張寧

（中汽研（天津）汽車(chē)信息咨詢(xún)有限公司，天津300300）

主題詞：電動(dòng)汽車(chē) 換電 產(chǎn)業(yè)鏈 經(jīng)濟(jì)性

0 前言

自2008年起，我國(guó)就已經(jīng)開(kāi)始在純電動(dòng)客車(chē)領(lǐng)域開(kāi)展換電模式的推廣，但受限當(dāng)時(shí)政策環(huán)境、技術(shù)水平、成本因素和市場(chǎng)規(guī)模，換電模式并沒(méi)有大規(guī)模推廣[1]。隨著換電技術(shù)進(jìn)步、換電站建設(shè)成本降低、換電標(biāo)準(zhǔn)不斷完善，以北汽新能源、力帆、蔚來(lái)汽車(chē)等為代表的企業(yè)開(kāi)始加大換電模式的研究和推廣。中國(guó)新能源汽車(chē)的能源補(bǔ)給方式正逐漸由充電為主轉(zhuǎn)變?yōu)槌鋼Q并舉，換電模式成為充電模式的重要補(bǔ)充，是后補(bǔ)貼時(shí)代推動(dòng)我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的創(chuàng)新商業(yè)模式之一[2]。

1 換電模式的發(fā)展概述

1.1 純電動(dòng)汽車(chē)補(bǔ)能方式

目前，純電動(dòng)汽車(chē)主要有交流慢充、直流快充和換電3種補(bǔ)能方式[3]，詳細(xì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

(1)交流慢充需6～8 h；

(2)快充一般為大功率直流充電，0.5 h可以充滿(mǎn)電池80%容量;

(3)超過(guò)80%后，為保護(hù)電池安全，充電電流需要變小，充到100%的時(shí)間將較長(zhǎng)。

相比交流慢充和直流快充，換電模式具有以下3個(gè)優(yōu)勢(shì)[4]：

(1)運(yùn)營(yíng)效率高，普通換電站換電僅需3 min，加上車(chē)輛進(jìn)出時(shí)間，全流程大概需5 min，換電站單日換電次數(shù)超過(guò)200次，補(bǔ)能效率接近加油站。

(2)降低用戶(hù)購(gòu)車(chē)成本，換電模式車(chē)電價(jià)值分離，換電網(wǎng)絡(luò)代替消費(fèi)者承擔(dān)動(dòng)力電池成本，有效地降低了用戶(hù)購(gòu)車(chē)門(mén)檻。

(3)提高動(dòng)力電池全生命周期價(jià)值，換電模式下，動(dòng)力電池統(tǒng)一充電，統(tǒng)一維護(hù)，可以增加電池循環(huán)壽命，同時(shí)，換電模式可控制電池回收渠道，為動(dòng)力電池梯次利用和再生利用奠定基礎(chǔ)[5]。

表1 充換電模式的參數(shù)對(duì)比和優(yōu)劣勢(shì)分析

1.2 換電模式技術(shù)路線

換電模式可以分為整包換電和分箱換電2種技術(shù)路線，核心區(qū)別是電池包的標(biāo)準(zhǔn)。

現(xiàn)階段，主流的車(chē)企多采用整包換電，原因現(xiàn)有車(chē)輛的電池規(guī)格不用做調(diào)整，在原電池包基礎(chǔ)上進(jìn)行換電升級(jí)，流程簡(jiǎn)單，成本較低。蔚來(lái)、北汽新能源、一汽、長(zhǎng)安等企業(yè)均采用整包換電，由于整包換電電池包尺寸較大，該模式只能使用全自動(dòng)換電站[6]。

分箱換電是將大尺寸電池包更換為3～4個(gè)小尺寸電池包，每個(gè)小尺寸電池包有固定的規(guī)格，串聯(lián)后放電，為車(chē)輛提供動(dòng)力。分箱換電的優(yōu)勢(shì)是小電池包容量小，易于移動(dòng)，可以使用微型、中小型、半自動(dòng)和全自動(dòng)4種換電站，目前伯坦科技、時(shí)空電動(dòng)等企業(yè)采用分箱換電[7]。

2 換電模式產(chǎn)業(yè)鏈

2.1 換電模式參與主體

換電模式的產(chǎn)業(yè)鏈和充電模式相似，電流的起點(diǎn)是電網(wǎng)，終端是用戶(hù)，中間包括換電站建設(shè)和換電站運(yùn)營(yíng)2個(gè)環(huán)節(jié)（圖1）。換電站建設(shè)環(huán)節(jié)主要包括零部件供應(yīng)商和技術(shù)供應(yīng)商，零部件供應(yīng)商主要提供換電站的零部件建設(shè)，如山東威達(dá)；運(yùn)營(yíng)商主要提供換電的技術(shù)解決方案，包括車(chē)輛的改造以及換電站的技術(shù)改造，如伯坦科技。

