1、 “双碳”背景驱动下,换电产业蓬勃发展
1.1、 换电优势明显,有望在公共车辆和重卡领域快速推广
2021 年 10 月 26 日,国务院印发《2030 年前碳达峰行动方案》,明确提出大力推广 新能源汽车,逐步降低传统燃油汽车在新车产销和汽车保有量中的占比,到 2030 年,当年新增新能源、清洁能源动力的交通工具比例达到 40%左右。2023 年 2 月,工信部等八部委在全国范围内启动公共领域车辆全面电动化先行区试点工 作[公共领域车辆包括公务用车、城市公交、出租(包括巡游出租和网络预约出租 汽车)、环卫、邮政快递、城市物流配送、机场等领域用车],试点领域新增及更新 车辆中城市公交、出租、环卫、邮政快递、城市物流配送新能源汽车比例力争达到 80%。鼓励在短途运输、城建物流以及矿场等特定场景开展新能源重型货车推广应 用,加快老旧车辆报废更新为新能源汽车,支持换电、融资租赁、“车电分离”等 商业模式创新。商用车电动化对实现“双碳”目标尤为关键,新能源商用车正处于 快速发展时期,换电模式作为重要的补能方式可提升新能源商用车运营效率并降低 成本。
换电模式兼具了储能、补能和共享经济的特征,是充电补能的重要补充,能够有效 促进新能源汽车行业快速发展。当电动汽车的电池组电量耗尽时,行驶到换电站内, 直接把电量不足的动力电池卸下,更换为满电的新动力电池即可继续行驶;由换电 服务商通过站内或站外的充电设备对更换下来的电池组进行集中充电、管理和维护。 和充电模式相比,换电模式的优势在于补能速度大幅提高,在短时间内完成的电池 换电将提供和燃油车加油类似的用户体验。
通过“车电分离”模式,由电池资产管理公司持有车载电池资产,在车电物理分离 的基础上,一方面实现车电价值分离,降低用户首次购车成本,车主也可通过不断 更换高性能电池以保持车辆的高续航体验,不会被因电池衰减而导致的续航问题所 困扰;另一方面通过“车电分离”模式,电池资产公司更有利于对电池进行全生命 周期管理,退役电池梯次利用可以作为清洁能源项目配套储能设施。
在 To B 端,换电相比于充电,明显减少了充电时间,增加了车辆的运营时间,正 在向出租车、网约车、物流车、重卡等运营车辆群体中迅速推广。在 To C 端,蔚 来汽车是换电模式的先行者,在换电站建设数量方面具有先发优势。而基于换电模 式的上述优势,2021 年以来,包括上汽集团、吉利汽车、宁德时代和协鑫能科等产 业巨头,相继加入换电大潮,有望加速换电行业发展。相比充电,换电模式更能有 效解决车队、消费者电池购入成本高,快充加快电池损耗,慢充效率低等诸多挑战。 同时,得益于利好政策加码,且新的车电分离技术具备更高车身安全性及更快换电 速度;因此,换电模式正有望成为重要的补能形式之一,市场需求及发展潜力高度 确定。
1.2、 换电产业链参与者众多,换电站存量与规划目标差距较大
现阶段头部电池厂、主机厂、能源企业等多类型参与者布局换电,行业正处于快速 发展阶段,行业竞争格局尚未完全形成。换电产业链上游主要为换电设备制造商、 电池供应商和整车厂。中游换电站运营商主要有三大类型,首先是以蔚来、吉利为 代表的主机厂,前者主要目的是配套销售换电车型,构建竞争壁垒,后者更多是从 集团战略布局角度出发;其次是以宁德时代为代表的电池供应商,具有全产业链优 势;第三是以奥动新能源、启源芯动力、协鑫能科为代表的第三方运营商,换电站 建站成本高,投资回收期长,具有典型的重资产特征,在达到规模化运营之前,需 要持续的资本投入维持现金流,存在明显的资金壁垒。下游应用 ToB 端包括了出租 车、网约车以及商用车市场,ToC 端当前以蔚来、上汽、吉利为主,而宁德时代重点布局的巧克力电池和 EVEGO 换电站,正在尝试进入 8-12 万车型这一销量占比最 高的乘用车市场。此外,动力电池回收和梯次利用也是产业链重要一环。
根据启源芯动力、玖行能源、吉利、北汽蓝谷、宁德时代等主要换电站运营商公布 的换电站存量数据,结合 EVCIPA(仅包括蔚来、奥动新能源以及杭州伯坦科技) 数据,我们测算截止 2022 年底,国内现有换电站存量约 3000 座,其中乘用车换电 站约有 2400 个,商用车(重卡)换电站约 600 个。当前换电站保有量与 2025 年国 内主要企业规划建站数量仍有较大差距,市场空间广阔。
2、 换电产业链长坡厚雪,2025 年有望超过千亿规模
2.1、 重卡换电:经济性良好,双碳目标指引下已成新能源主流选择
2.1.1、 新能源重卡 3 大技术路径,换电为主要方向
