換電模式萌芽，行業(yè)發(fā)展前景如何？

隨著新能源汽車保有量上升，新能源汽車充換電設(shè)施需求量同步增加。由于我國土地、電力資源相對緊張，我們認(rèn)為隨著車輛保有量繼續(xù)增加，換電模式有望成為對充電模式的良好補充，具備廣闊的中長期發(fā)展前景。

我們認(rèn)為換電模式具備以下三層含義：1)彌補充電模式補能效率的相對不足;2)車電分離降低購車成本，并實現(xiàn)電池統(tǒng)一管理，加強安全性，同時便于梯級利用和回收;3)當(dāng)新能源汽車保有量達(dá)到較高水平時，優(yōu)化電力、土地等資源利用方式。盡管初期建設(shè)成本較高，但換電模式良好的資源配置優(yōu)化功能使得其獲得國家政策支持，我們認(rèn)為其具備長期發(fā)展?jié)摿Α?/p>

摘要

換電設(shè)施是對充電設(shè)施的良好補充。截至3Q21期末，我國新能源汽車保有量約678萬輛，充電樁數(shù)量約222.3萬個，車樁比約1:3，處于全球領(lǐng)先水平。但考慮單次充電時長及土地、電力等資源限制，隨著新能源汽車保有量上升，我們認(rèn)為換電有望成為充電以外的重要補能方式。截至2021年10月，我國換電站建設(shè)數(shù)量為1,086座，仍處于初期階段。

換電模式具備更高補能效率并有助于資源分配，但短期受限于成本和標(biāo)準(zhǔn)問題。對消費者而言，換電能明顯加快補能效率，并能夠降低購車成本、享受電池升級等;對社會而言，換電模式有助于降低配電容量、協(xié)助電網(wǎng)調(diào)峰、加強土地集約利用和加強電池統(tǒng)一管理。然而，換電站初始建設(shè)成本較高，且當(dāng)前電池等標(biāo)準(zhǔn)不一對換電站運營效率提出了較大考驗。

早期換電實踐表明放量車型等為換電站建設(shè)前提，現(xiàn)階段我國實踐者主要針對高端車型和營運車型。早期Better Place因缺乏放量車型而難以為繼，特斯拉受制于法律不支持車電分離而商業(yè)模式受限。當(dāng)前我國政策端對換電模式表達(dá)支持，例如補貼前售價30萬元以上的新能源乘用車，僅換電車型可繼續(xù)獲得補貼。截至2021年10月，蔚來、奧動新能源分別建設(shè)有換電站609/370座，且產(chǎn)品已實現(xiàn)升級換代。蔚來規(guī)劃2025年全球建設(shè)4,000座換電站，國內(nèi)3,000座。奧動規(guī)劃2025年建設(shè)萬座換電站。

換電站盈利高度依賴于利用率，預(yù)計2025年穩(wěn)態(tài)需求量2.2-2.6萬座。結(jié)合換電站成本項，我們保守估計，日服務(wù)次數(shù)100次約為盈虧平衡點，超過160次則能夠獲得較好利潤。結(jié)合對換電車型保有量和換電頻率的估計，同時考慮換電站超前布局的特征，我們預(yù)計2025年我國換電站數(shù)量將達(dá)到2.2-2.6萬座，對應(yīng)市場規(guī)模約330-520億元。

風(fēng)險

換電站投資建設(shè)不及預(yù)期;新能源汽車銷量不及預(yù)期;政策法規(guī)變化。

正文

充換電設(shè)施現(xiàn)狀：快速增長，充電為主，換電模式萌芽

一、近幾年充電樁隨新能源汽車銷量快速增長

2H20以來新能源汽車銷量呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢。根據(jù)中汽協(xié)統(tǒng)計，1H20我國新能源汽車銷量同比下降約41%，而2020年7月起恢復(fù)正增長且增速呈現(xiàn)擴大趨勢，2H20銷量同比增長65%，2020全年銷量同比增長約10%。2021年我國新能源汽車銷量保持快速增長態(tài)勢，2021年1-10月累計銷量達(dá)到254.2萬輛，同比增長1.8倍。

伴隨新能源汽車銷量增長，充電設(shè)備保有量同步跟進(jìn)。根據(jù)中國電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進(jìn)聯(lián)盟(EVCIPA)統(tǒng)計，截至2021年10月，我國公共充電樁和私人充電樁保有量分別為106.2/119.1萬個，同比增加59%/43%，合計222.3萬個，同比增加50%。

圖表1：我國新能源汽車銷量

資料來源：中汽協(xié)，中金公司研究部

圖表2：我國公共+私人充電樁保有量

資料來源：EVCIPA，中金公司研究部

二、我國車樁比持續(xù)提升，水平已不低，但增長和改善潛力仍較大

從車樁比來看，2015年以來我國車樁比持續(xù)改善，在全球范圍內(nèi)保有量水平已不低。根據(jù)公安部統(tǒng)計，2015年底我國新能源汽車保有量為58.3萬輛，彼時充電樁保有量僅6.6萬個，車樁比約1：8.9。截至3Q21，我國新能源汽車保有量約678萬輛，車樁比已提升至約1：3.0。