換電站運(yùn)營(yíng)環(huán)節(jié)主要包括：換電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和電池資產(chǎn)管理公司，換電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商主要負(fù)責(zé)換電網(wǎng)絡(luò)的日常運(yùn)營(yíng)，電池資產(chǎn)管理公司主要承擔(dān)電池資產(chǎn)，一般由車(chē)企、電池企業(yè)和電網(wǎng)組成[8]。

圖1 換電模式產(chǎn)業(yè)鏈組成和分工

2.2 換電模式參與方利好

換電模式的本質(zhì)是挖掘動(dòng)力電池全生命周期價(jià)值，實(shí)現(xiàn)企業(yè)和消費(fèi)者利益再分配。換電模式對(duì)于車(chē)企、電池企業(yè)、電網(wǎng)、消費(fèi)者和政府的多方參與者都大有好處。

（1）車(chē)企：根據(jù)換電推出多種銷(xiāo)售方案，促進(jìn)銷(xiāo)售，方便電池監(jiān)控，減少電池故障產(chǎn)生的召回問(wèn)題。

（2）電池企業(yè)：增加電池用量，便于對(duì)電池進(jìn)行梯次利用和回收利用。

（3）電網(wǎng)：增加售電量，降低電網(wǎng)負(fù)荷不均的風(fēng)險(xiǎn)。

（4）消費(fèi)者：降低購(gòu)車(chē)初始成本、減少充電時(shí)間、解決充電樁不夠問(wèn)題、緩解里程焦慮。

（5）政府：在土地利用率、電網(wǎng)管理、電池管理的多方面均有較好的社會(huì)效益，便于管理。

3 換電模式經(jīng)濟(jì)性測(cè)算

3.1 經(jīng)濟(jì)敏感性分析模型

3.1.1 敏感性模型基本概念

敏感性分析法是指從眾多不確定性因素中，找出對(duì)投資項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)有重要影響的敏感性因素，并分析、測(cè)算其對(duì)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)的影響程度和敏感性程度，進(jìn)而判斷項(xiàng)目承受風(fēng)險(xiǎn)能力的一種不確定性分析方法，把所有其它不確定因素保持在基準(zhǔn)值的條件下，考察項(xiàng)目中每項(xiàng)要素的不確定性對(duì)目標(biāo)產(chǎn)生多大程度的影響。根據(jù)不確定性因素每次變動(dòng)數(shù)目的多少，敏感性分析法可以分為單因素敏感性分析法和多因素敏感性分析法，單因素敏感性分析在計(jì)算特定不確定因素對(duì)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益影響時(shí)，須假定其它因素不變，實(shí)際上這種假定很難成立，故采用不多。

多因素敏感性分析法是指在假定其它不確定性因素不變條件下，計(jì)算分析2種或2種以上不確定性因素同時(shí)發(fā)生變動(dòng)，對(duì)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益值的影響程度，確定敏感性因素及其極限值。多因素敏感性分析一般是在單因素敏感性分析基礎(chǔ)進(jìn)行，且分析的基本原理與單因素敏感性分析大體相同，但需要注意的是，多因素敏感性分析須進(jìn)一步假定同時(shí)變動(dòng)的幾個(gè)因素都是相互獨(dú)立的，且各因素發(fā)生變化的概率相同[9]。

3.1.2 敏感性模型分析步驟

（1）確定敏感性分析指標(biāo)

敏感性分析的對(duì)象是具體技術(shù)方案及其反映的經(jīng)濟(jì)效益。因此，技術(shù)方案的某些經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)，例如：息稅前利潤(rùn)、投資回收期、投資收益率、凈現(xiàn)值、內(nèi)部收益率，都可以作為敏感性分析指標(biāo)，本文敏感性分析目標(biāo)為內(nèi)部收益率，縮寫(xiě)為IRR。

（2）計(jì)算該技術(shù)方案的目標(biāo)值

一般將在正常狀態(tài)下的經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)值，作為目標(biāo)值，本文主要目標(biāo)值為IRR=10%。

（3）選取不確定因素

在進(jìn)行敏感性分析時(shí)，并不需要對(duì)所有的不確定因素都考慮和計(jì)算，而應(yīng)視方案的具體情況選取幾個(gè)變化可能性較大，并對(duì)經(jīng)效益目標(biāo)值影響作用較大的因素，本文主要影響因素為服務(wù)費(fèi)和車(chē)輛單日行駛里程。

（4）計(jì)算不確定因素變動(dòng)時(shí)對(duì)分析指標(biāo)的影響程度

若進(jìn)行單因素敏感性分析時(shí)，則要在固定其它因素的條件下，變動(dòng)其中一個(gè)不確定因素；然后，再變動(dòng)另一個(gè)因素（仍然保持其它因素不變），以此求出某個(gè)不確定因素本身對(duì)方案效益指標(biāo)目標(biāo)值的影響程度。

3.2 換電項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性測(cè)算和敏感性分析

3.2.1 整車(chē)和電池基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

測(cè)算用的整車(chē)和電池基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 整車(chē)和電池基本數(shù)據(jù)

