換電方式所帶來的益處遠被低估
當下換電模式的潛力并未被市場充分認知。市場當下對換電站的分析多聚焦于電網側輕負擔、用電側省時間、運營端成本對比，除此之外我們還希望花一些篇幅剖析換電站被低估的方面，我們總結了以下八點：
1）單位占地面積下換電站服務能力更強；2）車電分離下降低購置成本，電池升級靈活性強；3）換電模式下電池靈活升級，真正解決“補能焦慮”；4）提升電池利用效率，優化退役電池統一管理；5）充電模式對電網要求高，換電模式對電網更加友好；6）當新能源車保有量達到現有小區充電樁無法負荷的時候，換電站就是必然路徑，7）換電單站投資成本較高，但運維降本空間較大。
換電站單位占地面積下服務能力更強
換電在運營類乘用車和商用重卡車上都具有優勢。公用營運車輛和商用車對營運成本敏感，而且具有高頻、快速的補電需求，因此換電模式比充電模式更加適用。通過無人值守、智慧充電、電池標淮化、綠電交易、移動電源等優化策略，重卡場景的換電站可以實現挖掘運營收益價值的最大化。相較于充電站，換電站在服務效率方面具有顯著優勢。
換電站的換電流程主要分為五步。以蔚來第三代換電站為例，首先需要用戶通過智能導航尋找到換電站，到站后識別車牌，通過后用戶將汽車駛入換電站進行換電，換電完成后進行車輛自檢，自檢完畢之后即可駛出換電站結算訂單。據蔚來公司官方數據顯示，蔚來第三代換電站給新能源汽車換電僅需3分鐘，整個流程僅需5分鐘。同時，第三代換電站的電池儲備數量達到了21塊，可以短時間內服務多輛新能源汽車，有效解決了新能源汽車充電慢、充電難的問題，大幅度提升了服務效率。
換電站補能效率高，電池損耗小、空問占用少，無需擔憂電池衰減。換電在補能效率上具有顯著優勢，目前最慢換電模式下換電時間低于五分鐘，快于所有慢充、快充（以特斯拉Model3為例，在440V下需要36分鐘充滿電池）。換電電池更換后將集中收集，在恒溫恒濕條件下小功率慢充，有助于延緩電池壽命衰減，延長使用壽命。不占用充電車位的特性也極大提升了換電模式的補能效率，考慮排隊時間、補能時間，換電模式的便利性可與傳統車加油站等量齊觀。且電池始終處于流通狀態，用戶無需承擔電池損耗。
相同占地面積下換電站具有更高的補能效率。一座蔚來換電站占地等于四個車位。同等面積的充電站最多可容納四臺充電樁同時給四輛汽車補能。假設一座充電站有630kVA的電網負荷，一輛車補能60度電，那么一個小時內一座充電站最多給630/60≈6輛車補能，此時每臺充電樁的功率大約是158kW。而一座換電站由于電池事先充滿了電，每五分鐘就可以完成一次換電，一個小時之內就能夠給12輛車補能。在相同的占比面積下，換電站的補能效率是充電站的兩倍。
車電分離下降低車輛購置及使用成本
換電模式下所衍生的“車電分離”可顯著降低購車門檻。在換電模式加持下，新能源車購置可提供“車電分離”模式，即為用戶提供“買車不買電池”的購車服務，以蔚來車電分離的BASS方案為例，單獨出售不包含電池的車輛（比原車價低7-12.8萬），動力電池則通過租賃的方式從蔚來獲得，價格為每月980元（75kWh電池）和1680元（100kWh電池）。此類方案在低價車型經濟性體現尤為明顯，以飛凡F7為例，配備77kWh電池的進階版售價為22.99萬，如若選擇租電方案新用戶購車總價僅為14.8萬元。
電池并非越大越好，而是要靈活，電池靈活升級有助于減少用戶一次性成本投入，最大化電池使用效率。電池容量是用戶購車時的考慮重點，但小容積電池與大容積電池通常價差較大，以蔚來為例，75度電池與100度電池差價達5.8萬元。對于部分城市通勤為主的用戶而言，75度電池即可滿足絕大多數日常需求，但難以滿足偶發性的長途旅行。如果為了偶發性需求而選擇購置100度電池除了要多付5.8萬元外，也是對能源與資源的浪費，“是否要為了以后的一次西藏之行而在用車第一日就付出較大成本買大容量電池？”換電模式可提供靈活升級服務，還是以蔚來舉例，用戶可購置小容量電池版本滿足日常通勤需求，如果有長途出行需求可以選擇日租50元/天或880元/月方案靈活升級至100度甚至150度電池。簡而言之，“日長小電池、長途出行大電池，花最少的錢、跑最遠的路”就是換電模式為汽車的賦能讓電池回歸能源屬性。
換電模式下車輛始終可以更新最新電池技術。電池技術的快速迭代也是制約消費者購買新能源車的因素之一，而換電模式下可以始終保持車輛沿用最新電池技術。以蔚來推出的首款車型es8為例，最初搭載70kWh電池版本續航為415KM，而后蔚來推出新一代75kWh三元磷酸鋰電池，老版本用戶可以直接在換電站換取新版本電池進而升級續航至450km。預計今年底蔚來還會推出150kWh電池包，屆時即使2017年上市的初代ES8也可以實現續航里程超800KM。這也是換電模式下汽車可升級的體現之一，由此換電模式可以徹底打消消費者對于新能車電池技術快速迭代所擔心的購置需求后置的問題。
新能源購置稅減免新政下，換電車型稅收優惠政策更優。2023年6月19日財政部、稅務總局及工業和信息化部聯合發布《關于延續和優化新能源汽車車輛購置稅減免政策的公告》。總結來看，2024-2025年新購新能源汽車繼續免征車輛購置稅額不超3萬元（開票價33.9萬以內免征購置稅）；2026-2027年新購新能源汽車減半征收車輛購置稅，單車減稅額不超過1.5萬元（開票價16.95萬以內免稅）。其中，采用“車電分離”購置方案的新能源車電池價格不計入計稅基價，換電車輛稅收經濟性凸顯。以指導價為48.6萬的蔚來100度電ET7為例，采用電池租賃后車價為35.8萬，如明年購買相較非換電車型可減免1.3萬元購置稅。
換電模式下電池靈活升級，真正解決“補能焦慮”
電車“里程焦慮”的本質是“補能焦慮”。如今新能源車續航里程普遍在500KM以上甚至超過部分燃油車，但續航焦慮確始終存在。我們認為“續航焦慮”的本質為對補能的不確定性而產生的焦慮。我們認為這種不確定性主要來自：
1）充電樁的不確定性：油車占位、壞樁概率、補能時間等；2）補能便利度的不確定性：能否找到充電樁、充電速度。總結來看電車“補能焦慮”的本質是充電設施易用性和密度及補能速度存在不確定性。換電站或許是“補能焦慮”的終極解決方案。燃油車沒有里程焦慮的根源在于加油站的補能時間與成功補能具備較高的確定性。換電站與加油站類似補能時間具備高確定性、不存在占位問題。一旦換電站大面積鋪開，則補能便利性接近燃油車，并且不會對電網產生巨大負荷。從運營成本上來說換電站甚至更優，燃油作為一種“中心化”資源油料需要油罐運輸，這就導致了巨大的能源浪費；而電力作為一種“去中心化”資源既保留了加油站的便利性及補能速度，又具備充電樁一樣的去中心化能源，我們認為換電站或許是補能的終極解決方案。
車電分離優化電池利用效率，利好電池回收和梯次利用
電池問題始終是影響新能車用戶購買決策的關鍵因素。根據中國消費者協會公布的《2021年全國消協組織受理投訴情況分析》，新能車消費者主要投訴問題前三分別為：1.安全問題如行駛中斷電、自燃、自動駕駛失靈等；2.電池質量問題；3.續航里程縮水。電池作為新能源汽車最為核心部件也是影響消費者購車的關鍵因素，大多數起火自燃等事件與電池健康狀態及電芯老化不無關系，也是阻礙新能源車發展的主要障礙之一。
CTB、CTC電池車身架構技術提供高性能，但維護及易修復性較低。在電池技術發展的當下愈多車型逐步采用CTB、CTC等電池方案，通過將車身、電池、底盤融為一體的方案提升電池包能量密度和車身輕量化水平，這種方案可以減少電池包厚度，從而減輕電池包對車內垂直空間的擠壓，缺點是車身與電池組一體化在碰撞或電池包受損或更換維修時較為復雜，只能拆開底盤更換電芯，從而推高碰撞維修成本。
換電模式的電池包安全性、維護及可維修性相較CTB、CTC等車身架構方案更優。新能車自燃多來自于電氣線路短路和電池包受損，車身一體化電池方案較難做到對電池包高頻維護保養；而對于換電模式來說，每一次換電都是電池包的自檢，有效消除電芯安全隱患。以蔚來的充換電站充電系統為例，其充電設備和供電設備已經能完成充電過程和供電狀況的實時監視；換電的每一次補能都是對電池的一次檢測保養，除了電池包外殼受損的問題，電池包內部電芯狀況也可以實時監測預防電芯潛在風險。
充電模式對電網要求高，換電更加電網友好
充電樁增壓配電網絡，超充大規模落地存在瓶頸。充電樁的功率提升和大規模應用給配電網帶來了更大的壓力，進而引發了一系列電網問題，影響了800V超充的大規模落地：
1）國網經濟技術研究院研究顯示，電動車充電高峰與居民日常用電高峰重合度高達85%，充電樁的功率提升和數量擴張會進一步加劇電網在用電高峰的壓力，電網付出額外成本以滿足用電高峰的短時間、大幅度用電會導致其資源峰谷時的閑置成本增大、設備使用率降低；