從公共樁角度來看，扣除私人充電樁數(shù)量所對應(yīng)的新能源汽車保有量，分?jǐn)偟絾蝹€公共充電樁的新能源汽車數(shù)量由2015年的10.0降至3Q21的5.4。從國際對比來看，根據(jù)BloombergNEF和歐盟替代燃料研究所(EAFO)統(tǒng)計，從公共樁所對應(yīng)的車樁比來看，2020年美國為1：19.5，歐洲新能源汽車保有量前三大國家(德國、挪威、英國)分別約1：13/ 1：24:/1：13，車樁比水平均明顯低于我國。

考慮汽車銷量、充電時長等因素，我國充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)仍有較大提升和改善空間。盡管我國車樁比(公共樁)已達(dá)到全球領(lǐng)先水平，但我國充電基礎(chǔ)設(shè)施遠(yuǎn)未飽和。一方面，我國新能源汽車銷量仍處于快速增長態(tài)勢，中金汽車組預(yù)計2025/2030/2050年我國汽車銷量有望達(dá)2,241/2,419/2,621萬輛，新能源汽車滲透率分別有望達(dá)到30%/61%/90%，對應(yīng)新能源汽車銷量約672/1,476/2,359萬輛，進(jìn)而帶動新能源汽車保有量和充電需求持續(xù)較快上升;另一方面，較長的單次充電時長(不考慮排隊時間，慢充5-8小時，快充0.5-2小時，而加油或換電過程僅幾分鐘)使得充電樁的短時內(nèi)服務(wù)能力有限，難以應(yīng)對充電需求的“潮汐現(xiàn)象”(如節(jié)假日需求倍增導(dǎo)致排隊時間較長)。

此外，相較于國外，我國的人口密度較高，特別是大城市的中心城區(qū)土地等資源相對緊張，使得私人樁建設(shè)潛力受到土地、配電容量等因素的制約。

圖表3：截至3Q21我國車樁比約1：3

資料來源：公安部，EVCIPA，中金公司研究部。注：公共樁車樁比=(新能源汽車保有量-私人充電樁保有量)/公共充電樁保有量。

圖表4：2020年中美歐各國車樁比

資料來源：BloombergNEF，EAFO，中金公司研究部。注：僅考慮公共充電樁，不包括私人充電樁。

從提升補能效率來看，除了布局更多充電樁、提升充電樁充電速度外，換電有望成為新能源汽車的重要補能方式之一。顧名思義，換電即直接更換上充滿電的電池，而無需等待充電過程。不考慮排隊時長，換電過程本身僅需三分鐘，相較于充電具有較明顯的時間優(yōu)勢。

蔚來加快換電站布局，貢獻(xiàn)行業(yè)主要增量。根據(jù)EVCIPA統(tǒng)計，截至2021年10月，納入統(tǒng)計的三家換電運營商的換電站總量為1,086座，同比、較年初增加558/524座，從汽車保有量來看，單座換電站的平均服務(wù)車輛超過6,200輛，當(dāng)前換電站建設(shè)仍處于早期階段。

從地區(qū)分布來看，北京(237)、廣東(151)、浙江(103)、江蘇(78)、上海(75)數(shù)量較多，合計占59%。從運營商主體來看，目前換電站運營數(shù)量達(dá)到一定體量的企業(yè)較少，主要為蔚來汽車、奧動新能源、杭州伯坦，2021年10月?lián)Q電站數(shù)量分別為609/370/107座，較年初分別增加427/84/13座，增量主要來自蔚來。特別的，2021年6月以來，蔚來單月新增換電站數(shù)量從上半年的個位數(shù)快速增加至80-90臺。

圖表5：我國換電站數(shù)量

資料來源：EVCIPA，中金公司研究部。注：不含重卡換電

圖表6：換電站數(shù)量占比

資料來源：EVCIPA，中金公司研究部

充換電模式對比：換電效率更優(yōu)，但成本和標(biāo)準(zhǔn)受限

現(xiàn)階段充電和換電作為可行的補能方案，均尚未形成穩(wěn)定可靠、可盈利的商業(yè)模式，二者處于各自發(fā)展和探索階段。從發(fā)展現(xiàn)狀來看，換電模式的成熟度低于充電模式。

從優(yōu)劣勢對比來看，換電模式的主要受益為消費者，提高了消費者的使用體驗舒適度和降低初始購置成本，并且對于社會電力、電池、土地等資源分配和管理具有一定調(diào)節(jié)作用。從這個維度來看，在充電樁尤其是私人充電樁需求難以實現(xiàn)的情形下，換電站作為一項補充性補能方式，有其存在的價值和基礎(chǔ)。此外，考慮社會外部性，換電模式具備成為國家鼓勵和支持方向的良好條件。

同時，換電模式也具有相對明顯的弱勢或瓶頸，目前較為突出的兩項分別為高投入成本和現(xiàn)階段電池等各項標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一。

圖表7：換電模式的優(yōu)勢和劣勢

資料來源：中金公司研究部

一、換電優(yōu)勢：解決消費者充電痛點，提升社會資源利用率

換電模式興起的源頭即是解決或緩解充電速度慢的痛點，消費者是換電模式的直接受益者。具體來看：

縮短補能耗時：換電所需時長僅3-5分鐘，明顯優(yōu)于充電特別是慢充模式，而快充模式會導(dǎo)致電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)偏離常態(tài)進(jìn)而影響電池循環(huán)使用壽命，因此當(dāng)充電需求不緊急時，為了保護(hù)電池，車主一般會選擇慢充模式。從北京市2020年充電設(shè)施運營情況來看，除了在停留時間較長、充電需求不緊急的居住生活類和公共服務(wù)類場所外，其他場所中快充的功率利用率[1]高于慢充。從不同功率的充電設(shè)施來看，在15kW以上的充電設(shè)施中，功率越高，消費者使用偏好越強。當(dāng)換電站分布密度足夠大時，換電作為短時停車補能的重要補充方式，有助于緩解消費者的“里程焦慮”，提升電車在長途行駛場景中的可靠性。