本篇报告讨论的新能源商用车是以换电为主的新能源重卡,新能源重卡主要有三条 技术路线。第一是纯电动重卡,包括充电和换电;第二是氢燃料电池重卡;第三是零碳内燃机混合动力重卡,其中零碳内燃机包括氢内燃机、甲醇内燃机,还有生物 柴油内燃机等。现阶段海外与国内重卡企业都以电动化作为主要发展方向,但选择 了不同技术路径。海外厂商以 Tesla 为例,其 Semi 重卡以高压超充作为补能方式, 充电功率或超过 1120KW,需配备储能站以减轻对电网冲击,而国内电动重卡领域 换电模式和车电分离已成为主流方案。根据 Tesla Semi 官网信息,其后轴配备三个 独立电机,共有标准续航和长续航两款车型,满载时可行驶约 300 英里(483 公里) 或 500 英里(804 公里),满载重量超过 37 吨,百公里加速度约为 20 秒。整车功耗 “低于每英里 2kWh”,根据《Master Plan Part 3》报告,短续航和长续航 Semi 分别 采用了 500 kWh 磷酸铁锂和 800 kWh 高镍电池。在充电方面,Semi 配备 Mega Charger 充电桩,30 分钟可补充 70%的续航里程,结合充电时间和电池容量,可测 算出 70%充电状态(Soc)的平均充电功率将高达 700kW 或 1120kW(1.12MW), Semi 的充电功率远超当前乘用车 800V 高压平台充电水平,对电网改造和扩容的要 求较高,需配备储能。
国内方面,根据第一电车网数据,截止 2022 年底,换电重卡已占据新能源重卡 50%份额,是新能源重卡主要技术方向。根据欧阳明高院士预测,至 2025 年换电重 卡有望占据 80%以上新能源重卡份额。长期来看,重卡快换可与轿车快充形成互补。 当前 800V 平台乘用车使用 350KW 快充,5 分钟续航可以达到 150KM 以上。大功 率超充如果直接从电网取电,会对电网稳定性造成较大冲击,而且电网扩容成本较 高,因此需要通过储能电池放电来解决大功率超充问题,而换电站的备用重卡电池 包可以进行换电,从而构成一个互补型的加电站,轿车、卡车都可以在同一个充换 电站内快速解决能量补给。2022 年 1 月,由欧阳明高院士工作站(四川新能源汽车 创新中心)与清华大学、壳牌联合研发,全球首座集低温超充、重卡换电、光伏发 电、智能微网为一体的新能源综合示范平台在张家口亮相投用,并在冬奥会期间进 行运营示范。此外,包括蔚来、奥动新能源等代表性换电运营商正在其新一代换电 站中加速充换电一体化布局。
2.1.2、 燃油重卡保有量仅 3.1%,却是污染物排放主力,贡献 38.99%碳排放
根据同济大学教授、国际汽车工程师学会会士韩志玉教授测算,2020 年汽车运行阶 段 CO2 排放量达到 8.9 亿吨,分别占全国 CO2 排放总量和能源燃烧领域的 7.1%和 9.0%;而汽车全生命周期 CO2排放量为 11.16 亿吨,分别占全国总量的 8.9%和能源 燃烧领域的 11.3%。商用车是汽车行业碳排放的主要来源,其中重型货车(重卡) 占比最高,2020 年 CO2 排放量占整个汽车运行阶段碳排放的 38.99%。根据公安部 数据,2020 年我国汽车保有量 2.81 亿辆,其中重卡保有量约 840.64 万辆;重卡保 有量仅占到汽车保有量的 3.1%,却贡献了接近 40%的汽车行业碳排放。在双碳目 标指引下,重卡新能源化迫在眉睫。
根据生态环境部《中国移动源环境管理年报(2022 年)》数据,2021 年全国汽车 CO、HC、NOx、PM 排放量分别为 693.5 万吨、182.0 万吨、568.5 万吨、6.4 万吨。 全国货车 CO、HC、NOx、PM 排放量分别为 206.2 万吨、51.6 万吨、480.7 万吨、 5.8 万吨,占汽车排放总量的 29.7%、28.4%、84.6%、91.1%。其中重型货车的四项 污染物排放量分别为 73.5 万吨、32.2 万吨、432.5 万吨、3.3 万吨,占汽车排放总 量的 10.6%、17.7%、76.1%、51.5%。根据公安部数据,2021 年我国汽车保有量 3.02 亿辆,其中重卡保有量约 907.09 万辆。重卡保有量仅占到汽车保有量的 3.0%, 却贡献了 76.1%的 NOx 和 51.5%的 PM,重卡作为污染物排放重灾区,对于环境治理和减轻大气污染具有战略意义,换电重卡有望助力我国双碳目标的实现。
2.1.3、 换电重卡全生命周期成本占优,换电站运营环节经济性较好