2）充電樁充電的瞬時功率較大，會引起電壓偏移，影響電能質量，若嚴重到電壓越限甚至會引發配電安全事故。800V超充造成的電壓偏移相比于普通充電樁更加嚴重，可能危害配電網的安全運行；
3）據中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟及能鏈智電聯合發布的《2022年中國電動汽車用戶充電行為白皮書》，截至2022年底，我國約66%的充電樁是私人充電樁，75%的充電樁增量來自私人充電樁，導致了充電樁分布不均勻，加大了電網管理調控的難度。
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小區電力總容量有限，充電車位數量上限難以突破。目前諸多小區由于先前并未進行相關規劃，電力總體容量不足，無法在不影響居民正常生活的同時提供足量的充電車位。這一問題歸根結底是來自于小區配電容量是有上限的，通常合理的車位：樁比為3：1，也就是說僅有約30%的小區停車位能有配電容量去裝配充電樁。當新能源車整體保有量超過30%后（月銷量滲透率已超30%），日常補能問題將會面臨很大的壓力，新增新能源車主或需要下班后去商業充電樁充電，這將對未來電車使用體驗提出極大挑戰，進而可能影響新能源車保有量提升。充電車位不足問題根源來自小區本身，進行改造成本大、困難重重，極大制約了充電樁的終端大規模落地應用。
換電模式充換電時間可控，可減輕電網負荷并協助其調峰調頻。充電樁對電網形成的高壓力很大程度來自于使用者的無序充電，而換電模式充電時間可控、用電負荷均衡。換電站可以響應電網調度，在用電負荷較小時（如夜晚）對電池集中充電并在用電高峰期直接向居民提供充滿電的電池，不僅減輕了電網壓力，還可以協助其削峰填谷。
擁有儲能功能的換電站可以協助調頻，為電力系統安全運行護航。換電站可以在電網頻率出現偏差時接入電網調度中心參與電網調頻，確保電力系統安全運行。以蔚來為例，根據其站內電池分配情況，其每個換電站有600-700度電的儲能能力，站標約13塊電池。其中2-3塊用于用戶更換所備電池，其余10-11塊電池在閑時可隨時接受電網指令向電網放電5-10分鐘用于協助電網調配。2022年蔚來在合肥的15座換電站曾幫助電力調度控制中心在1分鐘內降低負荷1.4兆瓦，而自身每塊電池的充電時間僅增加了約5分鐘，幾乎不影響用戶的正常換電服務。
目前充換電站主要服務乘用車，因此我們對乘用車充換電站投資成本進行對比。同時需注意在不同地區內不同數據信息如購電成本等存在一定的微小差異，相應比例為取平均值后等進行處理過的數據；此外由于各地充電單樁/換電單站一次性補貼不等，多居于200-300元/KW間，因而不計入下文成本分析與計算。充電站：國內以交直流混用站為主，總投資成本150-250萬元。據艾瑞咨詢，充電站投資成本主要由設備成本（充電機、電量計費系統、其他設備）、建設成本（建筑建造、配電變電設施建造、消防設施建造）構成。充電機由一定數量和比例搭配的快充樁和慢充樁組成，其中硬件設備/制造/人工成本分別占設備購置成本93%/4%/3%；建設成本占總投資成本比重約25%。單站總投資成本約150-250萬元，正相關于充電機配比數量。
換電站：乘用車單站投資成本約491萬元。換電站投資成本主要包括設備成本（換電機器人、電池倉、換電平臺等）、電池成本和建設成本。設備成本中，AGV平臺/電池周轉倉/集成站殼體/充配系統占總投資成本比重分別約13%/11%/11%/8%；其他系統包括監視設備消防和消防設備等，占比11%；電池成本/建設成本分別占比約26%/20%，合計單站投資總成本約491萬元。
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運營端：換電站運營成本更具優勢
換電站具有購電成本優勢。據艾瑞咨詢，換電站和充電站的運營成本主要包含購電成本、設備維護成本、勞務成本、場地租金、其他運營成本。
購電成本方面，充電站購電電價為電網實時電價，而換電站內充電系統主要以集中充電、交流慢充的方式對更換下來的電池進行充能，在電度電價低谷時段集中充電使得換電站具有購電成本優勢；勞務成本方面，換電站仍需一定人力進行運營、電池更換，而充電站基本可實現無人運營，換電站勞務成本高于充電站；設備維護、場地租金和其他類成本二者大抵相同。多家智能汽車制造商積極推進無人換電站布局，進一步優化換電運營成本。在蔚來第三代換電站上，通過加裝兩塊Orin-X芯片和兩個激光雷達，實現召喚換電與自動泊入的功能。車主將車輛停在換電站旁邊的指定起始區域后，車輛便能夠自動泊入電站并進行換電。無人換電站不僅人工成本大幅降低，換電效率也顯著提升，從而提高換電站的可持續性和經濟性。
從需求端來看：乘用車、商用車換電滲透率邏輯各異
換電模式應用場景廣泛。根據應用場景的不同，車輛可分為乘用車、商用車兩種。乘用車多用以方便出行，主要用于載運乘客、隨身行李等；商用車指為商業活動設計的車輛，主要用于大規模運載人員、貨物及牽引掛車。目前來看，私家車、出租車、公交車、短途重卡均可作為換電的應用場景，并且大多場景已開始逐步落地。未來隨著政策端支持和技術端推動，預計換電模式將進一步滲透進私家車領域，換電應用場景也將持續豐富。
細分來看，換電在乘用車、商用車上應用邏輯各異。負荷率通常指發動機某段時間內的平均負荷與該段時間內的最高負荷的百分比，負荷率越高，車輛在同等條件下的運行里程越高。因此，高負荷率更適用于遠距離、長時間的車載應用場景，主要用于部分出租車與重卡之中。
具體來看：1）對于出租車而言，長時間停車充電會導致損失相應載客收入，機會成本較高；因此，基于效率與機會成本考慮，快速補能的換電模式契合車輛運營要求。2）對于重卡車輛而言，目前大多數重卡均采取“1車2司機”配置晝夜行車，以滿足運貨需求；基于時間成本考慮，重卡適合通過換電縮短補能時間。目前包括干線物流車、渣土車、重卡、礦坑車及部分專用車在內的各類用車場景均在大力發展換電模式，相關產品及商業化逐步被市場驗證。
商用車：重卡發展前景廣闊，或成換電模式主流方向
商用重卡與換電降本方向相得益彰，或成為換電模式主流應用場景。相較于乘用車及其他商用車，重卡具以下特點：
1）重卡多為兩班倒、全天候運營，對充電等待時長極為敏感；2）重卡多為批量采購（約占30%），有望實現規模化運營；
3）重卡多負責重型產品運輸，而其倉儲位置一般位于遠郊且起止點、運輸路線相對固定，對換電站密度要求較小。
從換電場景來看，預計未來降本方向主要在于：1）電池可拆卸，且拆裝較為方便，節省單位服務時間；2）車型規格統一，形成規模化優勢以壓低單位成本；3）區位選址于特定區域，降低租金成本。綜上所述，商用重卡的特點與換電模式降本方向一致性較高，未來或成換電主流應用方向。
政策指引換電重卡發展方向，電網和發電企業已陸續布局。從政策力度來看：2019年起，政府出臺相關政策鼓勵新能源汽車在貨運領域的推廣應用，陸續頒布《柴油貨車污染治理攻堅戰行動計劃》、《重污染天氣重點行業應急減排措施制定技術指南》等，將清潔能源車輛占比≥80%作為評優指標；2021年10月，工信部、國家能源局聯合印發的《關于啟動新能源汽車換電模式應用試點工作的通知》，首次提出在宜賓、唐山、包頭三座城市進行換電重卡試點；在國家政策指引下，地方政府也相繼出臺支持政策，促進換電重卡發展。
“車電分離”模式破局成本劣勢，換電重卡賽道持續發展。新能源換電重卡主要采取“車電分離”的運營模式：
1）運營商僅購買裸車，電動重卡所需動力電池由資產管理公司向電池企業批量購買并運營；
2）用戶以租賃方式從電池資產管理公司租用電池；
3）電池管理公司融資布局形成換電全產業鏈生態圈（動力電池、動力總成、換電集成、智能聯網），向用戶提供換電車輛、換電站、車聯網以及投資、融資租賃等服務。據我們測算，相比于傳統的充電模式，換電模式在行使105萬公里的全生命周期下相較燃油重卡可節省約37萬元的電池成本。
得益于“車電分離”模式持續推廣，換電重卡迎來高速發展。從銷售數量來看，據電車資源統計，2022年1~12月換電重卡共銷售12431輛，同比增長285%，成為新能源重卡第一補能車型；其中12月份換電重卡銷量更是呈現井噴式增長，共銷售3349輛，同比增長353%。從換電站規模來看，據艾瑞咨詢統計，2021年商用車換電站數量658座，同比增長139%；用電市場與運營市場分別達9.5億、23.3億元，同比分別增長138%與75%；換電重卡配套設施短板日漸補齊，未來有望迎來更大發展。從目前新車申報來看，根據工信部2023年1月最新發布的第367批新車申報產品公示，本批上榜的298款新能源專用車中，換電重卡占據28款，環比增長21.7%。
