朱萬(wàn)炫　王信銳

摘 要：電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行快速充電的方式之一就是采用換電模式，其具有建設(shè)速度快、自動(dòng)化程度高、集成度高、換電時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，可以大幅度降低消費(fèi)者對(duì)電動(dòng)汽車(chē)充電速度及續(xù)航里程方面的焦慮，并且“車(chē)電分離”的銷(xiāo)售模式可以減少消費(fèi)者的購(gòu)車(chē)成本，是未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行能量補(bǔ)給最為理想的方式。文章首先研究了目前電動(dòng)汽車(chē)換電模式在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況及趨勢(shì)，據(jù)此分析了換電模式運(yùn)行策略的影響因素，為電動(dòng)汽車(chē)換電模式運(yùn)行策略的市場(chǎng)應(yīng)用提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：換電模式 車(chē)電分離 能量補(bǔ)給 運(yùn)行策略

Analysis and Research on Operation Strategy of Electric Vehicle Power Exchange Mode

Zhu Wanxuan，Wang Xinrui

Abstract：One of the ways of rapid charging of electric vehicles is to adopt the power exchange mode， which has the advantages of fast construction speed， high degree of automation， high integration and short power exchange time. It can greatly reduce consumers' concerns about the charging speed and mileage of electric vehicles， and the sales mode of "separation of vehicle and electricity" can reduce consumers' car purchase cost， and is the most ideal way of energy supply for electric vehicles in the future. Firstly， this paper studies the current development situation and trend of electric vehicle power exchange mode at home and abroad， and analyzes the influencing factors of power exchange mode operation strategy， which provides a reference basis for the market application of electric vehicle power exchange mode operation strategy.

Key words：power exchange mode， vehicle power separation， energy supply， operation strategy

1 引言

過(guò)去幾年內(nèi)，我國(guó)的新能源汽車(chē)行業(yè)經(jīng)歷了非常快速的發(fā)展，正逐漸從萌芽期走向成長(zhǎng)期，其市場(chǎng)保有量在最近5年間增長(zhǎng)了9倍左右。由于我國(guó)始終堅(jiān)持新能源汽車(chē)純電驅(qū)動(dòng)的戰(zhàn)略方向，純電動(dòng)汽車(chē)的保有量占了較大比重，截止2021年6月底，我國(guó)新能源汽車(chē)市場(chǎng)保有量突破了603萬(wàn)輛，其中純電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)保有量約為493萬(wàn)輛，占比超過(guò)80%。同時(shí)國(guó)家與地方的支持政策逐漸形成體系，為新能源汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展提供過(guò)了極大的支持。新能源汽車(chē)行業(yè)正在改變延續(xù)百年之久的傳統(tǒng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)。電動(dòng)汽車(chē)的電能補(bǔ)充形式主要有2類(lèi)：充電模式和換電模式。充電模式需要車(chē)輛搭載電量比較充足的動(dòng)力電池，以保證電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程，充電模式存在充電時(shí)間長(zhǎng)、續(xù)航里程較短等缺點(diǎn)。換電模式是指電動(dòng)汽車(chē)在使用任意時(shí)間段，通過(guò)特定的換電設(shè)備快速更換動(dòng)力電池，保障其續(xù)航能力。換電模式具有補(bǔ)電便捷、工作高效等特點(diǎn)，將對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的市場(chǎng)推廣起到非常重要的作用。

2 換電模式的發(fā)展現(xiàn)狀

動(dòng)力電池是新能源汽車(chē)的“三大電”之一，也是電動(dòng)汽車(chē)結(jié)構(gòu)眾最重要的零部件，由于當(dāng)前充電樁的分布仍不能滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)的市場(chǎng)需求，并不能從根本上解決電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)使里程 問(wèn)題。因此，新能源汽車(chē)相關(guān)企業(yè)把目光轉(zhuǎn)向換電技術(shù)的研發(fā)，換電模式更加高效靈活，是未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)充電方式的主要發(fā)展方向。