商用车,特别是重卡作为生产资料,车队在采购时,通常考虑全生命周期(TCO) 成本,主要包括初始购置成本、维护成本和使用成本。根据欧阳明高院士团队调研 数据,在鄂尔多斯煤矿换电重卡示范运营区,换电重卡已经在 TCO 经济性方面全 面超越了燃油重卡。如果选择车电分离模式,换电牵引车不含电池裸车购置成本略 高于柴油牵引车 2 万元;而电动车在维修和保养方面费用显著低于燃油车,以使用 重卡寿命 5 年计算,换电牵引车综合持有成本低于柴油重卡约 6 万元。
从使用成本看,当柴油价格为 6.3 元/升时,换电重卡干线运输能耗成本年节省 5.2 万;短倒运输能耗成本由于装卸货时间长,运行时长和运载里程较短,经济性低于 干线运输,年节省约 1.5 万。
根据启源芯动力数据,综合考虑购置成本、维护成本和使用成本,在每日运行里程 200km 的场景中,5 年生命周期内换电重卡较燃油重卡可节约 26.5 万元成本,年化 油电节约率为 15.99%。
在运营环节,根据协鑫能科公告,单个重卡换电站投资额约 915 万,投入运营后每 年营业收入 746.26 万元,营业成本 621.38 万元,单个重卡车换电站的投资收益率 (税后)为 11.59%,对应静态投资回收期为 5.21 年,经济性较好。
2.1.4、 换电重卡适用场景多元化,由封闭场景向干线运输加速渗透
重卡换电基础设施运营商通过试点示范探索出了以矿山、钢厂、港口、城市渣土、 电厂为主的封闭场景,并形成了成熟的技术解决方案及商业模式。这些场景有以下 共同特点:一是钢厂、矿山等“高频” “重载”场景,通常需要重卡 24h 连续运营; 二是重卡主要服务于大宗商品物流运输,如港口、钢厂、矿山、城市渣土等,是环 保压力下寻求新能源转型的重点产业。
由于重卡具有使用频次高、运输负荷大、运输距离长等特点,使得其单车带电量较 大,按照现有充电技术,一个典型重卡电池包 (282kWh 容量)充电需 1~1.5h,而采 用换电重卡整个换电过程只需 3-5 分钟,运营效率大幅提升。不同场景运营数据显 示,换电模式整体油电经济性在 10%~30%。换电模式弥补充电重卡使用效率低下 的缺陷,目前主要应用于以下场景:(1)封闭场景,主要包括港口、钢厂和矿山等。 该场景下重卡常处于 24 小时连续作业,日均行驶里程约 80 公里/天,具有高频次、 高负荷、对运输效率要求高等特点;(2)短倒运输场景,主要包括城市渣土运输、 混凝土搅拌运输、城市环卫运输、铁路转公路接驳运输、煤矿至电厂短途运输等。 该场景下重卡每天能够往返运输 4-6 次,日均行使历程约 750 公里/天,使用换电重 卡可每单程或往返 1 次更换 1 块电池,实现对柴油重卡的替代;(3)干线中长途运 输场景,主要包括高速公路干线中长途运输。该场景下重卡日均行驶里程可达 800 公里以上,可以通过高速服务区内的换电站实现快速补能需求。根据科尔尼数据, 依据不同续航里程和应用场景分类,53.0%的重卡应用在 500 公里里程以下的短途 场景;22.7%的重卡应用在 500 公里-1000 公里的中长途干线场景;24.3%的重卡应 用在 1000 公里以上的长途场景。随着全新正向设计、采用底部换电技术、能量密 度更高的重卡车型陆续上市,以及重卡换电站覆盖密度提升,换电重卡有望向 500KM 以上的中长途干线物流加速渗透。
2023 年 3 月,能源行业电动汽车充电设施标准化技术委员会发布了《新能源汽车换 电试点城市标准化建设情况调研报告》,指出换电重卡应用于封闭场景的技术解决 方案及商业模式已相对成熟并具备批量复制推广的条件。而探索重卡换电应用于中等距离干线运输成效显著。以启源芯动力为例,基于川渝地区达州、万州、开州三 地矿山电厂、商用混凝土园区等高频重载运输场景,结合电能补给优势,在重庆等 长江沿线进行换电站整体布局,打通四川达州、重庆开州、重庆万州三地,建成国 内首组省际换电重卡干线网络,总长 420km。从 2021 年年底开始在唐山市规划建 设“三纵一横”重卡换电干线组网,结合唐山各大钢广的实际分布、运力情况及两 港区的运输需求,打造出了国内首组“三纵一横”换电干线网络,全长 620km。干 线已投运服务周边 20 余家钢铁企业,为超 5000 辆换电重卡提供换电服务,是重卡 换电站城市内组网的标杆。实践表明换电模式在中等距离干线运输中拥有良好的经 济性。
2.1.5、 换电重卡渗透率提速,2025 年销量有望超 10 万辆