我們測算，換電重卡的TCO成本相較燃油重卡大幅減少。全生命周期成本理論（TCO，TotalCostofOwnership）將總成本分為三部分：設備購置成本、生命周期運行成本、停工期間損失的生產成本。考慮到交通運輸行業特點，疊加疫情管控放松對停工損失的減少，我們將購置成本、使用成本和維護成本納入TCO理論分析框架，并作出如下假設：1）基本電費（含稅，含服務費）1.40元/kwh，燃油價格參考2023年2月8日92#油價，取7.8元/升；2）總運行里程假設為105萬公里（5年×300日/年×700公里/日）；3）假設電池采用三塊，電池租賃成本1300元/月，電池購買成本31.02萬元/塊；4）燃油重卡購置稅2.60%。我們的測算結果顯示：采用電池租賃/單獨購買方式的換電重卡TCO成本僅為388.24/379.90萬元，相較于燃油重卡分別節約5.9%與7.9%，未來隨著成本進一步下降預計經濟性將更加凸顯。
換電模式對基本電費極為敏感，對運行里程則表現穩健。根據我們的敏感性分析測算：1）其他條件不變，當基本電費小于1.55元/kWh時，換電重卡相較于燃油重卡擁有成本優勢；2）其他條件不變，當全生命周期運營里程在50萬~250萬公里變動時，對應年運營里程10萬~50萬公里，換電重卡相較于燃油重卡有明顯成本優勢。目前，一方面，隨著疫情管控的放松和經濟逐漸回暖，交通運輸行業有望迎來復蘇，成本對運行里程穩健的換電重卡表現優異，未來有望迅猛發展。另一方面，碳中和背景下，預計新能源行業電價將受益于補貼或行政性降價，未來電價上漲空間有限，換電重卡優勢將長期維持。
乘用車：B端賽道確定性較強，C端未來可期
出租車市場未來可期。出租車換電模式未來可期，主要體現在：
1）出租車每日行駛里程在300~400公里，且對充電時長較為敏感，適合于快速的換電模式；
2）出租車質保需要里程在40萬~50萬公里以內，采取快充易損傷電池，在里程超出后將導致電池使用壽命下降，因而換電模式更為有利；
3）出租車多為集中采購，可采用統一車型，與換電合力規范化、規模化發展。雙班制出租車場景更適合換電車型，司機收入優于充電模式4.61%。對高頻使用的運營車來說，電動汽車的補能效率極大影響了運營車輛的收入水平。根據《純電動出租車換電運營模式收益分析》（劉青，2022）中的測算，在理想情況下，采用換電模式的出租車司機可實現月盈利7834元，分別高于天然氣型、充電型3.12%、4.61%。
換電標準統一助力打開乘用車C端市場，有望增加行業規模。當前行業內僅蔚來等小部分車企推出的電池租用服務涉及私人換電領域。但隨著換電進一步普及和換電站的兼容程度增強，運營商將會進入私人消費市場。目前，行業內存在兩種發展方向：
1）實行“車站兼容”方案，即一個換電站能給多個車型換電，促進換電運營商進一步走進私人換電市場。目前，奧動新能源的“紅色奧動戰略計劃”將通過共享換電實現“車站兼容”；協鑫能科的乘用車換電站也可兼容兩款以上的換電車型；此外，吉利、蔚來、上汽等車企紛紛推出適配自家多種車型的標準電池包。換電站運營商通過“車站兼容”可實現對同一品牌的多種車型進行換電，并向C端市場進行延伸。
2）實現標準化應用。寧德時代的“巧克力換電塊”電池是其中的典型代表，據EVOGO官網，其采用最新CTP技術，可提供200公里的續航；分箱換電模式下，車主可在換電時任意選取一到多塊電池以適配不同里程需求；該換電站將適配全球80%已經上市及未來3年將要上市的純電平臺開發車型。
行業空間測算：成長空間廣闊，2022~2026年CAGR有望達93%
基于新能源車保有量，我們對換電站保有量進行測算。通過前文論述，我們對換電行業未來發展做出如下關鍵假設：
1）得益于產業鏈各環節企業的積極推進與換電出租車、換電重卡的未來前景，我們認為2023-2026年換電車滲透率逐年提升，其中乘用車2023/24/25/26年滲透率分別為4%/6%/8%/10%，商用車滲透率分別為15%/22%/29%/35%；
2）參考過往三年平均水平，假設2023-2026年新能源乘用車/商用車占新能源車銷量比重保持不變，分別為95%/5%；
3）年度內的汽車保有量損耗（報廢車輛）可忽略不計，因而，當年度保有量=上年度保有量+當年度新增量；
4）考慮規模效應的存在，假設單站價值量以每年2%的速度下行。基于上述測算，我們認為，換電行業將在未來迎來井噴式發展，預計2026年換電站保有量將達到27489座，對應2022~2026年CAGR達93%；2026年換電設備市場規模有望達305億元。
當下換電站制約因素正逐步改善
歷史上新能源換電商業模式屢屢受挫
如今新能源土壤已備，但資本和產業對換電站仍存質疑，主要是換電站存在諸多制約發展因素。
主要問題集中于：1）動力電池規格、材料、技術標準化程度低，不利于換電體系流轉；2）主機廠間協議難以互通導致換電只能品牌內部流轉；3）換電方式存在差異；4）換電站建設及運營成本高昂。動力電池材料種類豐富。
動力電池主要以鋰電池為主，市場上根據鋰電池的正極材料，可以將鋰電池分為磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰以及三元材料。磷酸鐵鋰穩定性好，循環壽命長，安全性較高，但是低溫適應性差，能量密度低。錳酸鋰資源豐富，但是穩定性和循環性能欠佳。鈷酸鋰有較高的能量密度和低溫適應性，但是穩定性差，安全性較低。三元材料有較高的能量密度和較好的低溫適應性，但是循環壽命不長。綜合材料的性質，目前市場上主流的動力電池以磷酸鐵鋰和三元鋰電池為主。
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主流動力電池廠家技術發展路線迥異。動力電池行業龍頭寧德時代已經推出第三代CTP技術，可應用于其旗下的磷酸鐵鋰電池和三元電池，被稱為“麒麟電池”。比亞迪則專注于發展磷酸鐵鋰電池，其發布的“刀片電池”電芯扁平窄小，可以通過陣列的方式排布。蜂巢能源布局“短刀電池”，涉及無鈷、三元材料到磷酸鐵鋰多種電池材料。億緯鋰能則致力于發展大圓柱電池，在2022年中國電動汽車百人會論壇上，億緯鋰能董事長表示，大圓柱的疊片方案的磷酸鐵鋰電池將是行業主要的發展方向。衛藍新能源在2022年中國電動汽車百人會論壇上表示，公司推出混合固液電解質電池，可單次充電續航1000km。
電池規格多樣化，標準化程度低。2017年《電動汽車用動力蓄電池產品規格尺寸》（GB/T34013-2017）推薦性國家標準發布，把動力電池分為145種規格，包括圓形電池6種，方型電池125種，軟包14種。然而，由于各企業的技術路線存在差異，在電芯層面上的規格差異更加突出。據我們對各電池商推出型號的不完全統計，2020年1到9月實現裝機的電芯單體型號有近280個，其對應的電芯單體尺寸有300多種。電池尺寸規模上的差異會直接影響電池生產制造、整車配套和電池回收多個環節。對于換電站而言，電池尺寸規模的差異還會造成在不同車型之間的切換困難。
換電電池包通信協議、電連接器技術不統一。CAN協議主要用于汽車中各種不同元件之間的通信，以替代昂貴的配電線束。傳統車輛通常采用SAE-J1939的形式制定CAN總線協議。然而新能源汽車加入了電池系統和新的電機系統，面臨重新設定PNG碼等問題。因此，各車企之間形成了不同的CAN通訊協議。電池供應商需要根據主機廠的定義，修改電池包的CAN協議。不同車企之間的電連接器技術也在多元發展。因此，通信協議和電連接器技術的差異會導致換電難以在不同品牌、不同車型之間進行，通常只能在車企內部進行標準統一，進而導致換電受眾規模小，難以盈利。
各品牌間利益牽扯較深，新能源車企間較難統一標準。新能源汽車行業發展過程中涌現出一大批新能源車企，每個新能源車企都擁有自己的核心技術和平臺。核心技術與平臺的多樣性意味著換電標準也難以統一。要統一換電標準，新能源車企需要進行多方面的調整，包括知識產權、平臺管理、生產線等一系列問題亟待解決。除此之外，車企和電池供應商之間還需要共享相關數據。由于不同車企的行業地位、技術發展水平不一致，強行統一標準將會觸動多方利益。因此，新能源車企或為了維護自身利益不愿意統一標準。
不同車企的換電方式之間存在差異。目前換電模式主要分為垂直對插式換電、側面對插式換電和端面換電三種方式。垂直對插式換電即車身運行方向和電池行進方向互相垂直，代表車企有蔚來和特斯拉。側面對插式換電即車身運行方向和電池行進方向平行，代表車企有眾泰和力帆等。端面換電和對插式換電基本類似，電池安裝在底盤，但是換電過程中由插件接觸面定位，而非通過導向的軸孔，代表車企有北向新能源。除上述三種換電方式外，還有少部分車企采用手動換電模式，例如康迪電動汽車在電池安裝好后手動連接電池和車輛的插件。統一換電模式需要對不同的車身以及底盤結構進行統一改造，車企的設計和改造成本高，配合度較低。