2.1 國(guó)外換電模式的發(fā)展現(xiàn)狀

換電技術(shù)的發(fā)展開(kāi)始于本世紀(jì)初期，當(dāng)時(shí)新能源汽車(chē)相關(guān)企業(yè)行業(yè)還處于發(fā)展初期，電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程不盡人意，由于電池技術(shù)的發(fā)展較為緩慢，針對(duì)這種行業(yè)發(fā)展窘境，相關(guān)企業(yè)便開(kāi)始開(kāi)始研究換電模式的技術(shù)可能性。

2007年，Batter Place公司率先在以色列探索和推廣換電模式，成為世界上第一家電動(dòng)汽車(chē)換電模式的運(yùn)營(yíng)公司。該公司研發(fā)了一套比較完整的底盤(pán)換電技術(shù)，并將其進(jìn)行了商業(yè)化模式的推廣，為純電動(dòng)汽車(chē)客戶(hù)提換電服務(wù)，后又陸續(xù)與丹麥、加拿大、澳大利亞等國(guó)合作嘗試在電動(dòng)汽車(chē)上推廣和應(yīng)用。但由于換電模式對(duì)硬件成本投入較大，且當(dāng)時(shí)新能源汽車(chē)的發(fā)展尚不明朗，純電動(dòng)汽車(chē)數(shù)量極少，而換電模式與傳統(tǒng)燃油汽車(chē)在用戶(hù)端便利性、使用成本等方面相比沒(méi)有明顯優(yōu)勢(shì)，導(dǎo)致Better Place主營(yíng)的換電業(yè)務(wù)無(wú)法盈利，最終破產(chǎn)[2]。

2013年，美國(guó)特斯拉公司展示了其開(kāi)發(fā)的電動(dòng)汽車(chē)快速換電技術(shù)，將換電全過(guò)程時(shí)間縮短到90秒。從技術(shù)層面來(lái)講，特斯拉快速換電技術(shù)路線(xiàn)的基礎(chǔ)是基于Better Place的底盤(pán)換電技術(shù)模式，但在速度方面有了很大的提升。由于底盤(pán)換電模式不支持跨車(chē)系車(chē)型，且換電站存在建設(shè)成本較高、運(yùn)營(yíng)效率低等因素，導(dǎo)致特斯拉的換電模式的市場(chǎng)效果并不如意，所以特斯拉最終也放棄了研究換電模式。

2.2 國(guó)內(nèi)換電模式的發(fā)展現(xiàn)狀

在國(guó)外新能源汽車(chē)相關(guān)企業(yè)著手研發(fā)換電技術(shù)的同時(shí)，國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)也開(kāi)始積極發(fā)展和推進(jìn)換電模式。我國(guó)新能源汽車(chē)換電模式的發(fā)展歷程可分為三個(gè)階段，2006年至2012年為第一階段，由國(guó)家電網(wǎng)牽頭組織電動(dòng)汽車(chē)充換電設(shè)施的研發(fā)與實(shí)踐，國(guó)電電網(wǎng)確定了“充電為主，換電為輔，集中充電，統(tǒng)一配送”的運(yùn)營(yíng)模式，這表明國(guó)家電網(wǎng)的定位是以換電模式為主要研究方向。第二階段為2012年至2019年期間，由于新能源汽車(chē)市場(chǎng)的基礎(chǔ)較為薄弱，并且缺少相關(guān)政策扶持，換電模式發(fā)展情況并不理想，電動(dòng)汽車(chē)逐漸開(kāi)始轉(zhuǎn)向充電模式，延緩了換電模式的研究工作。2019年換電模式的發(fā)展進(jìn)入到了第三階段，隨著新能源汽車(chē)市場(chǎng)的不斷推廣，由于換電模式具有安全穩(wěn)定、快捷高效等優(yōu)點(diǎn)而重新回到大眾視野，從而進(jìn)入到充換電結(jié)合并行發(fā)展的階段。