根据中汽数据,2022 年我国商用车保有量为 3328.6 万辆,同比增长 0.7%。在新冠 疫情影响下,实体经济需求低迷,工业生产、实物消费增速放缓,房地产建设、服 务消费规模收缩,叠加油价高位运行、市场情绪趋向谨慎,市场新增运力需求动能 减弱,汰换需求也随着营运利润收缩延后或暂缓。重卡保有量在经历连续多年高增 速增长后,首次出现同比下行,2022 年同比下滑 2.6%至 839.0 万辆,拖累保有量 同比下滑 0.7%。在整体市场遭受多重压力背景下,重卡市场受到房地产市场快速下 滑以及排放标准切换打乱销售节奏的影响更为显著。
重卡作为生产资料,存在稳定的更换需求。2017-2021 年,重卡销量都稳定在 110 万辆以上。2022 年重卡销售受上述因素影响,销量仅 67.2 万辆。2022 年新能源重 卡销量 2.51 万辆,换电重卡销量 1.24 万辆,换电重卡市场空间广阔。根据中汽=协 会数据,2022 年重型货车整体销售 67.19 万辆,同比下降 51.84%。而新能源重卡销 量同比增长 140.7%,达到 25151 辆。其中换电重卡销量 1.24 万辆,占新能源重卡 比例约 49.4%。
根据中汽协数据,2016-2022 年中国乘用车新能源渗透率分别为 1.4%、2.3%、4.4%、 4.9%、6.2%、15.5%、27.8%;2020-2022 年新能源重卡渗透率为 0.16%、0.75%、 3.73%,当前时点新能源重卡渗透率水平接近 2018-2019 年新能源乘用车渗透率水 平。随着换电试点城市换电模式应用试点工作推进,以重卡为代表的换电商用车车 型品牌不断丰富,产销量大幅增长。2022 年,新能源重卡累计销量为 25072 辆,其 中换电重卡销量达到 12386 辆,占新能源重卡 49.4%,较 2021 年上涨 18.7PCT。 2022 年,全年换电重卡在纯电动重卡中的销量占比呈螺旋上升态势,12 月换电重 卡占比达到 63%。考虑到重卡作为生产资料,对全生命周期(TCO)成本的考量 以及双碳背景下政策向电动化方向倾斜,我们认为新能源重卡渗透率有望进一步加 快。
截至 2023 年 1 月工信部《道路机动车辆生产企业及产品公告》(第 367 批),有 88 家主机厂共 526 款换电重卡车型上榜。换电重卡之所以更受消费者青睐,是因为其 在成本及应用上优势显著,重卡在应用场景及技术上也相对成熟,适合换电模式推 广落地。除长途物流外,重卡大部分运输线路相对固定,基本以点到点为主,相对 容易铺设换电站,而换电站的铺设也让换电重卡的应用范围得到扩大,二者相辅相 成。政策的出台也利好新能源重卡推广应用。2022 年年底,生态环境部等 15 部门 联合印发了《深入打好重污染天气消除、臭氧污染防治和柴油货车污染治理攻坚战 行动方案》,提出:到 2025 年,新能源和国六排放标准货车保有量占比力争超过 40%。在政策及环保的压力下,各城市将加速推动新能源重卡扩大应用范围。
2.2、 乘用车换电:ToB 和 ToC 市场有望加速渗透
2.2.1、 ToB 端换电:出租车与网约车保有量约 350 万辆,换电前景广阔
根据交通部数据,2016-2021 年我国巡游出租车保有量稳定在 140 万辆左右,巡游 出租汽车相比私家车,具有行驶里程长、使用强度高等运营特点。为保障道路交通 安全,商务部、发改委、公安部和环境保护部联合出台《机动车强制报废标准规定》 (商务部、国家发展和改革委员会、公安部、环境保护部令 2012 年第 12 号),明 确小、微型出租客运汽车使用年限为 8 年,即出租车每年替换需求约 17.5 万辆。截 止 2022 年底,国内网约车车辆运输证已达到 211.8 万本,即国内已有 200 万辆以上 网约车。而根据《网络预约出租汽车经营服务管理暂行办法》第三十九条,网约车 行驶里程达到 60 万千米时强制报废;行驶里程未达到 60 万千米但使用年限达到 8 年时,退出网约车经营。根据八部委在全国范围内启动公共领域车辆全面电动化先 行区试点工作的要求,至 2025 年在试点城市出租(包括巡游出租和网络预约出租 汽车)车辆的电动化率有望达到 80%以上。截止 2022 年底,国内出租车保有量约 140 万辆,网约车保有量约 210 万辆。两类运营车的运营年限都为 8 年,按照 6-8 年更换车辆,保守估算,则每年更替需求约 43.8-58.3 万辆。截止 2023 年 1 月,接 入国家监控平台的换电出租租赁车辆共有 6.6 万辆,其中出租车约 5 万辆,租赁车 辆 1.6 万辆。换电在出租车和网约车领域的推行很大程度上能够缓解司机补能焦虑, 增加实际运营时间,为司机提供较好的的体验和收益,成长确定性较高。
2.2.2、 ToC 端换电:先行者蔚来,吉利、上汽快速跟进