換電站投資成本重，運維成本高。根據協鑫能科2022年5月發布的《新能源換電站建設項目可行性分析報告（修訂稿）》顯示，單個乘用車換電站投資概算為490.72萬元，其中換電站投資260.72萬元，線路及其他投資100萬元，備用電池投資130萬元；單個重型卡車換電站的投資概算為914.14萬元，其中換電站投資420.14萬元，線路及其他投資235萬元，備用電池投資259萬元。據北汽新能源公告，一個重卡換電站的建設成本近1000萬元，每個站按標準需要儲備28塊替換電池，每塊電池成本標價11.5萬元，備用電池投資就高達322萬元。除了高昂的投資成本之外，換電站還需要支付不菲的運維成本，包括土地租賃費用、人工費用和電力費用。一座占兩個車位的蔚來換電站就需要兩位值守人員，多座換電站之間還需要共享基建維護和安全維護人員。
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同時我們也看到各種制約因素正逐步減弱。電池逐步標準化：車企和電池供應商正在主導電池標準化進程，以降低生產成本同時將有效推動換電實施可行性。電池標準化的重要前提之一是電芯的設計限定閾值。在此基礎上，車企和電池供應商分別主導著不同思路的標準化。比亞迪將刀片電池尺寸標準鎖定在960*13.5(14)*90(102)mm，通過增減串聯的方式改變電池容量，同時將電池材料統一為磷酸鐵鋰，實現材料的標準化。上汽“魔方”電池將長度和寬度固定在1690mm和1300mm，通過改變高度和串聯設計改變電池容量，并運用不同的材料體系實現容量分級。除了車企外，寧德時代主要推出148mm的電芯，打造多種容量規格的電池，并運用在蔚來、小鵬等車企上。無論是車企還是電池供應商主導的標準化，目的都是最大程度上降低成本。在未來，動力電池將有望實現標準化統一。
換電站正在向兼容多種電池和車型發展。以蔚來為例，2023年3月，蔚來三代站首發亮相海南海口。新一代的蔚來換電站對高柔性換電機構進行了升級，軸距兼容范圍為2800-3300mm，從3100mm增加到3300mm，輪外側距兼容范圍為1900-2800mm，從2500mm增加到2800mm,可兼容更多尺寸的車型，特別是可向下兼容阿爾卑斯品牌車型。蔚來三代站還將電池倉位數量從13個增加到21個，可以兼容不同尺寸的電池包，特別是可以兼容阿爾卑斯車型上的電池。在未來，換電站還可以發展出多通道換電站，以適應不同換電方式的車型。換電站通過增強自身的兼容性，可以逐步減輕標準化程度低的問題。
新能源汽車龍頭效應愈發明顯
新能源汽車龍頭效應明顯，集中度進一步提升。2022年新能源汽車實現銷量524.9萬臺，其中銷量前三的廠商分別為比亞迪、上汽通用五菱和特斯拉（中國），分別銷售158.3萬、44.7萬和44.2萬輛，分別占比30.2%、8.5%和8.4%。CR3的廠商占市場份額的47.1%，CR10廠商占市場份額的69.4%。新能源汽車龍頭效應明顯，市場集中度高，少數幾家車企占據整個市場份額的半壁江山。
高市場集中度有助于促進電池標準化。車企內部實現標準化相對而言較為容易。當市場集中度較高時，車企內部實現動力電池的標準化整合，會促使動力電池的集中度也相應提高。以比亞迪為例，2019年至2022年，比亞迪的市場份額經過2020年短暫環比下降后，迅速擠占市場，2022年市場份額提高至30.16%，上升趨勢明顯。同時，比亞迪內部也在推進動力電池標準化，將刀片電池尺寸標準鎖定在960*13.5(14)*90(102)mm，將材料統一為磷酸鐵鋰。兩種趨勢的協同促進下，市場上的動力電池有望實現進一步統一標準。
?換電站成本正在下降
蔚來換電站建設成本在下降，服務效率在提升。從2018年第一座蔚來換電站的落地，到2023年蔚來三代站的亮相，5年時間里蔚來迭代了三代換電站。根據搜狐財經張瑩表示，蔚來一代站的建設成本大約為250-300萬元，而二代站的建設成本則約為150-200萬元。三代站在二代站的基礎上，每一塊電池的成本降低了30%，線束也減少了30%-40%，銅的使用量在下降，成本進一步降低。同時，蔚來換電站的服務效率在提升。蔚來一代站擁有5塊電池，日服務次數可達120次；二代站擁有13塊電池，日服務次數可達312次；三代站擁有21塊電池，日服務次數可達408次。
蔚來換電站推動無人換電站，助力運維成本下降。2022年NIOPowerDay線上發布會，蔚來借助自研的高性能加電網絡物聯系統，向大眾展示了可實時讀取自建加電設施運營狀況的可視化遠程運維平臺。在構建的無人值守換電場景中，運維人員可以通過平臺上的基礎信息、實時動畫、視頻監控、故障告警、運維百科、遠程控制等功能，對換電實施管理和監控。相較于每個換電站需要2名運維人員，可視化遠程運維平臺可以僅需要1名運維實現對多座換電站的監督管理，大大降低了換電站的運維成本。
換電產業鏈概述
換電全產業鏈快速發展，吸引各方企業持續加碼。換電產業鏈可分為上游的換電站電池供應商及設備生產商，中游的換電站建設運營商與電網企業，以及下游的新能源汽車用戶和動力電池回收企業。2022年，多家電池供應商、新能源車企發布相關公告，進軍換電設備行業，包括協鑫能科、吉利在內的多家企業共融資超60億元，寧德時代、蔚來等發布相關產品。其中，寧德時代全資子公司時代電服于2022年1月發布換電品牌“EVOGO”；且于2023年1月進行增資，注冊資本由2億元增至15億元。
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產業鏈上游：龍頭布局換電業務，行業競爭逐漸加劇。目前，換電設備運營商主要由兩部分公司組成：
1）電池供應商，主要包括寧德時代、欣旺達等；主要提供適用于標準化、規范化換電的汽車電池。
2）獨立的設備生產商，按照換電站在使用流程中的順序可分為快換系統與充能系統；充能系統的主要玩家包括泰坦動力、通和科技等，主要提供換電站對于所換下電池的充電服務；快換系統的主要玩家包括瀚川智能、博眾精工、山東威達、科大智能等，主要提供包括換電站、核心零部件在內的設備產品。對快換系統設備生產商而言：目前，國內換電設備供應商主要包括山東威達、博眾精工、瀚川智能、科大智能等。其中，山東威達與蔚來深度綁定，二者合資建立子公司昆山斯沃普，為蔚來二代換電站獨家供應換電設備，業務規模處行業前列；博眾精工、科大智能產品已經過多代更迭，為東風、北汽、吉利等傳統車企提供換電設備；瀚川智能入局較晚，目前營收規模相對較小，但后發優勢明顯。
具體來看，瀚川智能于2020年開始布局換電賽道，憑借在汽車智能制造等業務的技術積淀，擁有較為豐富的換電設備技術儲備；目前，瀚川智能已建立完整的換電設備生產線，形成批量化生產換電設備的產能；已拓展包括寧德時代、協鑫能科、特來電領充等在內的多家龍頭客戶；根據瀚川智能規劃，到2025年將形成4000-5000臺/套的年產能，業務規模與市占率有望雙升。
對電池供應商而言：由于每座換電站都會儲備相應的電池，換電站大規模營運料將導致動力電池需求激增，因此動力電池生產廠商自2020年起紛紛布局換電行業。以寧德時代為例，2022年1月，寧德時代全資子公司時代電服在線上舉行發布會，推出換電品牌EVOGO，并計劃將在10個城市首批啟用，為第一家自建換電站的上游電池供應商。
產業鏈中游：車企處于核心地位，其他企業陸續布局。目前中國換電業務運營商主要分為三類：
1）以蔚來、北汽新能源、吉利等為代表的整車廠；
2）以奧動新能源、伯坦科技、協鑫能科為代表的第三方換電運營商；
3）以國家電投、中石化為代表的央企國企。目前來看，一方面，蔚來、伯坦、奧動形成三分天下的市場格局，行業集中度較高；且以蔚來為代表的整車廠占據了換電運營商的大部分市場份額，根據中商產業研究院數據，其2021年換電站保有量789座，市占率達56.16%。另一方面，各方企業陸續布局，國家電網、南方電網、中石化等央企國企也開始與整車廠、電池商等尋求合作共建換電站；截至2021年12月，中國石化已建成換電站65座，國家電投建成內部驗收換電站22座；預計未來隨著各方企業持續發力，行業競爭程度將有所上升。
產業鏈下游：新能源汽車市場廣闊，推高換電需求。政策端，工信部組織新一輪新能源汽車下鄉，多地出臺政策促進新能源汽車消費；供給端，各車企電動化、智能化快速推進，新能源汽車行業長期景氣向好。中信證券研究部新能源車組預測，2025年我國新能源乘用車車銷量將達1262萬輛，對應2022-2025年CAGR達22.47%，有望帶動換電行業提速發展。
