从换电产业链及市场空间来看,新能源汽车换电模式走得通吗?

番茄爱车 2022-08-25

新能源汽车汽车电池

4827 字丨阅读本文需 12 分钟

新能源汽车换电是一种新能源汽车快速补电方式。国家对于新能源汽车换电出台了多项支持政策,相关企业也都加快了换电规划布局,多方势力的持续助力让国内新能源汽车换电赛道不断升温,已成蓄势待发之姿,而这或许就是新能源汽车发展的下一个新赛道。

截至今年上半年,我国新能源汽车保有量已突破1000万辆。换电已成为新能源汽车行业补能方式新赛道。《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》指出,加快充换电基础设施建设,鼓励开展换电模式应用。

一、新能源汽车换电路径模式观察

新能源汽车的技术路线丰富多样,增程式汽车、氢燃料电池等技术路线是否值得推广均引发行业内外的讨论,换电模式也不例外。

当前很多新能源车企瞄准高压快充技术。招商证券的相关报告指出,充电补能体验正无限接近燃油车的加油。有观点认为,随着电池续航能力提升、快充技术的突破以及充电设施的普及,换电的应用场景将面临局限性,换电模式的最大优势“快捷”也将变得没那么明显。

瑞银中国汽车行业研究主管巩旻表示,换电需要企业在换电站建设、人员值守、维护等方面投入很高,作为新能源汽车的一种技术路线,需要市场的进一步验证。从全球范围看,早在2010年前后,以色列的一家公司就尝试推广换电模式,但以失败告终。

但一些业内人士认为,换电除了在补能效率上具有优势外,还可以调节电网电力,换电站成为城市分布式储能单元,有利于“双碳”目标的实现。

传统的能源供应企业,也在“双碳”目标下寻求转型升级。2021年4月,中国石化分别与奥动新能源、蔚来汽车签署战略合作协议,推动资源共享,促进互利共赢;中国石化宣布,“十四五”期间将规划布局5000座充换电站。今年7月20日,中国石化首座重卡换电站——百家旺综合加能站在四川宜宾建成投用。

协鑫能科首席技术官李玉军表示,目前不论是充电还是换电,抑或是氢能源汽车,“现在很难说谁是未来驾驶领域唯一的终极形态,我认为几种模式完全可以互为补充,在不同的应用场景发挥各自的特长”。

二、换电亟需解决的问题

无论是重点建设换电站的整车企业,还是尝试布局换电的能源供应企业,都提到了推广换电亟需解决的问题。

——不同企业的电池标准、换电站标准不统一,容易造成重复建设和使用低效率。多名受访者均认为,该问题对行业发展的阻碍较大,建议由工信部等主管部门或行业协会牵头制定统一标准,可以保留两三种制式,参考电子产品接口。宁德时代旗下的时代电服总经理陈伟峰表示,作为电池供应商,我们已推出适用于各种车型的模块化电池,尝试在电池尺寸和接口等方面实现换电块的通用化标准化。

——换电站土地资源稀缺,广泛布局有难度。邓忠远表示,工信部在2021年10月就已经明确了北京、南京、武汉、三亚、合肥等作为换电模式应用试点城市。但是从全国范围来看,一方面,城市可用于建设换电站的土地资源稀缺,土地租赁费用居高不下,核心商圈成本尤其高;另一方面,人们对换电站的属性认知不统一,一些地方在对换电站建设的审批上仍有各种顾虑。

——换电车辆需要对应的保险、金融产品再造。李玉军说:“换电模式下,车电分离,汽车金融产品需要重新界定其价值,车险和电池险也要分开设计。这些产品需要跟上行业变化,以消除消费者的顾虑。

三、换电产业链及市场空间测算

1. 换电站成本构成

换电站产品趋于标准化、定制化。这里我们以瀚川智能换电站为例进行拆分,目前 其换电站产品在 150 万元到 350 万元之间,主要成本集中在机器人换电平台和电池 周转仓分别约占成本的 30%和 20%。现有主流换电站外壳已经实现模块化采用分块 结构设计。充配电系统约占总成本的 15%,主要系站内的充配电装置和站控系统提 供云平台服务管理。剩余 15%的成本主要是站内消防和监控设施的安装。

AGV/RGV 平台可实现无损升级。换电平台的约柔性化则其兼容性越强,同时成本 也会上升。现有换电站产品只需更换 AGV/RGV 机器人就可以实现无损升级兼容更 多的新车型。

目前换电设备上游制造商中,博众精工制定了机器人领域国际标准 1 项,国家标准 13 项,行业标准 4项在此领域具备较强竞争力;科大智能在 AGV 工 业领域产线出货量居行业前三,为是国内少数拥有自主知识产权的机器人产品提供 商和智能运维方案解决商,目前其换电站产品已迭代至第五代。 换电站带动锂电需求增量,宁德时代包揽“高端”市场。换电车型不同于充电汽车, 其车电比例大于 1:1,换电站需要对电池进行冗余储备,带动了动力电池需求。