换电模式在补能时间、降低消费者购车成本、延长电池使用寿命、排除安全隐患、 缓解用电压力、土地坪效等方面存在诸多优势。截至 2023 年 1 月底,国家监管平 台累计接入换电车辆 29.7 万辆。其中乘用车 28.5 万辆,占比 89.9%,换电私人乘用 车累计接入 15.6 万辆,占 55%乘用车份额,主要为蔚来汽车用户。吉利在 2021 年 12 月通过整合力帆科技,成立新的合资公司“睿蓝汽车”,通过引入吉利现有产品 线,发展重点将聚焦换电产品和换电服务的落地。上汽飞凡在 2022 年 9 月和 2023 年 3 月分别发布了飞凡 R7 和 F7,全系车型支持换电。随着国内头部主机厂加入换 电阵营,换电车型日益增加,价格带已下探至 10-20 万区间,凭借堪比加油时效的 良好补能体验和车电分离带来的初始购车成本降低等优势,我们认为私家车换电有 望进入黄金发展期。
2.3、 2025 年,换电行业规模(设备和运营环节)有望突破 1300 亿元
根据中汽协、公安部、电动汽车百人会、NDANEV、第一电动车网等关于重卡销量 和预测的最新权威数据,基于以下假设条件,我们对换电产业链主要环节市场空间 进行了测算: 1、2021-2025/2030 年,重卡换电站设备成本分别为 420/350/300/270/250/200 万元,乘 用车换电站设备成本分别为 260/200/185/175/170/150 万元; 2、2021-2025/2030 年 , 国 内 每 kwh 的 动 力 电 池 销 售 价 格 ( 含 税 ) 分 别 为 890/1100/1000/950/903/698 元; 3、单个乘用车换电站带电量为 47.8kwh*28,重卡换电站带电量 282kwh*7; 4、重卡/乘用车换电站运营收入每年分别为 746.26/337.78 万元; 5、2023-2025 年/2030 年单个乘用车换电站可服务 100/120 辆车; 6、2023-2025 年/2030 年单个重卡换电站可服务 40/45 辆车; 7、2025 年起换电重卡渗透率维持在 80%;
2021-2025 年 换电站 设备、 动 力 电 池 、 运 营 环 节 的 CAGR 分别为 70.7%/94.5%/91.0%,换电产业链各环节有望实现高速增长。
3、 换电打消续航焦虑,新势力积极探索
在乘用车换电场景中,奥动新能源与蔚来展开了积极探索。奥动是国内最早推广换电模式的运营商,客户主要以出租车、公务车为主,聚焦 ToB 市场;而蔚来作为新 势力主机厂,自建换电网络并负责运营,客户主要为蔚来车主,聚焦 ToC 市场;在 商用车方面,DeepWay 作为重卡造车新势力,不同于当前主流重卡主机厂采用的 “油改电”设计,而是全新正向开发,底部换电车型将于 2023 年 6 月启动交付。 全路程作为轻卡换电服务商,目前已经在京东物流、菜鸟物流等城市物流领域实现 了换电轻卡的突破。
3.1、 奥动新能源:换电模式开创者,实现“换电-储能-闪充”一体化
奥动新能源汽车科技有限公司聚焦乘用车换电场景,是国内换电模式开创与引领者, 从 2000 年起上海电巴(奥动新能源集团全资子公司)开始探索换电。奥动致力成 为全球领先的智慧能源服务平台,作为工信部“专精特新”小巨人企业,在技术储 备方面奥动拥有超 3000 项全球换电专利技术及专利申请,并积极参与超 80 项国内 外行业标准制定。在商业模式方面奥动已形成换电核心技术研发、换电站商业化运 营、电池银行、电池全生命周期管理、换储一体、电力交易、碳交易等多位一体的 换电商业闭环。在车企合作方面,奥动已与一汽、东风、长安、上汽、北汽、广汽、 东风日产、合众等超 16 家主流整车企业开展合作,并共同开发超 30 款换电车型, 为其提供多品牌车型共享换电服务。在市场布局方面,已覆盖北京、上海、广州、 厦门、海口、三亚、重庆、合肥、郑州、长春、南京、武汉、杭州、昆明、张家口、 兰州等全国 54 座城市,投运 800 座换电站(含在建),形成规模化商业换电运营解 决方案。奥动规划在全国投运超过 10000 座换电站,为 1000 万辆以上新能源汽车 提供换电服务,为城市建设高效分布式储能网络,以换电对“双碳”战略实现最佳 响应。奥动最新一代 5.0 换电站,集合“换电-储能-闪充”一体化,可兼容服务轿 车与微面,实现“乘商并举”。换电站配备双向充电机,可实现“车-站-网”三者之 间的能源高效交互,对电网友好,符合新型低碳电力体系;换电站增设超充枪,可 支持 120kW-480kW 快充,提供应急补能服务。
3.2、 蔚来汽车:乘用车换电引领者,换电站保有量国内第一