降低購車價格：換電模式實現(xiàn)了“車電分離”(消費者可購買不含電池的車體，通過租賃或其他方式獲得電池)。例如2020年蔚來發(fā)布了BaaS(Battery as a service)商業(yè)服務(wù)，消費者可以以電池租賃的方式購買蔚來全系車型(支付電池月租費980元)，而購車價格一次性降低7萬元，降低了消費者初始購車壓力。此外，BaaS服務(wù)為“可充可換可升級”，換電模式下，消費者可免費享受后續(xù)的電池容量和性能升級，而無需額外購買新款電池。

其他：除上述兩項迫切而直接的益處外，對于消費者而言，由于省去了電池價值的評判問題，因此二手車保值率會相對上升;在專業(yè)化的電池統(tǒng)一管理模式下，電池的安全性、使用壽命會相對提升;對于部分因電力負(fù)荷不足或停車位不足而無法滿足私人樁安裝需求的小區(qū)而言，換電有望成為一項較為有效的補充。

圖表8：北京市主要場所快慢充使用偏好對比(2020)

資料來源：北京市城市管理委員會，中金公司研究部。注：縱軸代表功率利用率高低。

圖表9：北京市充電設(shè)施功率使用偏好(2020)

資料來源：北京市城市管理委員會，中金公司研究部

圖表10：蔚來汽車換電模式車輛購置價格更低

資料來源：蔚來汽車，中金公司研究部。注：首付按制造商建議零售價的15%，月供按2.99%費率，36個月計算。

對于社會資源配置角度而言，相較于充電模式，換電模式在配電容量、電網(wǎng)調(diào)峰、土地資源、電池管理等方面起到更好的調(diào)節(jié)作用：

降低配電容量：隨著新能源汽車保有量增加，部分地區(qū)特別是老舊小區(qū)出現(xiàn)了充電樁安裝難等問題。我國各地住宅小區(qū)對居民區(qū)的供電配置容量基本按照建筑面積大小劃定，如山東省為80㎡及以下每戶4kW，81-120㎡每戶6kW，120-150㎡每戶8kW，150㎡以上每戶12kW。一般的家用慢充充電樁功率為7kW(快充充電樁功率在30/60/120kW甚至更高)，相當(dāng)于一戶住宅的配電容量。而老舊小區(qū)早期設(shè)計配電容量時未考慮對新能源車充電樁的大量預(yù)留，因此當(dāng)小區(qū)內(nèi)已有充電樁數(shù)量達(dá)到一定程度時，會出現(xiàn)配電容量不足的現(xiàn)象，進(jìn)而限制新樁建設(shè)。解決這一問題，需要在早期設(shè)計階段預(yù)留更多容量，或?qū)π^(qū)進(jìn)行電力增容改造，但會延伸出費用支出和支出義務(wù)歸屬等問題。由此，隨著新能源汽車保有量和密度上升，私人樁建設(shè)瓶頸或逐漸顯現(xiàn)，特別是一些大城市已經(jīng)出現(xiàn)了類似矛盾，而此類場景需依托于公共樁建設(shè)或換電站建設(shè)來滿足相應(yīng)需求。例如從2020年北京市關(guān)于私人充電設(shè)施的輿情反饋來看[2]，在1,647條輿情中，民眾反映的主要是建設(shè)類問題(占85%)，建設(shè)類問題中86%為自用樁安裝難問題，約1,200條。

協(xié)助電網(wǎng)調(diào)峰：一般而言，晚間是新能源汽車充電高峰期。以北京市為例，上午4時起全市新能源汽車充電量開始逐漸上升，下午16時前后為一天中充電高峰期，前置于用車高峰期，同時也避開晚間高峰期電價。而北京市夏季下午16時-17時實施尖峰電價(我國實施分時電價制度，分為低谷、平段、高峰、尖峰四類，電價依次升高)，電度電價明顯高于平段和低谷。在換電模式下，換電站可充分利用夜間0時-7時的低谷電價對電池進(jìn)行充電，一定程度上達(dá)到削峰填谷的作用，同時可利用低電價降低補能成本。

土地集約利用：換電站如同加油站，除排隊時間外，車輛開入后基本不會額外花費時間停留。而充電站需要為每個樁位預(yù)留較大的土地面積，且車輛對車位的占用時長難以控制，例如2020年北京市關(guān)于公共類充電設(shè)施的輿情反映中，增設(shè)充電樁為第一大問題，其次即為油車或電車占位問題，占輿情總量的21%。以奧動新能源4.0換電站為例，單站占地面積約150㎡，最多可服務(wù)3,000輛車，折合每輛車占地面積0.05-0.5㎡。而當(dāng)使用充電樁，每輛車占用的土地面積為12㎡，明顯高于換電模式。由此，換電站對于城市特別是大城市的土地集約利用具有明顯幫助。

電池統(tǒng)一管理：換電模式下，電池由專業(yè)車企或第三方運營商進(jìn)行統(tǒng)一管理和監(jiān)測，能夠提升對電池安全性的管理和控制，同時便于電池的梯級利用和回收，例如在新能源汽車領(lǐng)域循環(huán)使用壽命或電池衰減達(dá)到一定程度時，電池可在儲能領(lǐng)域繼續(xù)使用。由此，對于電池資源的整合、調(diào)配和管理，換電模式有助于實現(xiàn)資源優(yōu)化配置，對社會存在正外部性。