當下換電模式的潛力并未被市場充分認知。市場當下對換電站的分析多聚焦于電網側輕負擔、用電側省時間、運營端成本對比，除此之外我們還希望花一些篇幅剖析換電站被低估的方面，我們總結了以下八點：
1）單位占地面積下換電站服務能力更強；2）車電分離下降低購置成本，電池升級靈活性強；3）換電模式下電池靈活升級，真正解決“補能焦慮”；4）提升電池利用效率，優化退役電池統一管理；5）充電模式對電網要求高，換電模式對電網更加友好；6）當新能源車保有量達到現有小區充電樁無法負荷的時候，換電站就是必然路徑，7）換電單站投資成本較高，但運維降本空間較大。
換電站單位占地面積下服務能力更強
換電在運營類乘用車和商用重卡車上都具有優勢。公用營運車輛和商用車對營運成本敏感，而且具有高頻、快速的補電需求，因此換電模式比充電模式更加適用。通過無人值守、智慧充電、電池標淮化、綠電交易、移動電源等優化策略，重卡場景的換電站可以實現挖掘運營收益價值的最大化。相較于充電站，換電站在服務效率方面具有顯著優勢。
換電站的換電流程主要分為五步。以蔚來第三代換電站為例，首先需要用戶通過智能導航尋找到換電站，到站后識別車牌，通過后用戶將汽車駛入換電站進行換電，換電完成后進行車輛自檢，自檢完畢之后即可駛出換電站結算訂單。據蔚來公司官方數據顯示，蔚來第三代換電站給新能源汽車換電僅需3分鐘，整個流程僅需5分鐘。同時，第三代換電站的電池儲備數量達到了21塊，可以短時間內服務多輛新能源汽車，有效解決了新能源汽車充電慢、充電難的問題，大幅度提升了服務效率。
換電站補能效率高，電池損耗小、空問占用少，無需擔憂電池衰減。換電在補能效率上具有顯著優勢，目前最慢換電模式下換電時間低于五分鐘，快于所有慢充、快充（以特斯拉Model3為例，在440V下需要36分鐘充滿電池）。換電電池更換后將集中收集，在恒溫恒濕條件下小功率慢充，有助于延緩電池壽命衰減，延長使用壽命。不占用充電車位的特性也極大提升了換電模式的補能效率，考慮排隊時間、補能時間，換電模式的便利性可與傳統車加油站等量齊觀。且電池始終處于流通狀態，用戶無需承擔電池損耗。
相同占地面積下換電站具有更高的補能效率。一座蔚來換電站占地等于四個車位。同等面積的充電站最多可容納四臺充電樁同時給四輛汽車補能。假設一座充電站有630kVA的電網負荷，一輛車補能60度電，那么一個小時內一座充電站最多給630/60≈6輛車補能，此時每臺充電樁的功率大約是158kW。而一座換電站由于電池事先充滿了電，每五分鐘就可以完成一次換電，一個小時之內就能夠給12輛車補能。在相同的占比面積下，換電站的補能效率是充電站的兩倍。
車電分離下降低車輛購置及使用成本
換電模式下所衍生的“車電分離”可顯著降低購車門檻。在換電模式加持下，新能源車購置可提供“車電分離”模式，即為用戶提供“買車不買電池”的購車服務，以蔚來車電分離的BASS方案為例，單獨出售不包含電池的車輛（比原車價低7-12.8萬），動力電池則通過租賃的方式從蔚來獲得，價格為每月980元（75kWh電池）和1680元（100kWh電池）。此類方案在低價車型經濟性體現尤為明顯，以飛凡F7為例，配備77kWh電池的進階版售價為22.99萬，如若選擇租電方案新用戶購車總價僅為14.8萬元。
電池并非越大越好，而是要靈活，電池靈活升級有助于減少用戶一次性成本投入，最大化電池使用效率。電池容量是用戶購車時的考慮重點，但小容積電池與大容積電池通常價差較大，以蔚來為例，75度電池與100度電池差價達5.8萬元。對于部分城市通勤為主的用戶而言，75度電池即可滿足絕大多數日常需求，但難以滿足偶發性的長途旅行。如果為了偶發性需求而選擇購置100度電池除了要多付5.8萬元外，也是對能源與資源的浪費，“是否要為了以后的一次西藏之行而在用車第一日就付出較大成本買大容量電池？”換電模式可提供靈活升級服務，還是以蔚來舉例，用戶可購置小容量電池版本滿足日常通勤需求，如果有長途出行需求可以選擇日租50元/天或880元/月方案靈活升級至100度甚至150度電池。簡而言之，“日長小電池、長途出行大電池，花最少的錢、跑最遠的路”就是換電模式為汽車的賦能讓電池回歸能源屬性。
換電模式下車輛始終可以更新最新電池技術。電池技術的快速迭代也是制約消費者購買新能源車的因素之一，而換電模式下可以始終保持車輛沿用最新電池技術。以蔚來推出的首款車型es8為例，最初搭載70kWh電池版本續航為415KM，而后蔚來推出新一代75kWh三元磷酸鋰電池，老版本用戶可以直接在換電站換取新版本電池進而升級續航至450km。預計今年底蔚來還會推出150kWh電池包，屆時即使2017年上市的初代ES8也可以實現續航里程超800KM。這也是換電模式下汽車可升級的體現之一，由此換電模式可以徹底打消消費者對于新能車電池技術快速迭代所擔心的購置需求后置的問題。
新能源購置稅減免新政下，換電車型稅收優惠政策更優。2023年6月19日財政部、稅務總局及工業和信息化部聯合發布《關于延續和優化新能源汽車車輛購置稅減免政策的公告》。總結來看，2024-2025年新購新能源汽車繼續免征車輛購置稅額不超3萬元（開票價33.9萬以內免征購置稅）；2026-2027年新購新能源汽車減半征收車輛購置稅，單車減稅額不超過1.5萬元（開票價16.95萬以內免稅）。其中，采用“車電分離”購置方案的新能源車電池價格不計入計稅基價，換電車輛稅收經濟性凸顯。以指導價為48.6萬的蔚來100度電ET7為例，采用電池租賃后車價為35.8萬，如明年購買相較非換電車型可減免1.3萬元購置稅。
換電模式下電池靈活升級，真正解決“補能焦慮”
電車“里程焦慮”的本質是“補能焦慮”。如今新能源車續航里程普遍在500KM以上甚至超過部分燃油車，但續航焦慮確始終存在。我們認為“續航焦慮”的本質為對補能的不確定性而產生的焦慮。我們認為這種不確定性主要來自：
1）充電樁的不確定性：油車占位、壞樁概率、補能時間等；2）補能便利度的不確定性：能否找到充電樁、充電速度。總結來看電車“補能焦慮”的本質是充電設施易用性和密度及補能速度存在不確定性。換電站或許是“補能焦慮”的終極解決方案。燃油車沒有里程焦慮的根源在于加油站的補能時間與成功補能具備較高的確定性。換電站與加油站類似補能時間具備高確定性、不存在占位問題。一旦換電站大面積鋪開，則補能便利性接近燃油車，并且不會對電網產生巨大負荷。從運營成本上來說換電站甚至更優，燃油作為一種“中心化”資源油料需要油罐運輸，這就導致了巨大的能源浪費；而電力作為一種“去中心化”資源既保留了加油站的便利性及補能速度，又具備充電樁一樣的去中心化能源，我們認為換電站或許是補能的終極解決方案。
車電分離優化電池利用效率，利好電池回收和梯次利用
電池問題始終是影響新能車用戶購買決策的關鍵因素。根據中國消費者協會公布的《2021年全國消協組織受理投訴情況分析》，新能車消費者主要投訴問題前三分別為：1.安全問題如行駛中斷電、自燃、自動駕駛失靈等；2.電池質量問題；3.續航里程縮水。電池作為新能源汽車最為核心部件也是影響消費者購車的關鍵因素，大多數起火自燃等事件與電池健康狀態及電芯老化不無關系，也是阻礙新能源車發展的主要障礙之一。
CTB、CTC電池車身架構技術提供高性能，但維護及易修復性較低。在電池技術發展的當下愈多車型逐步采用CTB、CTC等電池方案，通過將車身、電池、底盤融為一體的方案提升電池包能量密度和車身輕量化水平，這種方案可以減少電池包厚度，從而減輕電池包對車內垂直空間的擠壓，缺點是車身與電池組一體化在碰撞或電池包受損或更換維修時較為復雜，只能拆開底盤更換電芯，從而推高碰撞維修成本。
換電模式的電池包安全性、維護及可維修性相較CTB、CTC等車身架構方案更優。新能車自燃多來自于電氣線路短路和電池包受損，車身一體化電池方案較難做到對電池包高頻維護保養；而對于換電模式來說，每一次換電都是電池包的自檢，有效消除電芯安全隱患。以蔚來的充換電站充電系統為例，其充電設備和供電設備已經能完成充電過程和供電狀況的實時監視；換電的每一次補能都是對電池的一次檢測保養，除了電池包外殼受損的問題，電池包內部電芯狀況也可以實時監測預防電芯潛在風險。
充電模式對電網要求高，換電更加電網友好
充電樁增壓配電網絡，超充大規模落地存在瓶頸。充電樁的功率提升和大規模應用給配電網帶來了更大的壓力，進而引發了一系列電網問題，影響了800V超充的大規模落地：
1）國網經濟技術研究院研究顯示，電動車充電高峰與居民日常用電高峰重合度高達85%，充電樁的功率提升和數量擴張會進一步加劇電網在用電高峰的壓力，電網付出額外成本以滿足用電高峰的短時間、大幅度用電會導致其資源峰谷時的閑置成本增大、設備使用率降低；