蔚来计划 2023 年计划新增 1000 座换电站,到 2023 年底累计建成超过 2300 座换电 站。截止 2023 年 3 月 31 日,蔚来已建成 1339 座换电站,其中 13 座位于海外。根 据 NIO Power Day 2022 公布规划,至 2025 年,在全球范围内累计建成超 4000 座 换电站,“电区房”覆盖率达到 90%,全面覆盖“九纵九横十九大城市群”高速换电网络。
2023 年 3 月,蔚来第三代换电站上线,采用全新三工位协同换电模式将电池流转路 径降到最低,换电时间缩短 20%。电池仓位增至 21 个,单站日服务能力达 408 次, 相较第二代换电站服务能力提升 30%。换电站搭载 2 颗激光雷达、2 颗英伟达 Orin X 芯片,总算力达 508TOPS 更精准地实现车站协同以支持召唤换电、自动泊入等智 能换电功能。此外,换电站搭载了蔚来自研 HPC 双向大功率液冷电源模块,最高 效率 98%,充放电功率 62.5kW,大幅提升换电站内电池充放电效率,实现电网双 向互动,帮助电网削峰填谷。
截至 2023 年 4 月,蔚来用户累计换电达到 2000 万次,日均提供换电服务超过 4.5 万次,平均每 1.9 秒就有一台车从换电站满电出发。根据 NIO Power Day 2022 数据, 蔚来用户加电总量中,选择换电场景超过了 50%,而在 2023 年 2 月 5 日,蔚来换 电电量占比超过 60%,换电已经是蔚来用户最喜爱的加电方式。换电不仅可以作为 日常的加电方式,也可以提供电池升级服务,让用户更方便灵活地升级车辆续航。 截至 2023 年 4 月,蔚来已经为用户提供 63136 次电池升级服务,让用户持续享受 电池技术进步的红利。
3.3、 DEEPWAY:全新正向设计重卡,前瞻研发底部换电
DeepWay 成立于 2020 年 12 月,专注于智能新能源卡车的研发和制造,由自动驾驶 技术领跑者百度与公路干线物流产业互联网头部企业狮桥联手打造。2021 年 9 月, 推出首款全正向设计研发的智能新能源重卡— DeepWay·深向星辰。2022 年 8 月, DeepWay 完成 4.6 亿 A 轮融资,启明创投领投,联想创投、光跃投资、建信信托、 慕华科创、中电基金、交银国际、华盖资本等参与投资。2022 年 9 月,DeepWay 工 装 B 样车下线。2023 年 3 月,公司宣布完成 7.7 亿 A+轮股权融资,本轮融资由魏 桥创业集团联同软银中国资本领投,老股东启明创投等继续投资;此轮融资是距 DeepWay 完成 A 轮融资仅半年时间,已累积融资超过 12 亿元,领跑卡车造车新势 力企业。DeepWay 首款产品“深向星辰”已进入小批量试运营阶段,将于 2023 年 6 月正式开启量产,2023 年计划交付 1000 台智能新能源重卡。与传统自动驾驶解 决方案公司以有限的改装车辆来进行测试验证的方式不同,DeepWay 通过规模化的 量产车辆在真实场景下的数据积累,来推动其智能驾驶能力的快速迭代。公司目前 已完成百度自动驾驶技术在“深向星辰”车辆上的适配工作,车辆保持、拨杆变道 等多种自动驾驶技术功能得以应用。同时,顺利拿下了多张 L4 级自动驾驶测试牌 照以及商用车 AEB 和双预警的法规认证,充分展示了 DeepWay 自动驾驶实力。而 在落地场景方面,车辆成功覆盖多个真实运营场景。公司已启动中途干线运输、快 递快运分拨、集疏港等丰富落地场景的试运营。
DeepWay·深向星辰区别于传统主机厂油改电的技术方案,DeepWay 全新正向设计 研发的新能源平台,车身风阻系数仅 0.35。创新性采用了高能量密度的底部换电模 式,将电池与底盘完整的结合在一起,有效载货空间提升了 10.68 立方米,货厢容 积率提升 9.6%,实现一体化。在电池研发方面,DeepWay 与电池供应商联合研发, 将系统能量密度由 100Wh/kg 提升至 130Wh/kg。同时,车辆采用了分布式电驱动桥, 满载巡航时可将多个电机冗余使用,不但将能量利用率提高了 3%-5%,并且有效延 长了电驱桥的使用寿命。动力方面,采用 450 度磷酸铁锂电池组,满载 49 吨续航 可达 300 公里,满足干线物流需求。
2023 年 4 月,公司底部换电站正式在天津测试场亮相,首座商用车底部换电站宣告 正式建设完成,换电站建设有望在新能源重卡启动交付后加速布局。
3.4、 全路程:城市物流领跑者,推动轻卡换电模式