圖表11：公共類充電設(shè)施輿情信息分類

資料來源：北京市城市管理委員會，中金公司研究部。注：為2020年北京市數(shù)據(jù)，共2,714條。

圖表12：私人類充電設(shè)施輿情信息分類

資料來源：北京市城市管理委員會，中金公司研究部。注：為2020年北京市數(shù)據(jù)，共1,647條。

圖表13：北京夏季一般工商業(yè)分時電價

資料來源：國家電網(wǎng)，中金公司研究部。注：橫軸代表時間，為0時至24時。

圖表14：北京新能源車冬夏季充電時段分布(2020)

資料來源：北京市城市管理委員會，中金公司研究部。注：橫軸代表時間，為0時至24時;縱軸高低代表充電量多少。

二、換電劣勢：建設(shè)成本高企，電池等標(biāo)準(zhǔn)難統(tǒng)一

現(xiàn)階段，換電模式的嘗試仍處于早期階段，且嘗試換電的車企仍在少數(shù)。相較于充電樁建設(shè)，換電站建設(shè)在成本、標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計等方面提出了相對嚴(yán)苛的要求，使得車企不敢輕易嘗試換電模式。具體來看：

建設(shè)成本較高：交流充電樁價格為幾千元，考慮安裝費用一般不到1萬元。直流充電樁的功率較大，保護(hù)性元器件數(shù)量更多，設(shè)備成本在幾萬元。而換電站硬件投入需200-300萬元，主要構(gòu)成包括換電機器人、電池倉、換電平臺等;人工方面，充電樁基本可以無人運營，現(xiàn)階段換電站存在人工運營費用(行業(yè)正向無人運營趨勢發(fā)展);此外，換電站需額外承擔(dān)較高的電池折舊或租賃成本。同時，考慮作為一項系統(tǒng)性的基礎(chǔ)設(shè)施，換電站需要適度超前布局，且僅當(dāng)布局密度達(dá)到一定程度時才具備現(xiàn)實意義。因此，換電模式下，車企或相關(guān)企業(yè)須承擔(dān)較高的前期投入費用。

多項標(biāo)準(zhǔn)不一：現(xiàn)階段，我國電池標(biāo)準(zhǔn)、接口標(biāo)準(zhǔn)等尚未統(tǒng)一，進(jìn)而不同品牌電池和車型難以共用換電站，而充電樁接口的統(tǒng)一性相對較高。對于電池標(biāo)準(zhǔn)而言，統(tǒng)一意味著失去差異化，可能喪失或削弱獲取超額利潤的機會。此外，不同品牌產(chǎn)品之間互用意味著搭載在電池基礎(chǔ)上的算法、數(shù)據(jù)等共享，涉及電池和車企的技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)，此在企業(yè)間尚不易達(dá)成共識。而當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)不一時，意味著不同品牌、不同型號車輛需要定制設(shè)計換電站，一方面增加了換電站的建設(shè)數(shù)量和成本，另一方面增加了換電站的設(shè)計時間和成本。根據(jù)我們的調(diào)研，行業(yè)中一些專業(yè)化的設(shè)備供應(yīng)商認(rèn)為，未來換電站建設(shè)或無法以統(tǒng)一化的加油站為模板，而是如4S店一般，對于車企而言，換電站或?qū)⑹遣町惢?、獨立化的建設(shè)方案。

設(shè)計要求較高：并非所有車型都支持換電模式，除了銷量達(dá)到一定規(guī)模的前提外，一些已經(jīng)開發(fā)好的車型可能因為兼容性、尺寸等種種原因而難以適用于換電模式。例如一些車型的電池與車體的一致性較差，同一款電池裝到另一輛同車型的汽車上時無法較好地正常使用。當(dāng)前蔚來、北汽等已成功試驗換電模式的車企均采用正向研發(fā)思路進(jìn)行換電車型研發(fā)，即在將換電作為基礎(chǔ)設(shè)想的前提下進(jìn)行車型設(shè)計和研發(fā)。而行業(yè)中一些嘗試采用改裝車實施換電路徑的做法均未能獲得較好成效。2020年7月，工信部副部長辛國斌表示，工信部下一步將繼續(xù)大力推進(jìn)充換電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，進(jìn)一步完善相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理政策，鼓勵企業(yè)根據(jù)使用場景研發(fā)換電模式車型[3]，顯示了國家對于換電模式的支持態(tài)度。2021年4月30日，國家標(biāo)準(zhǔn)委批準(zhǔn)發(fā)布了我國換電領(lǐng)域首個基礎(chǔ)通用國家標(biāo)準(zhǔn)《電動汽車換電安全要求》，自11月1日開始實施，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了可換電電動汽車所特有的安全要求、試驗方法和檢驗規(guī)則。