2）充電樁充電的瞬時功率較大，會引起電壓偏移，影響電能質量，若嚴重到電壓越限甚至會引發配電安全事故。800V超充造成的電壓偏移相比于普通充電樁更加嚴重，可能危害配電網的安全運行；
3）據中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟及能鏈智電聯合發布的《2022年中國電動汽車用戶充電行為白皮書》，截至2022年底，我國約66%的充電樁是私人充電樁，75%的充電樁增量來自私人充電樁，導致了充電樁分布不均勻，加大了電網管理調控的難度。
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小區電力總容量有限，充電車位數量上限難以突破。目前諸多小區由于先前并未進行相關規劃，電力總體容量不足，無法在不影響居民正常生活的同時提供足量的充電車位。這一問題歸根結底是來自于小區配電容量是有上限的，通常合理的車位：樁比為3：1，也就是說僅有約30%的小區停車位能有配電容量去裝配充電樁。當新能源車整體保有量超過30%后（月銷量滲透率已超30%），日常補能問題將會面臨很大的壓力，新增新能源車主或需要下班后去商業充電樁充電，這將對未來電車使用體驗提出極大挑戰，進而可能影響新能源車保有量提升。充電車位不足問題根源來自小區本身，進行改造成本大、困難重重，極大制約了充電樁的終端大規模落地應用。
換電模式充換電時間可控，可減輕電網負荷并協助其調峰調頻。充電樁對電網形成的高壓力很大程度來自于使用者的無序充電，而換電模式充電時間可控、用電負荷均衡。換電站可以響應電網調度，在用電負荷較小時（如夜晚）對電池集中充電并在用電高峰期直接向居民提供充滿電的電池，不僅減輕了電網壓力，還可以協助其削峰填谷。
擁有儲能功能的換電站可以協助調頻，為電力系統安全運行護航。換電站可以在電網頻率出現偏差時接入電網調度中心參與電網調頻，確保電力系統安全運行。以蔚來為例，根據其站內電池分配情況，其每個換電站有600-700度電的儲能能力，站標約13塊電池。其中2-3塊用于用戶更換所備電池，其余10-11塊電池在閑時可隨時接受電網指令向電網放電5-10分鐘用于協助電網調配。2022年蔚來在合肥的15座換電站曾幫助電力調度控制中心在1分鐘內降低負荷1.4兆瓦，而自身每塊電池的充電時間僅增加了約5分鐘，幾乎不影響用戶的正常換電服務。
目前充換電站主要服務乘用車，因此我們對乘用車充換電站投資成本進行對比。同時需注意在不同地區內不同數據信息如購電成本等存在一定的微小差異，相應比例為取平均值后等進行處理過的數據；此外由于各地充電單樁/換電單站一次性補貼不等，多居于200-300元/KW間，因而不計入下文成本分析與計算。充電站：國內以交直流混用站為主，總投資成本150-250萬元。據艾瑞咨詢，充電站投資成本主要由設備成本（充電機、電量計費系統、其他設備）、建設成本（建筑建造、配電變電設施建造、消防設施建造）構成。充電機由一定數量和比例搭配的快充樁和慢充樁組成，其中硬件設備/制造/人工成本分別占設備購置成本93%/4%/3%；建設成本占總投資成本比重約25%。單站總投資成本約150-250萬元，正相關于充電機配比數量。
換電站：乘用車單站投資成本約491萬元。換電站投資成本主要包括設備成本（換電機器人、電池倉、換電平臺等）、電池成本和建設成本。設備成本中，AGV平臺/電池周轉倉/集成站殼體/充配系統占總投資成本比重分別約13%/11%/11%/8%；其他系統包括監視設備消防和消防設備等，占比11%；電池成本/建設成本分別占比約26%/20%，合計單站投資總成本約491萬元。
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運營端：換電站運營成本更具優勢
換電站具有購電成本優勢。據艾瑞咨詢，換電站和充電站的運營成本主要包含購電成本、設備維護成本、勞務成本、場地租金、其他運營成本。
購電成本方面，充電站購電電價為電網實時電價，而換電站內充電系統主要以集中充電、交流慢充的方式對更換下來的電池進行充能，在電度電價低谷時段集中充電使得換電站具有購電成本優勢；勞務成本方面，換電站仍需一定人力進行運營、電池更換，而充電站基本可實現無人運營，換電站勞務成本高于充電站；設備維護、場地租金和其他類成本二者大抵相同。多家智能汽車制造商積極推進無人換電站布局，進一步優化換電運營成本。在蔚來第三代換電站上，通過加裝兩塊Orin-X芯片和兩個激光雷達，實現召喚換電與自動泊入的功能。車主將車輛停在換電站旁邊的指定起始區域后，車輛便能夠自動泊入電站并進行換電。無人換電站不僅人工成本大幅降低，換電效率也顯著提升，從而提高換電站的可持續性和經濟性。
從需求端來看：乘用車、商用車換電滲透率邏輯各異
換電模式應用場景廣泛。根據應用場景的不同，車輛可分為乘用車、商用車兩種。乘用車多用以方便出行，主要用于載運乘客、隨身行李等；商用車指為商業活動設計的車輛，主要用于大規模運載人員、貨物及牽引掛車。目前來看，私家車、出租車、公交車、短途重卡均可作為換電的應用場景，并且大多場景已開始逐步落地。未來隨著政策端支持和技術端推動，預計換電模式將進一步滲透進私家車領域，換電應用場景也將持續豐富。
細分來看，換電在乘用車、商用車上應用邏輯各異。負荷率通常指發動機某段時間內的平均負荷與該段時間內的最高負荷的百分比，負荷率越高，車輛在同等條件下的運行里程越高。因此，高負荷率更適用于遠距離、長時間的車載應用場景，主要用于部分出租車與重卡之中。
具體來看：1）對于出租車而言，長時間停車充電會導致損失相應載客收入，機會成本較高；因此，基于效率與機會成本考慮，快速補能的換電模式契合車輛運營要求。2）對于重卡車輛而言，目前大多數重卡均采取“1車2司機”配置晝夜行車，以滿足運貨需求；基于時間成本考慮，重卡適合通過換電縮短補能時間。目前包括干線物流車、渣土車、重卡、礦坑車及部分專用車在內的各類用車場景均在大力發展換電模式，相關產品及商業化逐步被市場驗證。
商用車：重卡發展前景廣闊，或成換電模式主流方向
商用重卡與換電降本方向相得益彰，或成為換電模式主流應用場景。相較于乘用車及其他商用車，重卡具以下特點：
1）重卡多為兩班倒、全天候運營，對充電等待時長極為敏感；2）重卡多為批量采購（約占30%），有望實現規模化運營；
3）重卡多負責重型產品運輸，而其倉儲位置一般位于遠郊且起止點、運輸路線相對固定，對換電站密度要求較小。
從換電場景來看，預計未來降本方向主要在于：1）電池可拆卸，且拆裝較為方便，節省單位服務時間；2）車型規格統一，形成規模化優勢以壓低單位成本；3）區位選址于特定區域，降低租金成本。綜上所述，商用重卡的特點與換電模式降本方向一致性較高，未來或成換電主流應用方向。
政策指引換電重卡發展方向，電網和發電企業已陸續布局。從政策力度來看：2019年起，政府出臺相關政策鼓勵新能源汽車在貨運領域的推廣應用，陸續頒布《柴油貨車污染治理攻堅戰行動計劃》、《重污染天氣重點行業應急減排措施制定技術指南》等，將清潔能源車輛占比≥80%作為評優指標；2021年10月，工信部、國家能源局聯合印發的《關于啟動新能源汽車換電模式應用試點工作的通知》，首次提出在宜賓、唐山、包頭三座城市進行換電重卡試點；在國家政策指引下，地方政府也相繼出臺支持政策，促進換電重卡發展。
“車電分離”模式破局成本劣勢，換電重卡賽道持續發展。新能源換電重卡主要采取“車電分離”的運營模式：
1）運營商僅購買裸車，電動重卡所需動力電池由資產管理公司向電池企業批量購買并運營；
2）用戶以租賃方式從電池資產管理公司租用電池；
3）電池管理公司融資布局形成換電全產業鏈生態圈（動力電池、動力總成、換電集成、智能聯網），向用戶提供換電車輛、換電站、車聯網以及投資、融資租賃等服務。據我們測算，相比于傳統的充電模式，換電模式在行使105萬公里的全生命周期下相較燃油重卡可節省約37萬元的電池成本。
得益于“車電分離”模式持續推廣，換電重卡迎來高速發展。從銷售數量來看，據電車資源統計，2022年1~12月換電重卡共銷售12431輛，同比增長285%，成為新能源重卡第一補能車型；其中12月份換電重卡銷量更是呈現井噴式增長，共銷售3349輛，同比增長353%。從換電站規模來看，據艾瑞咨詢統計，2021年商用車換電站數量658座，同比增長139%；用電市場與運營市場分別達9.5億、23.3億元，同比分別增長138%與75%；換電重卡配套設施短板日漸補齊，未來有望迎來更大發展。從目前新車申報來看，根據工信部2023年1月最新發布的第367批新車申報產品公示，本批上榜的298款新能源專用車中，換電重卡占據28款，環比增長21.7%。