全路程旗下已拥有江淮换电轻卡、大运换电轻卡、上汽换电轻卡、吉利换电轻卡、 徐工换电轻卡、金旅换电面包车等六款核心换电产品,与菜鸟、京东等头部物流开 展国内换电物流车的全面运营。并计划推动标准模块化电池,适用更多品牌和车型, 助力新能源商用车适应各种运输场景需求。2022 年 8 月,全路程首批换电轻卡投入 实际运行,成功助力京东物流成为全国首家规模使用换电新能源车的物流企业。 2023 年 3 月,全路程&江淮汽车首批量换电轻卡圆满交付,成功助力菜鸟物流成为 全面规模使用换电新能源的物流企业。根据京东物流测算,通过新能源车整体换电 解决方案,预计可提升所在物流园区储能电量消纳比超 25%,减少投放车辆超 20%, 单车碳减排量可进一步提升超 15%,综合碳减排提升率超过 35%。相同的运行时间 里,一辆 4.2 米厢式货车的新能源运输车充满电需要数小时,而通过换电模式,同 样规格的新能源车仅需 5 分钟,有效解决新能源物流车辆的续航“焦虑”,在提升 车队运输效能的同时,通过换电模式还可进一步优化车队结构,有效降低运营成本。
4、 换电模式日趋成熟,产业龙头加速布局
4.1、 宁德时代:积极布局乘用车和重卡换电,覆盖全场景应用
4.1.1、 乘用车:成立 EVOGO,推出巧克力换电
2022 年 1 月 18 日,时代电服在线上举行首场发布会,发布换电服务品牌 EVOGO 及组合换电整体解决方案。时代电服是宁德时代全资子公司,致力于为用户提供便 捷可靠的移动电能解决方案和服务。组合换电整体解决方案由“换电块、快换站、 APP”三大产品共同构成。同时,时代电服总经理陈伟峰表示,将在 10 个城市首批 启动 EVOGO 换电服务。“巧克力换电块”是专门为实现共享换电而开发量产的电 池,具有小而高能,自由组合,极简设计三大特点。采用宁德时代最新 CTP 技术, “巧克力换电块”重量能量密度超过 160Wh/kg,体积能量密度超过 325Wh/L,单 块电池可以提供 200 公里左右的续航,并可以适配全球 80%已经上市以及未来 3 年 要上市的纯电平台开发的车型。消费者换电时可以任意选取一到多块电池,灵活匹 配不同里程的需求。此外,“巧克力换电块”采用无线 BMS 技术,外部只有高压正 负接口,大幅提高了插拔部件的可靠性。快换站具有占地小、流通快、容量大、全 气候四大特点。每一个标准站仅需三个停车位,单个电块换电约 1 分钟,站内可存 储 48 个换电块,确保用户时时都有满电的电块可以更换,无需长时等待。同时, 换电站还可提供适配不同地区气候环境条件的版本。截止 2023 年 1 季度末,“巧克 力换电块”已实现批量生产,并具备几千台车的服务网络能力。
2022 年 4 月 18 日, EVOGO 换电服务在厦门正式启动, 2022 年 6 月 18 日,宁德 时代 EVOGO 换电服务在安徽合肥正式启动,标志着合肥市成为全国第二座“小绿 环”城市,首批启动换电服务有三座快换站。2022 年 12 月,宁德时代官方宣布在 贵阳启动 4 座 EVOGO 换电站,贵阳也成为第三座“小绿环”城市。 宁德时代曾提出 8-12 万元价格区间车型的终极解决方案是巧克力换电,我们认为 其定位 8-12 万价位区间的汽车市场,是因为 8-12 万价格区间是国内乘用车销量最 高的价格段,根据乘联会数据,2018-2021 年期间,8-12 万元车型分别销售 758 万 辆、705 万辆、677 万辆、655 万辆,分别占当年乘用车总销量的 33.9%、34.1%、 35.1%和 32.5%。此外,8-12 万价格段既是纯电车型渗透率最低的价格段,2021 年 仅 12.0%;又是常规燃油车市场占有率最高的价格段,2021 年为 35.1%;宁德时代 定位 8-12 万价位区间的汽车市场,以巧克力电池换电配套相应车型,通过车电分离, 按需租电,可使新能源车(不含电池)首购成本低于燃油车,补能速度优于充电车 型,性价比显著。电池包标准化一直是换电模式面临的主要挑战,各车企出于技术 保密考虑,对电池标准化意愿较弱,尤其是规格尺寸方面;目前主要换电运营商均 未实现标准化,适用车型受限,无法为用户提供便捷服务,同时多种型号电池对换 电站运营造成了较大压力。宁德时代试图通过运营换电站,提供换电电池,进一步 加深与主机厂合作,凭借产能优势和技术优势带来的供应链强势地位统一不同车型 的换电标准,提高市场份额。
4.1.2、 商用车:推出 MTB 技术,新能源重卡份额第一