考慮換電模式的兩大核心缺陷，一定程度上，當(dāng)前換電模式更適合于營運車型及高端車型：

對于營運車型而言，由于車輛的使用頻率較高、持續(xù)和中長途行駛的需求場景較多，因此對于短時補能的需求較強;而對于主要進(jìn)行中短途行駛且路線相對固定的車主而言，夜間固定點位的慢充模式即可滿足絕大部分的補能需求。同時，對于營運車型而言，除補能需求量大以外，車型數(shù)量相對單一，使得換電站可以達(dá)到較高的使用率，進(jìn)而更容易跨過盈虧平衡點。例如截至1H21期末，北汽集團新能源汽車保有量接近60萬輛，奧動新能源與北汽集團合作建設(shè)針對純電動出租車的換電站。2021年9月，北汽推出了EU5快換版車型，根據(jù)北京市交通委下發(fā)的《2021年北京市純電動出租汽車推廣應(yīng)用工作方案》[4]，其將成為2021年北京市計劃新增和更新的1.72萬輛巡游出租汽車的升級車型。

對于高端車型而言，由于售價較高，因此換電站等成本增加項折合的額外費用率相對更低，車企對此類費用的承受力相對較高。例如，根據(jù)蔚來汽車測算，采用換電模式下，單臺車輛全生命周期的額外成本大概占車輛售價的1%-1.5%。而當(dāng)售價較低時，成本占比翻倍至5%-6%，幾乎侵蝕傳統(tǒng)車企常態(tài)化水平下的所有利潤。

發(fā)展歷程：國外提供早期經(jīng)驗，國內(nèi)市場雛形初現(xiàn)

一、早期嘗試：受制于市場銷量和政策法規(guī)

1、Better Place：最早進(jìn)行大規(guī)模換電商用化嘗試

Better Place是第一家進(jìn)行大規(guī)模換電實踐的企業(yè)。2007年以色列夏嘉曦(Shai Agassi)提出換電設(shè)想，成立了Better Place并嘗試尋找車企、政府等方的支持。盡管獲得了以色列政府的支持和超過7.5億美元的融資金額，但受制于成本高昂和盈利困難，2013年5月26日，Better Place宣布停止運營。

除了當(dāng)前仍然存在的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、車企對技術(shù)開放相對謹(jǐn)慎等問題，Better Place的失敗也與歷史的特殊階段有關(guān)：1)彼時新能源汽車市場未成熟，未能有爆款或放量車型，進(jìn)而換電站利用率不高，盈利困難。2008年Better Place與雷諾集團開展合作，承諾向雷諾訂單10萬輛FluenceZE電動車，但最終銷量不到2,000輛，導(dǎo)致Better Place大幅虧損;2)缺乏持續(xù)和強大的資金支持。彼時Better Place一座換電站成本高達(dá)百萬美元，因而前期投資規(guī)模巨大。同時由于換電站利用率低，企業(yè)缺乏穩(wěn)定現(xiàn)金流支持。除了雷諾外，也缺乏其他合作車企，進(jìn)而換電站商業(yè)模式難以跑通。

由此說明，在電池等標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的前提下，具有放量車型是建設(shè)換電站的必要前提。當(dāng)前具備規(guī)?；瘬Q電站的三家企業(yè)均具備放量車型，其中蔚來汽車主要針對其私人車主客戶，奧動新能源主要與北汽等合作針對出租車、網(wǎng)約車等營運車輛，杭州伯坦主要服務(wù)于網(wǎng)約車、物流車、出租車等營運車輛。

特斯拉：受制于法律規(guī)制等因素

2013年6月特斯拉發(fā)布93秒換電技術(shù)，但僅過2年，2015年特斯拉放棄換電模式，并回到超充站建設(shè)模式上來。特斯拉建設(shè)超充站的成本約25萬美元，單座換電站成本約50萬美元。但低使用率使得特斯拉換電站未能獲得良好成效，其商業(yè)模式受制于法律規(guī)范等限制。

收費較貴：特斯拉換電模式一次收費60-80美元(美國汽油加油通常單次20-30美元)，而其對消費者開發(fā)的超充為免費使用，后者使得車主能夠在20分鐘充滿一半電量。由此，換電對于特斯拉車主吸引力不足，換電站利用率偏低。

便捷性低：特斯拉的換電模式本質(zhì)上是“借”電，車主在特斯拉換電站換完電池后，需要返程時再回到服務(wù)中心重新裝回自己的原電池，否則車主需要支付電池差價(根據(jù)電池新舊)或快遞電池(自行支付快遞費用)，這與當(dāng)前蔚來等推行的真正意義上的換電存在明顯差異。其背后原因在于美國法律并不支持車電分離，因此更換原裝電池的車輛無法順暢地跨州運行。

對于車電分離的法律界定問題，目前國內(nèi)已得到初步解決。2019年6月由國家發(fā)改委、生態(tài)環(huán)境部、商務(wù)部印發(fā)的《推動重點消費品更新升級暢通資源循環(huán)利用實施方案(2019-2020年)》指出，“引導(dǎo)企業(yè)創(chuàng)新商業(yè)模式，推廣新能源汽車電池租賃等車電分離消費方式，降低購車成本”。2020年4月，財政部、工信部、科技部、發(fā)改委聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于完善新能源汽車推廣應(yīng)用財政補貼政策的通知》指出，新能源乘用車補貼前售價須在30萬元以下(含30萬元)，但換電模式車輛不受此規(guī)定限制，進(jìn)一步支持車電分離商業(yè)模式的發(fā)展。

早期電池和車必須搭配售賣，只能開具一張發(fā)票。2020年7月31日，蔚來開出了第一張車電分離購車發(fā)票，車主購買除電池外的其他車體部分，電池則賣給電池資產(chǎn)管理公司，這意味著車電分離商業(yè)模式在中國得以落地。