國(guó)內(nèi)最早開(kāi)始謀劃和布局換電站建設(shè)的整車(chē)車(chē)企有北汽新能源和蔚來(lái)汽車(chē)，兩家公司都在努力打造換換電模式的產(chǎn)業(yè)鏈，并開(kāi)始探索和嘗試“車(chē)電分離”的商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式。但二者的市場(chǎng)側(cè)重點(diǎn)有所不同，北汽新能源主要針對(duì)電動(dòng)出租車(chē)領(lǐng)域，目前已在北京、廣州、廈門(mén)等19座城市累計(jì)投放換電車(chē)輛1.8萬(wàn)余輛。經(jīng)過(guò)多年的研究和探索，北汽已擁有智能換電技術(shù)的相關(guān)專(zhuān)利300余項(xiàng)，并參與多項(xiàng)國(guó)際及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的起草。目前，北汽新能源與奧動(dòng)等企業(yè)合作在全國(guó)范圍內(nèi)建立了187座換電站。

與北汽不同，蔚來(lái)汽車(chē)則更加重視對(duì)私領(lǐng)域的拓展，主要針對(duì)旗下的ES6和ES8兩款車(chē)型。2020年8月20日，蔚來(lái)汽車(chē)與寧德時(shí)代等共同合作成立了武漢蔚能電池資產(chǎn)有限公司，進(jìn)一步深入探索換電模式的應(yīng)用。并推出了電池租用服務(wù)BaaS（Battery as a service），通過(guò)電池租用模式緩解消費(fèi)者對(duì)電池質(zhì)量方面的焦慮。蔚來(lái)汽車(chē)十分重視換電技術(shù)的研究與實(shí)踐，在換電模式下的車(chē)身設(shè)計(jì)、電池包技術(shù)以及云服務(wù)等多個(gè)領(lǐng)域累計(jì)獲得1200余項(xiàng)專(zhuān)利，并且在全國(guó)59個(gè)城市范圍內(nèi)建設(shè)了141座換電站。

此外，哪吒汽車(chē)、吉利汽車(chē)、長(zhǎng)安新能源等整車(chē)企業(yè)也逐漸加入探索換電模式的大軍之中，寧德時(shí)代、伯坦科技等電池生產(chǎn)企業(yè)也積極開(kāi)展換電領(lǐng)域的相關(guān)合作。隨著換電技術(shù)的發(fā)展及相關(guān)政策的支持，將會(huì)有更多的上下游企業(yè)加入換電模式的探索和推廣，逐步形成一個(gè)完整的產(chǎn)業(yè)鏈。

3 運(yùn)行策略分析與研究

3.1 建設(shè)和完善國(guó)家換電標(biāo)準(zhǔn)體系

由于換電技術(shù)的研究起步較晚，同時(shí)又涉及專(zhuān)利與商業(yè)機(jī)密，相關(guān)企業(yè)基本都是自主研發(fā)、各自為戰(zhàn)。阻礙換電模式大力發(fā)展的重要因素之一就是尚未形成統(tǒng)一的換電標(biāo)準(zhǔn)，各汽車(chē)廠商所采用的電池和生產(chǎn)的車(chē)輛結(jié)構(gòu)有所不同。如果采用換電模式，勢(shì)必會(huì)提高其建設(shè)及運(yùn)營(yíng)成本，降低換電站的工作效率及收益。統(tǒng)一換電模式的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)雖然困難重重，但對(duì)新能源汽車(chē)行業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展有很大的促進(jìn)作用，也是電動(dòng)汽車(chē)換電模式步入成長(zhǎng)期的必經(jīng)之路，現(xiàn)目前市場(chǎng)已擁有同一換電方式下能夠?yàn)椴煌?guī)格的動(dòng)力電池進(jìn)行換電作業(yè)的換電站，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同品牌的車(chē)輛進(jìn)行換電服務(wù)。

2021年4月30日，由國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)批準(zhǔn)發(fā)布了GB/T 40032—2021《電動(dòng)汽車(chē)換電安全要求》，該標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)換電模式領(lǐng)域所制定的首個(gè)基礎(chǔ)通用類(lèi)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，填補(bǔ)了我國(guó)換電模式在標(biāo)準(zhǔn)方面的空白，同時(shí)也解決了發(fā)展過(guò)程中無(wú)標(biāo)準(zhǔn)可依的緊迫問(wèn)題，有助于引導(dǎo)相關(guān)企業(yè)對(duì)換電模式相應(yīng)產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)，支撐我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展?！峨妱?dòng)汽車(chē)換電安全要求》中提出了車(chē)載換電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，如圖2所示，也明確了換電車(chē)輛的整車(chē)安全要求、一般安全要求及系統(tǒng)部件安全要求，提升可換電新能源汽車(chē)的安全可靠性，該標(biāo)準(zhǔn)將于2021年11月1日起開(kāi)始實(shí)施。