2022 年 12 月 6 日,福田汽车发布对外投资公告称,为匹配新能源业务市场竞争需 求,促进公司新能源业务发展,公司拟与宁德时代共同出资成立福田时代新能源科 技有限公司(暂定名,最终以市场监督管理部门核准为准),开展新能源电池经营性 租赁业务,共同开拓新能源场景运营市场,提升公司新能源业务的市场竞争力。合 资公司注册资本为 2 亿元人民币,公司与宁德时代各出资 1 亿元人民币,分别占比 50%,本次合资意味着双方在换电领域的合作进一步加深。早在 2020 年 7 月,北汽 福田就推出了换电重卡产品,并交付 20 辆换电重卡车辆给北京公铁绿链新能源股 份有限公司,本次交付开启了中国首个换电重卡商业化场景应用,其动力电池由宁 德时代供应。根据宁德时代官方微信号数据,每台换电重卡每年可以减少 140 吨二 氧化碳和 12.5 吨污染物排放,相当于 77 棵树的二氧化碳吸收量。燃油重卡百公里 油耗 40L,约合 240 元,而换电重卡百公里电耗仅 120kwh,约合 180 元,一万公里 节省近 6000 元。3-5 分钟即可完成换电,比加油还快。续航里程达 180km,满足矿 山砂石骨料运输工况需求。此外车电分离模式,初期投入减少,减轻运营负担;后 期持续创收,前景可观。
2022 年 9 月 17 日,历经一年多研发,宁德时代宣布其首创的 MTB(Module to Bracket) 技术将率先应用于国家电投启源芯动力换电项目。双碳背景下,重卡及工程机械电 动化是大势所趋。但是重卡及工程机械给电池的布置空间有限且多样化,复杂恶劣的 应用场景又进一步给电池系统带来严苛的挑战,阻碍了电动化快速发展。宁德时代的 MTB 技术,将模组直接集成到车辆支架/底盘,系统体积利用率提升 40%,独创的 U 形水冷系统攻克了散热难题,为换电重卡及工程机械电动化提速提供更优解。 MTB(Module to Bracket)技术较传统电池包+车架/底盘的成组方式体积利用率提升 40%,重量减轻 10%,增大车辆载货空间,提高载货重量。采用模块化设计,可自由 组合 140kwh-600kwh 带电量,覆盖多品类重卡主机产品,满足市场差异化需求。当 前,重卡/工程机械电动化已成为我国践行“双碳”承诺,推动绿色发展的重要方面。 宁德时代凭借技术先进和产品可靠赢得客户口碑,市场份额全球领先。此次宁德时 代首创 MTB 技术,以技术革新推动整车性能全面提升,支撑行业新旧动能高效转换。 宁德时代新一代 MTB 技术还可应用于底挂充换电重卡及工程机械上,为换电重卡及 工程机械提供绿色、高效、可持续的解决方案,助力商用市场全面电动化。根据 EVTank 数据,2022 年宁德时代以 80.5%的市场份额排名第一,其次分别为亿纬锂 能和盟固利,其市场份额分别为 9.4%和 3.8%。从主要配套电动重卡的锂电池企业 来看,整个行业处于宁德时代一家独大的市场格局。
4.1.3、 宁普时代(普洛斯):加码新能源商用车赛道,布局整车和换电业务
在双碳目标大背景下,新能源商用车因其零排放、能耗低的显著优势,已经在城市、 干线物流,以及港口、采矿、金属冶炼等场景实现规模化应用,获得了充分的产品 验证和市场认可。国内新能源商用车渗透率快速提升,新能源化和智能化已经成为 行业发展的必然趋势。普洛斯旗下私募股权投资机构隐山资本先后领投了新能源商 用车领军企业远程科技 Pre-A 轮及三一重卡 A 轮融资。2022 年 10 月,吉利新能源 商用车集团旗下品牌远程宣布完成 Pre-A 轮融资,融资金额超 3 亿美元,隐山资本 领投。2022 年 12 月,三一重卡宣布完成近 10 亿元人民币 A 轮融资,由隐山资本、 招商资本、国投招商联合领投。此外,隐山资本还重点投资布局了商用车自动驾驶 赛道的嬴彻科技、主线科技、友道智途,发挥生态体系优势,助力自动驾驶技术在 干线、港口、城市等物流场景下的商业化落地,加速行业发展。
普洛斯下属企业中国物流控股一一六号公司还与宁德时代新能源科技股份有限公司 与以及宁德市交通投资集团有限公司共同出资设立了宁普时代电池科技有限公司, 通过能源即服务(EaaS)解决方案扩大新能源的使用,促进物流和运输行业的可持 续发展。截至 2022 年底,宁普时代已投入运营 5 座重卡换电站,单个换电站的换 电服务能力超过 150 车次/天。2023 年 2 月,宁普时代与福建省海丝高速新能源科 技公司签署重卡换电项目合作协议。双方将充分发挥“高速+新能源”的资源融合 优势,开展电动重卡换电站的投资建设及运营管理。项目首期将以高速公路长乐和 洛阳江服务区为试点,投入运营 4 座电动重卡换电站,为往返宁德、厦门之间的电 动重卡提供及时补能服务,解决新能源重卡的“里程焦虑”、“补能焦虑”,打造福建高速公路新能源绿色物流专线。