圖表15：國家部門關(guān)于新能源汽車換電推出的政策文件

資料來源：發(fā)改委、財政部、工信部等，中金公司研究部

二、中國實踐：營運車型和高端車型開啟換電嘗試

2021年10月28日，工信部發(fā)布《關(guān)于啟動新能源汽車換電模式應(yīng)用試點工作的通知》，擬在11座城市開展換電模式試點工作。其中，試點工作分為兩類，一類為綜合應(yīng)用類，覆蓋乘用車、商用車等領(lǐng)域，城市包括北京、重慶、長春、濟南、南京、合肥、武漢、三亞;另一類為重卡特色類，聚焦重型商用車領(lǐng)域，城市包括包頭、唐山、宜賓。政策預(yù)期目標(biāo)為推廣換電車輛超過10萬輛，建設(shè)換電站超過1,000座。

本次政策試點工作的目標(biāo)包括加強關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、加快換電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、促進(jìn)換電模式車輛應(yīng)用和打造充換電互補的良性發(fā)展生態(tài)。除上述目標(biāo)和相關(guān)政策、金融等支持外，政策還提到鼓勵新能源車用新能源電，一定程度上指向“光儲換電站”等新能源綜合利用形式。2017年北汽新能源曾提出“擎天柱計劃”，計劃投資100億元到2022年在全國范圍內(nèi)建設(shè)3,000座光儲換電站。目前來看，換電站建設(shè)進(jìn)度晚于計劃。2021年10月19日，蔚來與聯(lián)盛新能源簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，將由聯(lián)盛為蔚來在全國范圍內(nèi)的二代換電站投建安裝屋頂分布式光伏電站。而根據(jù)蔚來公布的規(guī)劃，到2025年在全國范圍內(nèi)建設(shè)的換電站將達(dá)到3,000座。

企業(yè)層面，十年前我國企業(yè)已開展早期換電嘗試。2005年奧動新能源即在蘭州設(shè)立首個充換電實驗站，2008-2010年陸續(xù)為北京奧運會、上海世博會、廣州亞運會提供換電運營服務(wù)。2010年國家電網(wǎng)加入“中國企業(yè)電動汽車產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”，次年確定了智能充換電運營模式的基本思路為“換電為主，插充為輔，集中充電，統(tǒng)一配送”。而彼時國內(nèi)大批量建設(shè)換電站的條件尚不成熟，因此相關(guān)計劃基本擱置。當(dāng)前已有三家企業(yè)批量化建設(shè)了換電站，分別是蔚來、奧動新能源和杭州伯坦，蔚來主要針對旗下高端車型私人用戶，奧動和伯坦主要面向營運車輛。

圖表16：開展換電模式試點工作的具體政策內(nèi)容

資料來源：《關(guān)于啟動新能源汽車換電模式應(yīng)用試點工作的通知》，中金公司研究部

三、蔚來汽車：定位于中高端車型的大批量換電服務(wù)

蔚來成立于2014年，產(chǎn)品定位中高端，目前已推出4款主力車型，分別是ES8、ES6、EC6、ET7。蔚來集團創(chuàng)始人李斌曾表示，2012年起其就將換電的商業(yè)模式和技術(shù)創(chuàng)新作為蔚來的發(fā)展的重要基點，因此，蔚來的車型均為換電模式下正向研發(fā)的車型，電池包的外尺寸能夠兼容品牌中的最小車型。同時，李斌認(rèn)為，換電模式的成功需要滿足4項先決條件：

1)可換電的車輛設(shè)計。包括電池包、車、BMS、換電站、云端服務(wù)等的設(shè)計;

2)建立換電運營服務(wù)體系。車企需要建立覆蓋面廣乃至覆蓋全國的換電網(wǎng)絡(luò)體系;

3)支持車電產(chǎn)權(quán)分離的政策。當(dāng)前政策已支持其實現(xiàn)，同時需要進(jìn)一步完善相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理政策;

4)獨立的電池資產(chǎn)公司完成運營。假設(shè)一輛車對應(yīng)一塊備用電池，價值8-9萬元，10萬輛車則對應(yīng)80-90億元的電池資產(chǎn)，需要第三方來完成電池資產(chǎn)的持有和運營。

目前蔚來已初步實現(xiàn)幾項前提條件。2020年8月蔚來正式發(fā)布基于車電分離的BaaS(Battery as a service)電池租用服務(wù)方案。車電分離模式下購車價格減少7萬元，對于70kW的電池包，每月電池租用服務(wù)費980元。2020年8月18日，蔚來、寧德時代、國泰君安、湖北省科技投資集團共同投資8億元成立武漢蔚能電池資產(chǎn)有限公司，四家公司各持股25%。此后武漢蔚能完成了幾輪增資擴股，其中山東威達(dá)增資1.5億元。截至2021年8月18日，蔚來、寧德時代、湖北投資集團、山東威達(dá)分別持股19.84%/10.91%/10.91%/8.18%。

換電站建設(shè)方面，蔚來已成為國內(nèi)運營換電站數(shù)量最多的企業(yè)，并加快換電站建設(shè)。2018年5月蔚來首座換電站投入運營。2021年4月5日，蔚來首次二代換電站落成。相較于一代換電站，二代換電站的電池容量從5塊提升至了13塊，換電站日服務(wù)能力從120次增加至312次。同時，二代換電站傳感器數(shù)量和算力明顯提升，支持自動泊車入站、車內(nèi)一鍵自助換電、自動調(diào)整車輛姿態(tài)等功能。截至2021年10月，蔚來換電站保有量中，二代站占67%。