目前，由于還沒(méi)有針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)換電設(shè)備和換電機(jī)構(gòu)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，換電模式的標(biāo)準(zhǔn)體系還沒(méi)有形成，各家不同車(chē)企所投資建設(shè)的換電站只為自家品牌車(chē)輛提供換電服務(wù)，要實(shí)現(xiàn)換電模式的市場(chǎng)普及還需要更多的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。但隨著政策的傾斜和技術(shù)的逐步發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)化的換電模式終將在不久的將來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.2 政策引導(dǎo)支持換電模式基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

自2021年以來(lái)，國(guó)家政策開(kāi)始關(guān)注換電模式的發(fā)展，兩會(huì)政府報(bào)告也特別提出要加大對(duì)電動(dòng)汽車(chē)充換電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備的建設(shè)與投入，換電站也以“新基建”的形式首次被寫(xiě)入政府工作報(bào)告，以促進(jìn)我國(guó)首個(gè)換電模式基礎(chǔ)通用國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布及應(yīng)用。

新能源汽車(chē)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展改變了汽車(chē)行業(yè)的現(xiàn)有狀況，推動(dòng)了我國(guó)汽車(chē)行業(yè)進(jìn)行大跨步的變革。新能源汽車(chē)“三大電”技術(shù)在不斷地發(fā)展與更新，同時(shí)充換電設(shè)施的生產(chǎn)與運(yùn)營(yíng)也必將在這場(chǎng)變革中發(fā)揮非常重要的作用。隨著我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量的不斷增長(zhǎng)，換電技術(shù)迎來(lái)了較快的發(fā)展，國(guó)內(nèi)累計(jì)所建設(shè)的換電站數(shù)量也在逐年增加，但由于換電站的建設(shè)對(duì)技術(shù)的要求較高，投資建設(shè)的成本較大，絕大多數(shù)的企業(yè)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)換電模式的發(fā)展仍然處于觀望狀態(tài)，支持換電模式的新能源汽車(chē)數(shù)量占比仍然偏低。而現(xiàn)有換電站數(shù)量與市場(chǎng)的換電需求之間嚴(yán)重不匹配，這種情況必定會(huì)影響消費(fèi)者對(duì)換電服務(wù)的滿(mǎn)意度，進(jìn)而影響到我國(guó)新能源汽車(chē)換電模式的進(jìn)一步發(fā)展。換電模式的市場(chǎng)推廣應(yīng)用離不開(kāi)換電站的建設(shè)及換電設(shè)備的投入，包括產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)、土地征用、基礎(chǔ)設(shè)施、電池庫(kù)存儲(chǔ)備等費(fèi)用，這對(duì)于企業(yè)的資金運(yùn)轉(zhuǎn)是個(gè)不小的挑戰(zhàn)，政府應(yīng)該逐漸結(jié)合當(dāng)?shù)靥攸c(diǎn)出臺(tái)更多相關(guān)政策引導(dǎo)和幫助“新基建”的建設(shè)，支持充換電商業(yè)的探索與創(chuàng)新，切實(shí)提升充換電保障能力。