工 信部发布的 2022 年前 4批新能源推荐车型中换电车型有 78 款,占比约 9.74%。最 新第四批 60 款新能源乘用车中,宁德时代配套电池 16款占据第一且多为上汽、理 想汽车等高端车型。商用车方面,根据 GGII 数据显示,2021 年 1-11 月我国新能源 重卡的装机电池约 85%由宁德时代提供。

2. 换电站产业链

产业链分工明确,市场迎来快速增量。上游以设备制造商和动力电池供应商为主, 主要代表为山东威达、科大智能、瀚川智能和博众精工,历经数次技术迭代各厂商 均可提供成整套换电站设备;中游以换电运营商和电池银行为主,换电运营商联合 主机厂、电池厂和设备制造商共同研发换电站和换电车型打通产业链并为下游客户 提供换电服务;下游客户目前私家消费领域以蔚来为主并已经建立超过 900 座的换 电网络,规模较大。商用 B 端以网约车、工程车和物流为主虽然目前规模较小,但 其商业化性质在换电初期较易形成规模化,我们认为短期内换电行业的增长点在商 用 B 端。

上游制造商产能扩建加速,看好中下游市场需求。上游主要设备厂现有年产能都在 1000 套左右,其中瀚川智能和博众精工都在今年 4 月通过定增准备投入约 7 亿元用 于换电站产能的扩建。瀚川智能预计 2023、2024 年的产能可达到 5000 套/年。产能 扩建属于中长期规化,上游龙头的产能扩建肯定了中下游市场未来长期的需求增加。 核心零部件自供率带动毛利率,快速交付能力或成主要竞争力。

各家厂商的毛利率 差异主要来源于核心零部件的自供率。目前瀚川智能换电站业务处于小批量试产阶 段毛利率达到了 44%,但是瀚川智能本身就能供给输送模组和取放模组等核心零部 件,现阶段 50%外采、50%自购带动了毛利率的提升。同样博众精工在核心零部件 加解锁平台、码垛机和锁止连接组件上的生产能力为其带来了较高的毛利率。中下 游市场的急剧扩张对上游快速交付能力提出要求,在不考虑备货情况下瀚川智能在 2 周内完成交付,具备较强竞争力。

中游换电运营竞争激烈,C 端市场面临成本压力。换电运营商可分为三类-车企自营、 第三方品牌换电和上游供应商自营。车企自营的运营商以服务自家车型为主;奥动 新能源、伯坦科技等第三方品牌换电则选择和主机厂合作开发兼容车型,服务对象 多为出租车和网约车型;宁德时代作为上游电池供应商布局换电运营带来更为激烈 的价格竞争,其巧克力换电块月租金仅为 399 元而蔚来最低月租金达到了 980 元。 

现有各家运营商均可提供高效便捷的换电服务。目前 C 端市场规模最大,以车企自营运营商为主。目前蔚来已经初步建立其专属换电网络,在高端乘用车换电领域一 骑绝尘。吉利也在今年发布了换电品牌睿蓝汽车进军换电领域。但是对于售价敏感 的 C 端市场,换电市场仍处于发展期,高端车型推广有一定阻力。2021 年蔚来净亏 损达 40 亿元,早期运营市场需要巨大的设备投入,目前蔚来正在考虑发布 3-5 万美 元的新品牌加快占领市场。

B 端市场或成主要目标,较易形成规模化。最新进入换电运营赛道的协鑫能科和宁 德时代都以B端为主要目标市场,换电模式降本增效的优势在初期投入就已经显现, 对比传统新能源汽车,车电分离模式带来了电池成本的节约;对比燃油车,换电汽车具有能源成本优势,摆脱高油价带来的成本上升。

根据协鑫能科的项目可行性分 析报告显示,单个乘用车换电站的建设投资额为 500.72 万元,投资回收期(税后)为 5.14 年,单个商用车换电站的建设投资额为 1,015.14 万元,投资回收期(税后)为 4.92 年。商用车换电站虽然前期投入较高,但是商业应用场景的规模化优势使其具有更 短的投资回收周期。

相对于用户分散的 C 端市场,B端应用场景多集中于网约车和 工地重卡,使用场所固定,运营商仅需针对性部署换电站就可以取得较高的设备利 用率。 换电站负载率 23%/每天服务 70 车次时达到盈亏平衡。

这里我们以蔚来第二代换电 站为例进行盈利能力测算,蔚来二代站单日最高提供换电服务 312 车次,以设计寿 命 10 年来计算平均每年的总成本约为 65 万元。目前蔚来换电单次收费价格为 180 元,以商业用电计算单次换电的税后利润约为 25 元,当换电站负载率达到 23%的 时候换电站可以达到盈亏平衡的状态,即每天服务 70 车次。以每车一周换电一次的 频率计算,单个换电站周边约有 500 辆换电车型时可以覆盖成本。