根據(jù)EVCIPA數(shù)據(jù)，截至2021年10月，蔚來建成換電站609座(蔚來官方披露數(shù)據(jù)為598座，二者相對接近)，2021年1-10月貢獻(xiàn)了三家換電站建設(shè)企業(yè)(蔚來、奧動、伯坦)中81%的換電站增量，保有量市場份額由年初的32%快速提升至56%。同時，根據(jù)蔚來統(tǒng)計，隨著二代站投入和快速建設(shè)，蔚來換電站的車站比由2021年4月的606下降至10月的272，同時電區(qū)房(距離換電站3公里以內(nèi)的住宅)覆蓋率由年初的20%提升至10月的40%，蔚來目標(biāo)2025年電區(qū)房覆蓋率達(dá)到90%。

未來展望方面，2021年7月9日，蔚來發(fā)布了2025換電站布局計劃：

計劃2021年換電站保有量目標(biāo)為700座(2020年時訂立目標(biāo)為300座，后提升至500座，此次再度提升至700座);

2022-2025年，在中國市場每年新增600座換電站(若計劃實現(xiàn)，則2025年國內(nèi)換電站數(shù)量約3,100座);

至2025年底，全球換電站數(shù)量超過4,000座，其中國外市場換電站約1,000座。(2021年11月蔚來與殼牌簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，計劃到2025年雙方在中國共建100座換電站，2022年起計劃開始在歐洲進(jìn)行換電站建設(shè)、運營試點工作)。

圖表17：蔚來換電站建設(shè)數(shù)量及市場份額

資料來源：EVCIPA，中金公司研究部

圖表18：2021年蔚來換電站車站比和電區(qū)房覆蓋率

資料來源：蔚來汽車，中金公司研究部

四、北汽：與奧動新能源合作開展?fàn)I運車輛換電服務(wù)

2016年起，北汽新能源、奧動新能源與上海電巴開展合作，率先在北京開展換電建設(shè)和運營。2020年北汽新能源在北京、云南的純電出租車市場份額超過90%，并在北京、廈門、蘭州、廣州等地建設(shè)換電站。截至1Q21期末，北汽新能源已在19個城市累計建成255座換電站，運營186座，其中北京160座。

2020年12月，合作換電站已迭代至4.0版本，效率方面，從2.0換電站的全程5分鐘、換電100秒縮短至全程1分鐘、換電20秒;電池儲備量從3.0版本的28塊增加至60塊;日設(shè)計服務(wù)能力提升至400-500車次。

奧動新能源為我國最早開始探索換電技術(shù)的企業(yè)之一。2005年建設(shè)了世界第一個充換電實驗站，2016年成立奧動品牌，開始在北京為出租車等營運車輛提供換電站建設(shè)和運營服務(wù)。根據(jù)EVCIPA統(tǒng)計，截至2021年10月，奧動新能源換電站數(shù)量為370座，較年初、同比增加84/94座。2021年奧動新能源加快了資金、產(chǎn)能、外部合作等方面的步伐，具體來看：

資金方面：2021年9月奧動新能源完成B輪15億元融資，由廣州政府平臺基金和恩澤基金領(lǐng)投。奧動已累計獲得創(chuàng)始人、蔚來資本、北汽新能源等35億元投資(含B輪)。

產(chǎn)能方面：2021年11月，電巴新能源(奧動子公司)入駐上海、臨港產(chǎn)業(yè)區(qū)鉆石園，擬建設(shè)投資“集裝箱式乘用車充換電設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)基地”二期項目，設(shè)計年產(chǎn)能為1,000臺套，產(chǎn)值約15億元(單價合150萬元/臺套)。

車企合作方面：截至2021年10月，奧動新能源已經(jīng)與上汽、一汽、北汽、廣汽、長安、東風(fēng)、合眾等14家車企合作開發(fā)超過24款換電車型。2016年開展規(guī)劃化換電服務(wù)運營以來，換電車輛超過5萬輛，累計換電1,847萬次，換電運營里程超過26億公里。

能源集團合作方面：2021年4月，奧動與中石化開展戰(zhàn)略合作，將在全國超過3萬座中石化加油站布局換電站;11月8日，英國石油公司BP與奧動新能源簽署合資合作協(xié)議，擬在廣州完成合資公司試點項目，為廣州出租車、網(wǎng)約車和其他乘用車輛提供換電服務(wù)。

2021年5月，奧動新能源董事長蔡東青發(fā)布奧動5年發(fā)展規(guī)劃，目標(biāo)至2025年建設(shè)10,000座換電站(2020年11月20日廣州車展發(fā)布規(guī)劃為5,000座)，達(dá)到1,000萬輛以上的換電車輛服務(wù)能力(此前規(guī)劃為200萬輛)。

圖表19：奧動換電站建設(shè)數(shù)量及市場份額

資料來源：EVCIPA，中金公司研究部

圖表20：奧動新能源發(fā)展歷程

資料來源：奧動新能源，中金公司研究部

換電站盈利模型與穩(wěn)態(tài)需求測算

1、盈利模型：主要取決于利用率(日服務(wù)次數(shù))等

換電站的成本包括固定成本和變動成本，其中固定成本包括設(shè)備折舊、土地費用、電池費用、人工成本、維保費用等，變動成本主要為電費。

以奧動3.0換電站為例，其儲備電池為28塊，理論日服務(wù)能力為400次(考慮晝夜實際車流量和用車需求，一般情況下實際日服務(wù)能力可認(rèn)為是理論值的2/3)。