（1）項(xiàng)目測(cè)算以A級(jí)車(chē)作為標(biāo)準(zhǔn)車(chē)型，燃油車(chē)整車(chē)銷(xiāo)售價(jià)為14萬(wàn)元，整車(chē)電耗為15 kW·h/100 km;

（2）動(dòng)力電池容量采用主流A級(jí)純電動(dòng)車(chē)容量60 kW，電池類(lèi)型為三元鋰離子電池，循環(huán)壽命1 000次，單車(chē)電池包成本為6萬(wàn)元。

3.2.2 換電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

在經(jīng)濟(jì)性測(cè)算模型中，換電網(wǎng)絡(luò)以單個(gè)城市為基本單位，模型以二線城市為例（表3）：

表3 換電網(wǎng)絡(luò)基本數(shù)據(jù)

（1）根據(jù)用戶(hù)調(diào)研的數(shù)據(jù)，換電站的平均距離最遠(yuǎn)控制在6 km，在720 km2的二線城市中（直徑30 km），至少需要20個(gè)換電站（平均每36 km2一個(gè)換電站），才能保證城市換電便利性。

（2）單站單日服務(wù)車(chē)輛次數(shù)為200次，20個(gè)換電站可以滿(mǎn)足3 000臺(tái)車(chē)的日常運(yùn)營(yíng)。

3.2.3 IRR關(guān)鍵因素設(shè)定

在經(jīng)濟(jì)性測(cè)算模型中，換電網(wǎng)絡(luò)以單個(gè)城市為基本單位，模型以二線城市為例，主要參數(shù)見(jiàn)表4。

表4 IRR關(guān)鍵因素設(shè)定

3.3 IRR測(cè)算結(jié)果和敏感性分析

根據(jù)IRR測(cè)算結(jié)果得知，電費(fèi)收入和讓利用戶(hù)幅度是影響換電網(wǎng)絡(luò)IRR的主要因素，將2個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整（表5），在個(gè)人用戶(hù)與企業(yè)用戶(hù)方面可得到如下敏感度，總結(jié)如下：

（1）C端場(chǎng)景：用戶(hù)單日行駛里程較少，即使收取用戶(hù)服務(wù)費(fèi)，企業(yè)也難以盈利，在現(xiàn)有模型下，不賺錢(qián)，投入越大，虧損越大，尚無(wú)企業(yè)運(yùn)用該模式。

（2）B端場(chǎng)景：用戶(hù)單日行駛里程較多，即使不收取用戶(hù)服務(wù)費(fèi)，IRR也能維持在10%左右，當(dāng)前的主流模式。

表5 換電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部收益率隨用戶(hù)日均行駛里程和服務(wù)費(fèi)的敏感性分析 %

4 問(wèn)題與解決方案

綜上財(cái)務(wù)分析及實(shí)地調(diào)查，認(rèn)為換電模式當(dāng)前仍然存在6大核心問(wèn)題，但也有相應(yīng)的解決方案：

（1）財(cái)務(wù)問(wèn)題，電池成本高，投資大，企業(yè)要面對(duì)較高的財(cái)務(wù)壓力，只有規(guī)模化的運(yùn)營(yíng)，單個(gè)城市換電網(wǎng)絡(luò)的IRR才能達(dá)到一定的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

（2）運(yùn)營(yíng)問(wèn)題，相關(guān)運(yùn)營(yíng)參數(shù)直接影響IRR，企業(yè)要探索精細(xì)化的運(yùn)營(yíng)，應(yīng)用數(shù)據(jù)平臺(tái)的應(yīng)用數(shù)據(jù)平臺(tái)解決以上問(wèn)題。

（3）電池標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，短期內(nèi)車(chē)企之間很難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的電池標(biāo)準(zhǔn)化，未來(lái)車(chē)企可以在企業(yè)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)2～3個(gè)車(chē)型的電池互換，車(chē)企之間推動(dòng)1～2個(gè)車(chē)型的電池互換。

（4）電網(wǎng)協(xié)同問(wèn)題，換電站的電容要和當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)協(xié)同發(fā)展，換電網(wǎng)絡(luò)要拿到當(dāng)?shù)剌^低的電價(jià)和土地資金，企業(yè)須在地方有較強(qiáng)的資源整合能力。

（5）用戶(hù)接受度，用戶(hù)是把換電池當(dāng)做加油還是換發(fā)動(dòng)機(jī)，用戶(hù)能否按照協(xié)議來(lái)用車(chē)都是現(xiàn)階段需要解決的問(wèn)題，提高用戶(hù)體驗(yàn)是解決該問(wèn)題的有效辦法。

（6）潛在風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，如果電池技術(shù)和充電技術(shù)的升級(jí)超預(yù)期，會(huì)在一定程度上影響換電模式的推廣。

不管未來(lái)場(chǎng)景如何，換電模式將長(zhǎng)期存在，建議在標(biāo)準(zhǔn)端實(shí)現(xiàn)車(chē)端換電電池包的通用性，以及換電站設(shè)施的共享，在政策端對(duì)車(chē)電分離的商業(yè)模式給予適當(dāng)?shù)墓膭?lì)。