3.3 推行“車(chē)電分離”商業(yè)營(yíng)銷(xiāo)模式

隨著國(guó)家政策對(duì)換電模式的支持以及新能源汽車(chē)市場(chǎng)保有量的增長(zhǎng)，換電模式將迎來(lái)屬于自己的成長(zhǎng)機(jī)遇。由于傳統(tǒng)新能源汽車(chē)的動(dòng)力電池固定在車(chē)輛底盤(pán)，目前動(dòng)力電池成本較高，技術(shù)還不成熟，若仍然采用整車(chē)銷(xiāo)售的模式將導(dǎo)致新能源汽車(chē)的產(chǎn)品吸引力后勁不足。換電模式可以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛和動(dòng)力電池分離，為車(chē)企提供了單獨(dú)銷(xiāo)售和租賃動(dòng)力電池的可能性。企業(yè)可根據(jù)這一獨(dú)有特性，采取“車(chē)電分離”的新型營(yíng)銷(xiāo)模式，即動(dòng)力電池與車(chē)輛分離，單獨(dú)進(jìn)行銷(xiāo)售和租賃，極大地緩解了消費(fèi)者購(gòu)車(chē)時(shí)的資金壓力?！败?chē)電分離”模式下的動(dòng)力電池將由廠家進(jìn)行統(tǒng)一的維護(hù)與管理，在一定程度上延長(zhǎng)了動(dòng)力電池的使用壽命，同時(shí)也降低了消費(fèi)者對(duì)動(dòng)力電池質(zhì)量方面的擔(dān)憂(yōu)以及對(duì)續(xù)航里程的焦慮，進(jìn)一步提升新能源汽車(chē)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。目前已有上萬(wàn)名消費(fèi)者享受到了“車(chē)電分離”模式帶來(lái)的便利和實(shí)惠，今后“車(chē)電分離”的商業(yè)模式將應(yīng)用到更多的換電車(chē)型上，讓更多的消費(fèi)者從中受益。

3.4 加強(qiáng)換電模式的市場(chǎng)推廣

由于當(dāng)前新能源汽車(chē)仍處于發(fā)展的初期階段，電動(dòng)汽車(chē)私人用戶(hù)規(guī)模較小，發(fā)展也較為分散，出租車(chē)、重卡運(yùn)輸公司營(yíng)運(yùn)行業(yè)由于運(yùn)行范圍集中而成為探索換電模式的主力軍，以滿(mǎn)足營(yíng)運(yùn)車(chē)輛的持續(xù)性要求，在對(duì)私領(lǐng)域，僅蔚來(lái)在為廣大私人車(chē)主提供換電服務(wù)。在政策的支持和鼓勵(lì)下，換電模式未來(lái)幾年將進(jìn)一步向私家車(chē)領(lǐng)域滲透，同時(shí)支持換電的新能源車(chē)型也將越來(lái)越多。截至2020年6月，我國(guó)新能源汽車(chē)市場(chǎng)保有量達(dá)417萬(wàn)輛，而支持換電功能的電動(dòng)汽車(chē)數(shù)量少于15萬(wàn)輛，占我國(guó)新能源汽車(chē)市場(chǎng)保有量不足4%。與充電模式相比差距還比較大?？偟膩?lái)說(shuō)，換電模式的普及率仍然偏低，發(fā)展較為緩慢。

4 結(jié)語(yǔ)

本文在深入研究分析國(guó)內(nèi)外換電模式的發(fā)展概況基礎(chǔ)之上，提出了一種換電模式的運(yùn)行策略，首先需要政企合作共同制定形成體系的相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為換電模式的市場(chǎng)運(yùn)行提供統(tǒng)一的理論參考依據(jù);其次換電模式發(fā)展的前提則應(yīng)該重點(diǎn)加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，可在原有充電站的基礎(chǔ)上進(jìn)行，在實(shí)現(xiàn)充換電結(jié)合的同時(shí)節(jié)約建設(shè)成本;然后貫徹實(shí)施“車(chē)電分離”的營(yíng)銷(xiāo)策略，提升換電車(chē)輛的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力;最后要致力于將換電模式逐漸從出租車(chē)等對(duì)公領(lǐng)域向私人領(lǐng)域推廣，增加換電模式在新能源電動(dòng)汽車(chē)的市場(chǎng)普及率。新能源汽車(chē)行業(yè)未來(lái)勢(shì)必仍然朝著電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化方向繼續(xù)快速發(fā)展，換電模式將會(huì)在新能源汽車(chē)發(fā)展的浪潮上揚(yáng)帆遠(yuǎn)航，為實(shí)現(xiàn)我國(guó)“碳中和”的偉大目標(biāo)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

基金項(xiàng)目：2021年度貴州省理論創(chuàng)新課題（聯(lián)合項(xiàng)目），政策導(dǎo)向下的純電動(dòng)車(chē)換電模式及運(yùn)行策略研究——以遵義市出租車(chē)市場(chǎng)為例（編號(hào)：GZLCLH-2021-372）。

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