我們測算，換電重卡的TCO成本相較燃油重卡大幅減少。全生命周期成本理論（TCO，TotalCostofOwnership）將總成本分為三部分：設備購置成本、生命周期運行成本、停工期間損失的生產成本。考慮到交通運輸行業特點，疊加疫情管控放松對停工損失的減少，我們將購置成本、使用成本和維護成本納入TCO理論分析框架，并作出如下假設：1）基本電費（含稅，含服務費）1.40元/kwh，燃油價格參考2023年2月8日92#油價，取7.8元/升；2）總運行里程假設為105萬公里（5年×300日/年×700公里/日）；3）假設電池采用三塊，電池租賃成本1300元/月，電池購買成本31.02萬元/塊；4）燃油重卡購置稅2.60%。我們的測算結果顯示：采用電池租賃/單獨購買方式的換電重卡TCO成本僅為388.24/379.90萬元，相較于燃油重卡分別節約5.9%與7.9%，未來隨著成本進一步下降預計經濟性將更加凸顯。
換電模式對基本電費極為敏感，對運行里程則表現穩健。根據我們的敏感性分析測算：1）其他條件不變，當基本電費小于1.55元/kWh時，換電重卡相較于燃油重卡擁有成本優勢；2）其他條件不變，當全生命周期運營里程在50萬~250萬公里變動時，對應年運營里程10萬~50萬公里，換電重卡相較于燃油重卡有明顯成本優勢。目前，一方面，隨著疫情管控的放松和經濟逐漸回暖，交通運輸行業有望迎來復蘇，成本對運行里程穩健的換電重卡表現優異，未來有望迅猛發展。另一方面，碳中和背景下，預計新能源行業電價將受益于補貼或行政性降價，未來電價上漲空間有限，換電重卡優勢將長期維持。
乘用車：B端賽道確定性較強，C端未來可期
出租車市場未來可期。出租車換電模式未來可期，主要體現在：
1）出租車每日行駛里程在300~400公里，且對充電時長較為敏感，適合于快速的換電模式；
2）出租車質保需要里程在40萬~50萬公里以內，采取快充易損傷電池，在里程超出后將導致電池使用壽命下降，因而換電模式更為有利；
3）出租車多為集中采購，可采用統一車型，與換電合力規范化、規模化發展。雙班制出租車場景更適合換電車型，司機收入優于充電模式4.61%。對高頻使用的運營車來說，電動汽車的補能效率極大影響了運營車輛的收入水平。根據《純電動出租車換電運營模式收益分析》（劉青，2022）中的測算，在理想情況下，采用換電模式的出租車司機可實現月盈利7834元，分別高于天然氣型、充電型3.12%、4.61%。
換電標準統一助力打開乘用車C端市場，有望增加行業規模。當前行業內僅蔚來等小部分車企推出的電池租用服務涉及私人換電領域。但隨著換電進一步普及和換電站的兼容程度增強，運營商將會進入私人消費市場。目前，行業內存在兩種發展方向：
1）實行“車站兼容”方案，即一個換電站能給多個車型換電，促進換電運營商進一步走進私人換電市場。目前，奧動新能源的“紅色奧動戰略計劃”將通過共享換電實現“車站兼容”；協鑫能科的乘用車換電站也可兼容兩款以上的換電車型；此外，吉利、蔚來、上汽等車企紛紛推出適配自家多種車型的標準電池包。換電站運營商通過“車站兼容”可實現對同一品牌的多種車型進行換電，并向C端市場進行延伸。
2）實現標準化應用。寧德時代的“巧克力換電塊”電池是其中的典型代表，據EVOGO官網，其采用最新CTP技術，可提供200公里的續航；分箱換電模式下，車主可在換電時任意選取一到多塊電池以適配不同里程需求；該換電站將適配全球80%已經上市及未來3年將要上市的純電平臺開發車型。
行業空間測算：成長空間廣闊，2022~2026年CAGR有望達93%
基于新能源車保有量，我們對換電站保有量進行測算。通過前文論述，我們對換電行業未來發展做出如下關鍵假設：
1）得益于產業鏈各環節企業的積極推進與換電出租車、換電重卡的未來前景，我們認為2023-2026年換電車滲透率逐年提升，其中乘用車2023/24/25/26年滲透率分別為4%/6%/8%/10%，商用車滲透率分別為15%/22%/29%/35%；
2）參考過往三年平均水平，假設2023-2026年新能源乘用車/商用車占新能源車銷量比重保持不變，分別為95%/5%；
3）年度內的汽車保有量損耗（報廢車輛）可忽略不計，因而，當年度保有量=上年度保有量+當年度新增量；
4）考慮規模效應的存在，假設單站價值量以每年2%的速度下行。基于上述測算，我們認為，換電行業將在未來迎來井噴式發展，預計2026年換電站保有量將達到27489座，對應2022~2026年CAGR達93%；2026年換電設備市場規模有望達305億元。
當下換電站制約因素正逐步改善
歷史上新能源換電商業模式屢屢受挫
如今新能源土壤已備，但資本和產業對換電站仍存質疑，主要是換電站存在諸多制約發展因素。
主要問題集中于：1）動力電池規格、材料、技術標準化程度低，不利于換電體系流轉；2）主機廠間協議難以互通導致換電只能品牌內部流轉；3）換電方式存在差異；4）換電站建設及運營成本高昂。動力電池材料種類豐富。
動力電池主要以鋰電池為主，市場上根據鋰電池的正極材料，可以將鋰電池分為磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰以及三元材料。磷酸鐵鋰穩定性好，循環壽命長，安全性較高，但是低溫適應性差，能量密度低。錳酸鋰資源豐富，但是穩定性和循環性能欠佳。鈷酸鋰有較高的能量密度和低溫適應性，但是穩定性差，安全性較低。三元材料有較高的能量密度和較好的低溫適應性，但是循環壽命不長。綜合材料的性質，目前市場上主流的動力電池以磷酸鐵鋰和三元鋰電池為主。
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主流動力電池廠家技術發展路線迥異。動力電池行業龍頭寧德時代已經推出第三代CTP技術，可應用于其旗下的磷酸鐵鋰電池和三元電池，被稱為“麒麟電池”。比亞迪則專注于發展磷酸鐵鋰電池，其發布的“刀片電池”電芯扁平窄小，可以通過陣列的方式排布。蜂巢能源布局“短刀電池”，涉及無鈷、三元材料到磷酸鐵鋰多種電池材料。億緯鋰能則致力于發展大圓柱電池，在2022年中國電動汽車百人會論壇上，億緯鋰能董事長表示，大圓柱的疊片方案的磷酸鐵鋰電池將是行業主要的發展方向。衛藍新能源在2022年中國電動汽車百人會論壇上表示，公司推出混合固液電解質電池，可單次充電續航1000km。
電池規格多樣化，標準化程度低。2017年《電動汽車用動力蓄電池產品規格尺寸》（GB/T34013-2017）推薦性國家標準發布，把動力電池分為145種規格，包括圓形電池6種，方型電池125種，軟包14種。然而，由于各企業的技術路線存在差異，在電芯層面上的規格差異更加突出。據我們對各電池商推出型號的不完全統計，2020年1到9月實現裝機的電芯單體型號有近280個，其對應的電芯單體尺寸有300多種。電池尺寸規模上的差異會直接影響電池生產制造、整車配套和電池回收多個環節。對于換電站而言，電池尺寸規模的差異還會造成在不同車型之間的切換困難。
換電電池包通信協議、電連接器技術不統一。CAN協議主要用于汽車中各種不同元件之間的通信，以替代昂貴的配電線束。傳統車輛通常采用SAE-J1939的形式制定CAN總線協議。然而新能源汽車加入了電池系統和新的電機系統，面臨重新設定PNG碼等問題。因此，各車企之間形成了不同的CAN通訊協議。電池供應商需要根據主機廠的定義，修改電池包的CAN協議。不同車企之間的電連接器技術也在多元發展。因此，通信協議和電連接器技術的差異會導致換電難以在不同品牌、不同車型之間進行，通常只能在車企內部進行標準統一，進而導致換電受眾規模小，難以盈利。
各品牌間利益牽扯較深，新能源車企間較難統一標準。新能源汽車行業發展過程中涌現出一大批新能源車企，每個新能源車企都擁有自己的核心技術和平臺。核心技術與平臺的多樣性意味著換電標準也難以統一。要統一換電標準，新能源車企需要進行多方面的調整，包括知識產權、平臺管理、生產線等一系列問題亟待解決。除此之外，車企和電池供應商之間還需要共享相關數據。由于不同車企的行業地位、技術發展水平不一致，強行統一標準將會觸動多方利益。因此，新能源車企或為了維護自身利益不愿意統一標準。
不同車企的換電方式之間存在差異。目前換電模式主要分為垂直對插式換電、側面對插式換電和端面換電三種方式。垂直對插式換電即車身運行方向和電池行進方向互相垂直，代表車企有蔚來和特斯拉。側面對插式換電即車身運行方向和電池行進方向平行，代表車企有眾泰和力帆等。端面換電和對插式換電基本類似，電池安裝在底盤，但是換電過程中由插件接觸面定位，而非通過導向的軸孔，代表車企有北向新能源。除上述三種換電方式外，還有少部分車企采用手動換電模式，例如康迪電動汽車在電池安裝好后手動連接電池和車輛的插件。統一換電模式需要對不同的車身以及底盤結構進行統一改造，車企的設計和改造成本高，配合度較低。
