求很高，停车充电的机会成本较高，因此更适合补能时间短的换电模式。课题组以2020年的动力成本数据对厦门已有出租车运营数据进行了分析，发现日均运营时间更长的双班制出租车更适合换电车型。
图 | 厦门市双班制场景下的出租车司机收入比较
(资料来源：交通运输部科学研究院、奥动新能源，车百智库整理)
而对于纯电动卡车，尤其是中重型卡车，换电模式的经济性取决于与燃油重卡的购置、能源与电池租赁成本差异，其中油电差价是换电模式经济性的基础。如果按照1.8元/kWh换电电价、5.11元/升油价、日均120公里行驶里程测算，10年生命周期的纯电动重卡比燃油重卡的能耗费用可减少约54万。不过目前，换电重卡产品处于被市场大批量检验过程中，初步具备推广应用条件，但产品成熟任重而道远。
在私家车场景下，换电模式与充电模式的成本差异体现在购车支出、电池租赁、残值率与补能价格四个方面。此前，长江证券曾在一份报告中指出对电池残值的判断是消费者选择购车方案的重要依据，车电分离与全款购车之间的残值率差越大，车电分离模式的经济性就越强，不过残值如何认定尚未有明确的说法。此外，随着车辆使用年限增长，电池租赁成本增加，其经济性下降。报告测算，以蔚来ES6为例，使用年限在7年内，车电分离模式更具经济性。不过需要注意的是，蔚来当前并未向用户收取换电的补能费用。
图 | 蔚来全额购车与车电分离模式下经济性对比(万元)(折现率3%，考虑残值)
车电分离模式对于电池的车端使用阶段还有潜在收益，对于电池运营和资产管理者而言，精细化管理与慢充可以延长电池的使用寿命，且因为有较强的充电时间管控能力，能够更好地参与电网互动，不仅可产生巨大的社会效益，也可从参与需求响应中获取更高收益。
而在电池的梯次利用阶段，集约式全生命周期管理可构建电池性能、寿命、安全、残值等动态估值模型，为电池的梯次利用提供重要的数据依据，并降低退役电池的处理时间和处理成本，降低动力电池的回收难度，推动电池的梯次利用和回收。
图 | 基于“换电”模式的动力电池再利用
车电分离模式产业生态系统构建的重点
目前国内换电生态圈初步形成，布局换电运营的企业主要分为三类，即第三方换点运营商、具车企背景的换点运营商以及拓展了换电业务的充电运营商。据中国电动充电基础设施促进联盟公布的数据，截止2020年11月，中国换电站建设数量达到535座。车电分离业务的发展尚处于初级阶段，所面临的挑战不容小觑。报告认为，换电模式痛点在于换电车型管理体系尚未完善、电池标准化推进难度大，以及电池重资产的经营风险以及安全风险等。
在换电车型管理方面，主要存在三个问题。首先，购置补贴清算、电池计税与保险问题，在2022年底免征新能源汽车购置税退出后，可能存在车电分离后的电池是否应当纳税的问题，且目前市场上未有专门针对车电分离的保险产品;其次，换电车型在年检及流通等管理上尚无明确管理规定，新能源汽车车身与动力电池报废管理规定不清晰;最后，在不同的品牌车辆之间进行换电，存在电池性能不匹配的问题，安全责任界定尚待明确。
在标准化方面，标准化是提升换电技术发展和规模化应用的关键及重要基础，但跨企业、跨品牌的电池包标准难以统一，换电技术路线也难以兼容。现阶段的换电标准制修订落后于换电产业的发展，目前换电国家或行业标准集中在换电电池箱、连接器、通信协议以及换电设施等方面，标准内容主要是涉及基本架构、功能要求等，而具体技术要求与互换性指标缺乏明确规定。
图 | 电池更换标准体系(资料来源：电池更换白皮书)
行业正在尝试从车端的标准化转变为推动换电站的标准化，即发展“共享换电站”，优先共用换电平台和换电结构，满足宽范围的电池箱尺寸;再逐步推动兼容的电池锁止机构及换电设备;最后推动结构模块化的电池，最终实现任意电池互换。目前已经出现能储备同一换电方式的不同规格动力电池的换电站，可以为相应的不同品牌车辆进行换电。
在换电站运营方面，换电站盈利与否与换电车辆规模、换电站规模以及换电站的利用率相关。广发证券曾计算，假设换电收入为2.5元/kWh、每日最多换电车辆数为288辆时，只有当利用率在8-9%时，10年可以实现盈亏平衡，而服务费的变动对内部收益率响应相对较小。
在动力电池资产方面，资产投资的风险则在于电池技术的快速发展带来的资产保值风险太大，电池价格的持续下降会让持有大量旧电池的运营企业包袱沉重。报告认为，对于电池资产管理公司来说，车电分离模式初步形成了现金流稳定、清晰的金融产品。电池资产管理公司需依托动力电池循环寿命，通过电池租赁与梯次利用、回收利用等商业模式，提升盈利性。但是，目前换电运营商在电池梯级利用上的探索，目前还没有形成规模，无法反哺动力电池资产投入。
故而，要推进换电模式的规模化发展，还需从政策、监管、标准化等方面共同发力，并通过推动车网互动、动力电池的梯次利用等提高电池的全生命周期价值。
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