下游乘用车占据主流,B 端开始发力。目前我国换电车型保有量约 25 万辆,其中商 用车 2.6 万辆左右,乘用车约 22.4 万辆,占比 89.6%。乘用车方面,截止 2022 年 4 月蔚来累积生产超过 20 万辆,2021 年交付 91,429 辆,占据市场龙头地位;商用车 方面,2021 年换电商用车销量在 1 万辆左右对应渗透率不足 1%,其中国家电投已 在全国 30 余各省区市建成换电站超过 100 座,落地运营换电重卡超过 8000 台,市 场占有率处于行业领先水平。

目前下游需求以 C 端高档乘用车为主,但是换电站投 建存在周期性,多家物流公司、网约车平台以及地方工程企业已经与运营商签订了 合作协议框架,我们认为短期 B 端的换电乘用车和商用车将迎来需求爆发。

3.换电市场空间测算

2025年乘用车换电设备市场空间可达 520 亿,电池市场规模可达 416 亿。目前蔚来 第二代换电站占乘用车换电站的 60%以上,这里我们以其电池仓容量 13 块和 75 度 电池包计算,预计到 2022 年底国内换电领域动力电池市场规模约 45 亿元,2025 年 可达 416 亿元。

由于换电设备价格存在差异,以瀚川智能 150 万-350 万元成本范围 和协鑫能科的项目可行性报告为例,单站的平均设备成本约为 260 万元,预计 2022年我国乘用车换电设备市场规模达 78 亿,2025 年可达 520 亿元。用电市场部分, 我们以蔚来 75 度电池包 550 公里的 CLTC 综合续航里程计算,每公里耗电约为 0.14 千瓦时,车电分离模式换电成本约为 1.5 元每千瓦时,考虑到部分乘用车为出租车、 网约车等运营车辆,平均年行驶里程约为 10 万,测得 2022 年乘用车换电领域用电 规模约为 47 亿,到 2025 年增长到约 730 亿元,届时我国乘用车换电车型保有量可达到 347 万,对应渗透率约为 30%,乘用车换电站需求量达到 2.6 万座。

2025年商用车换电设备市场空间可达 450 亿,电池市场规模可达 944 亿。以博众精工重卡换电站为例,充电仓有 8 个仓位其中 7个用于储存备用电池,还有一个仓位 用来置放换下来的缺电电池。据协鑫的项目可行性分析报告,重卡换电站的设备成本约为 420 万元。据统计,2022 年 1-3 月新能源牵引车配套的动力电池中超九成容量在 281-283kWh 之间,这里我们以 282kWh 计算单站电池储备约为 1974kWh。

用 电市场部分,我们以宁德和福田汽车合作的国内首个重卡商业化应用项目中每公里 能耗 1.2kWh 计算。综上所述,预计到 2022年我国商用车换电设备市场规模约为 16.80亿元,电池规模约为 112.90 亿元,用电市场约为 157.50 亿元,到 2025 年分别 上升至 175 亿、944 亿和 1507 亿元,对应换电重卡保有量达到 34 万辆左右,渗透 率约为 5%。

四、龙头企业布局加速

把握市场节奏,龙头企业入局换电。

自 2021 年开始换电龙头企业的规划力度明显 加大。原有龙头企业蔚来和奥动新能源也已发布了 2025年的战略规划,蔚来 2022 年将完成 1300 座换电站建设,到 2025 年将其换电网络扩展到 4000 座;奥动新能源则目标 2022 年完成全国 1000 座换电站的建设并在2025 年建成 10000 座换电站。

除此之外,传统能源企业和电池厂商也把握机遇开始布局换电赛道。中石化在 2021 年分别与蔚来和奥动签署战略合作协议,依托自身 3 万余座加油站在 2025 年前协 同布局 5000 座换电站建设;另一传统能源巨头中国石油也不甘落后,在 2021 年 11 月与蔚来合作的首座第二代换电站在陕西上线,表现了“清洁替代、战略接替、绿 色转型”的改革决心;宁德时代作为头部电池厂商,目前其首批 4 座快换站已经在 厦门落地,预计 2022 年底在厦门完成 30 座快换站,届时厦门岛每3 公里半径内就 有一座快换站。同时其巧克力换电块的月租金低至 399 元,进一步发挥其头部锂电 的成本优势。

政策助力与龙头入局合力将换电市场推至拐点。

据我们统计仅龙头企业的 2022 年 规划的换电建设量达到 1500 余座,已经超过 2021年我国乘用车换电站保有量的 1298 座。国家政策的大力支持和地方政府的优惠政策正逐步将换电行业推至上市拐 点。随着电池银行、车电分离等商业模式逐渐成熟,换电运营商的盈利模式日渐清 晰,未来随着规模化布局将进一步降低成本,换电模式现已达到上升风口。

文章来源:禾颜阅车,新华社,未来智库

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