換電站投資成本重，運維成本高。根據協鑫能科2022年5月發布的《新能源換電站建設項目可行性分析報告（修訂稿）》顯示，單個乘用車換電站投資概算為490.72萬元，其中換電站投資260.72萬元，線路及其他投資100萬元，備用電池投資130萬元；單個重型卡車換電站的投資概算為914.14萬元，其中換電站投資420.14萬元，線路及其他投資235萬元，備用電池投資259萬元。據北汽新能源公告，一個重卡換電站的建設成本近1000萬元，每個站按標準需要儲備28塊替換電池，每塊電池成本標價11.5萬元，備用電池投資就高達322萬元。除了高昂的投資成本之外，換電站還需要支付不菲的運維成本，包括土地租賃費用、人工費用和電力費用。一座占兩個車位的蔚來換電站就需要兩位值守人員，多座換電站之間還需要共享基建維護和安全維護人員。
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同時我們也看到各種制約因素正逐步減弱。電池逐步標準化：車企和電池供應商正在主導電池標準化進程，以降低生產成本同時將有效推動換電實施可行性。電池標準化的重要前提之一是電芯的設計限定閾值。在此基礎上，車企和電池供應商分別主導著不同思路的標準化。比亞迪將刀片電池尺寸標準鎖定在960*13.5(14)*90(102)mm，通過增減串聯的方式改變電池容量，同時將電池材料統一為磷酸鐵鋰，實現材料的標準化。上汽“魔方”電池將長度和寬度固定在1690mm和1300mm，通過改變高度和串聯設計改變電池容量，并運用不同的材料體系實現容量分級。除了車企外，寧德時代主要推出148mm的電芯，打造多種容量規格的電池，并運用在蔚來、小鵬等車企上。無論是車企還是電池供應商主導的標準化，目的都是最大程度上降低成本。在未來，動力電池將有望實現標準化統一。
換電站正在向兼容多種電池和車型發展。以蔚來為例，2023年3月，蔚來三代站首發亮相海南海口。新一代的蔚來換電站對高柔性換電機構進行了升級，軸距兼容范圍為2800-3300mm，從3100mm增加到3300mm，輪外側距兼容范圍為1900-2800mm，從2500mm增加到2800mm,可兼容更多尺寸的車型，特別是可向下兼容阿爾卑斯品牌車型。蔚來三代站還將電池倉位數量從13個增加到21個，可以兼容不同尺寸的電池包，特別是可以兼容阿爾卑斯車型上的電池。在未來，換電站還可以發展出多通道換電站，以適應不同換電方式的車型。換電站通過增強自身的兼容性，可以逐步減輕標準化程度低的問題。
新能源汽車龍頭效應愈發明顯
新能源汽車龍頭效應明顯，集中度進一步提升。2022年新能源汽車實現銷量524.9萬臺，其中銷量前三的廠商分別為比亞迪、上汽通用五菱和特斯拉（中國），分別銷售158.3萬、44.7萬和44.2萬輛，分別占比30.2%、8.5%和8.4%。CR3的廠商占市場份額的47.1%，CR10廠商占市場份額的69.4%。新能源汽車龍頭效應明顯，市場集中度高，少數幾家車企占據整個市場份額的半壁江山。
高市場集中度有助于促進電池標準化。車企內部實現標準化相對而言較為容易。當市場集中度較高時，車企內部實現動力電池的標準化整合，會促使動力電池的集中度也相應提高。以比亞迪為例，2019年至2022年，比亞迪的市場份額經過2020年短暫環比下降后，迅速擠占市場，2022年市場份額提高至30.16%，上升趨勢明顯。同時，比亞迪內部也在推進動力電池標準化，將刀片電池尺寸標準鎖定在960*13.5(14)*90(102)mm，將材料統一為磷酸鐵鋰。兩種趨勢的協同促進下，市場上的動力電池有望實現進一步統一標準。
?換電站成本正在下降
蔚來換電站建設成本在下降，服務效率在提升。從2018年第一座蔚來換電站的落地，到2023年蔚來三代站的亮相，5年時間里蔚來迭代了三代換電站。根據搜狐財經張瑩表示，蔚來一代站的建設成本大約為250-300萬元，而二代站的建設成本則約為150-200萬元。三代站在二代站的基礎上，每一塊電池的成本降低了30%，線束也減少了30%-40%，銅的使用量在下降，成本進一步降低。同時，蔚來換電站的服務效率在提升。蔚來一代站擁有5塊電池，日服務次數可達120次；二代站擁有13塊電池，日服務次數可達312次；三代站擁有21塊電池，日服務次數可達408次。
蔚來換電站推動無人換電站，助力運維成本下降。2022年NIOPowerDay線上發布會，蔚來借助自研的高性能加電網絡物聯系統，向大眾展示了可實時讀取自建加電設施運營狀況的可視化遠程運維平臺。在構建的無人值守換電場景中，運維人員可以通過平臺上的基礎信息、實時動畫、視頻監控、故障告警、運維百科、遠程控制等功能，對換電實施管理和監控。相較于每個換電站需要2名運維人員，可視化遠程運維平臺可以僅需要1名運維實現對多座換電站的監督管理，大大降低了換電站的運維成本。
換電產業鏈概述
換電全產業鏈快速發展，吸引各方企業持續加碼。換電產業鏈可分為上游的換電站電池供應商及設備生產商，中游的換電站建設運營商與電網企業，以及下游的新能源汽車用戶和動力電池回收企業。2022年，多家電池供應商、新能源車企發布相關公告，進軍換電設備行業，包括協鑫能科、吉利在內的多家企業共融資超60億元，寧德時代、蔚來等發布相關產品。其中，寧德時代全資子公司時代電服于2022年1月發布換電品牌“EVOGO”；且于2023年1月進行增資，注冊資本由2億元增至15億元。
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產業鏈上游：龍頭布局換電業務，行業競爭逐漸加劇。目前，換電設備運營商主要由兩部分公司組成：
1）電池供應商，主要包括寧德時代、欣旺達等；主要提供適用于標準化、規范化換電的汽車電池。
2）獨立的設備生產商，按照換電站在使用流程中的順序可分為快換系統與充能系統；充能系統的主要玩家包括泰坦動力、通和科技等，主要提供換電站對于所換下電池的充電服務；快換系統的主要玩家包括瀚川智能、博眾精工、山東威達、科大智能等，主要提供包括換電站、核心零部件在內的設備產品。對快換系統設備生產商而言：目前，國內換電設備供應商主要包括山東威達、博眾精工、瀚川智能、科大智能等。其中，山東威達與蔚來深度綁定，二者合資建立子公司昆山斯沃普，為蔚來二代換電站獨家供應換電設備，業務規模處行業前列；博眾精工、科大智能產品已經過多代更迭，為東風、北汽、吉利等傳統車企提供換電設備；瀚川智能入局較晚，目前營收規模相對較小，但后發優勢明顯。
具體來看，瀚川智能于2020年開始布局換電賽道，憑借在汽車智能制造等業務的技術積淀，擁有較為豐富的換電設備技術儲備；目前，瀚川智能已建立完整的換電設備生產線，形成批量化生產換電設備的產能；已拓展包括寧德時代、協鑫能科、特來電領充等在內的多家龍頭客戶；根據瀚川智能規劃，到2025年將形成4000-5000臺/套的年產能，業務規模與市占率有望雙升。
對電池供應商而言：由于每座換電站都會儲備相應的電池，換電站大規模營運料將導致動力電池需求激增，因此動力電池生產廠商自2020年起紛紛布局換電行業。以寧德時代為例，2022年1月，寧德時代全資子公司時代電服在線上舉行發布會，推出換電品牌EVOGO，并計劃將在10個城市首批啟用，為第一家自建換電站的上游電池供應商。
產業鏈中游：車企處于核心地位，其他企業陸續布局。目前中國換電業務運營商主要分為三類：
1）以蔚來、北汽新能源、吉利等為代表的整車廠；
2）以奧動新能源、伯坦科技、協鑫能科為代表的第三方換電運營商；
3）以國家電投、中石化為代表的央企國企。目前來看，一方面，蔚來、伯坦、奧動形成三分天下的市場格局，行業集中度較高；且以蔚來為代表的整車廠占據了換電運營商的大部分市場份額，根據中商產業研究院數據，其2021年換電站保有量789座，市占率達56.16%。另一方面，各方企業陸續布局，國家電網、南方電網、中石化等央企國企也開始與整車廠、電池商等尋求合作共建換電站；截至2021年12月，中國石化已建成換電站65座，國家電投建成內部驗收換電站22座；預計未來隨著各方企業持續發力，行業競爭程度將有所上升。
產業鏈下游：新能源汽車市場廣闊，推高換電需求。政策端，工信部組織新一輪新能源汽車下鄉，多地出臺政策促進新能源汽車消費；供給端，各車企電動化、智能化快速推進，新能源汽車行業長期景氣向好。中信證券研究部新能源車組預測，2025年我國新能源乘用車車銷量將達1262萬輛，對應2022-2025年CAGR達22.47%，有望帶動換電行業提速發展。