成本項：固定成本方面，假設(shè)土地折舊或土地租賃費用為30萬元/年，設(shè)備等(換電設(shè)備、電力增容、EPC工程等)投資折舊為30萬元/年，電池折舊或租賃費用為28萬元(每塊電池折舊1萬元/年)，人工、維保等費用50萬元/年;變動成本方面，按照工商業(yè)平段電價0.8元/度計算(峰段約1.2元/度，谷段約0.3元/度。隨著換電站運營算法優(yōu)化，有望通過調(diào)節(jié)充電節(jié)奏降低平均電價成本)。

收入項：單次換電電量為40度，換電價格約為1.75元/度。

利潤項：假設(shè)日服務(wù)次數(shù)達(dá)到實際峰值約250次，則對應(yīng)年收入約639萬元，總成本430萬元，年度利潤約209萬元，利潤率約32%，投資回收期約3年。

我們保守估計，日服務(wù)次數(shù)超過100次實現(xiàn)盈虧平衡，日服務(wù)次數(shù)超過160次才能實現(xiàn)較好利潤。在此測算模型中，當(dāng)日服務(wù)次數(shù)為100次即利用率為25%時，換電站年利潤為0。假設(shè)初始投資成本為600萬元，要實現(xiàn)10年收益IRR達(dá)到8%，則需要年利潤超過89萬元，對應(yīng)利用率約41%，對應(yīng)日服務(wù)次數(shù)超過160次。

圖表21：換電站盈利模型測算

資料來源：奧動新能源，中金公司研究部

圖表22：換電站盈利模型敏感性分析

資料來源：奧動新能源，中金公司研究部。注：假設(shè)初始投資額為600萬元。

二、穩(wěn)態(tài)乘用車換電站數(shù)量估算：主要取決于換電車型保有量和使用頻率

當(dāng)自上而下測算穩(wěn)態(tài)的乘用車換電站需求量時，我們主要考慮換電車輛保有量(與新能源乘用車保有量趨勢存在一致性)、車主周換電次數(shù)。而假設(shè)單體換電站的服務(wù)頻率為固定參數(shù)如100次/天(當(dāng)達(dá)到150次則能夠?qū)崿F(xiàn)較好盈利，我們預(yù)計2025年尚無法達(dá)成此條件)，主要由于當(dāng)用/換電總量一定時，日服務(wù)次數(shù)(利用率)與換電站數(shù)量成負(fù)相關(guān)系。而實際中，車企或其他企業(yè)考慮建設(shè)換電站數(shù)量時主要考慮車輛分布情況，換電站使用率為結(jié)果而非原因，并且換電站具有超前建設(shè)的特征，因此正常情況下隨著換電車型的保有量上升，相應(yīng)提前布局的換電站使用率呈現(xiàn)先低后高的態(tài)勢，換電站利用率并非影響換電站布局的先決參數(shù)。

換電車輛是換電站服務(wù)的潛在客群和存在的前提條件。當(dāng)前蔚來換電站以蔚來車型放量增長為前提，奧動換電站以合作的相關(guān)出租車等營運車輛逐漸更替至換電版本為前提。2018年至2021年11月，蔚來汽車?yán)塾嬩N量約15.5萬輛。截至2021年9月，北汽在全國19個城市投放換電車輛3.2萬輛，其中北京2萬輛。我們估計2021年全國換電車輛保有量在20-30萬輛左右。隨著蔚來汽車放量、其他私家車企研發(fā)換電車型、及營運車輛換電車型替換，我們預(yù)計2025年全國換電車輛保有量有望提升至約348萬輛。

周換電次數(shù)的變動性來自兩個因素，一方面是車主的使用習(xí)慣，包括用電總量、充換電設(shè)施選擇分配等，另一方面是私家車和營運車的結(jié)構(gòu)占比，當(dāng)營運車占比上升時，車主平均換電頻率將增加。根據(jù)清華大學(xué)2021年5月發(fā)布的《2021年中國一線城市出行平臺調(diào)研報告》，網(wǎng)約車司機平均每周出車6.5天，假設(shè)每1-1.5天換一次電，而私家車每周換電次數(shù)在1-2次，同時我們預(yù)計換電模式會率先在營運車輛端獲得批量化應(yīng)用，2025年換電車輛中營運車占比較大，由此我們估計車主平均周換電次數(shù)約4.2次。

中性預(yù)測下，我們假設(shè)：1)2025年新能源乘用車保有量約2,900萬輛，12%為換電車型，對應(yīng)保有量約348萬輛;2)車主平均每周換電4.2次;3)單座換電站使用頻率為100次/天。則中性預(yù)期2025年換電站穩(wěn)態(tài)需求量為2.1萬座。

此外，考慮2025年我國新能源汽車及換電車型銷量仍處于快速上升期，結(jié)合換電站超前布局的特征，我們認(rèn)為中性預(yù)期下，2025年我國換電站保有量有望達(dá)到2.2-2.6萬座?？紤]單座換電站設(shè)備價值量在150-200萬元，我們預(yù)計至2025年我國乘用車換電設(shè)備市場規(guī)模約330-520億元。

圖表23：乘用車換電站穩(wěn)態(tài)需求量預(yù)測敏感性分析

資料來源：中金公司研究部。換電車輛數(shù)量單位為百萬輛，周換電次數(shù)單位為次/周。

(圖片來源：veer圖庫)