換電、快充，誰才是新能源車續航最優解？

文 悟能

充電焦慮是電動汽車誕生以來一直存在的一個痛點，也是電動汽車普及的主要障礙。而目前解決充電焦慮有兩條路徑：一個是換電，一個是快充。“依靠上述兩種手段，電動汽車充電能夠像油車拿槍加油的輕松時代，已經離我們不遠了。”江淮汽車研發中心工程師王鑫認為。

換電政策風不停吹：換電車型補貼不受30萬元限制

2020年，換電站和充電基礎設施并列進入政府工作報告。同年7月，換電模式下的車輛與電池分開銷售也被松綁，購車者可選擇只購買車輛而租用電池。這意味著“車電分離”法律上的障礙已被掃清。

為了配合鼓勵換電模式，財政部等四部委2020年聯合發布的《關于完善新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》中，明確提出支持鼓勵“車電分離”的換電模式：換電車型不受售價30萬元以下（含30萬元）的上限限制。

工信部對申報《道路機動車輛生產企業及產品公告》（第333批）的車輛公示中，首次出現“換電型純電動多用途乘用車”的表述，公告其他部分標注“車電分離”字樣。工信部隨后頻頻調研，并召開座談會，研討聽取換電模式推廣中的主要困難。在此基礎上，工信部于2021年10月發布通知，組織開展換電模式試點，11個城市入圍，多家乘用車企業布局換電，完成換電車型公告。

就是在這次試點啟動時，工信部明確鼓勵企業設立電池資產管理公司，提升動力電池全生命周期利用效率。工信部還鼓勵地方出臺換電車輛應用支持政策，研究出臺適合換電模式發展的金融保險產品。

換電風潮再起

站在產業鏈角度，換電戰局中，手握資源的市場主體至少有六類，多樣而復雜。

首先是設備生產商。A股換電相關上市公司包括協鑫能科、翰川智能、博眾精工、山東威達和科大智能等。其中，山東威達是換電急先鋒蔚來的供應商，其余幾家目前“兼職”做換電。

電池廠商也加入戰局。公開報道顯示，寧德時代2021年12月24日與貴州省政府簽署合作建設換電網絡協議；2022年1月15日，寧德時代發出《能量，換出來》海報，預示著其在換電領域或有大動作。

第三類是獨立換電運營商。奧動新能源等參與換電業務的運營方，已經在此領域深耕將近20年。

第四類是主機廠商，也就是生產整車的車企，其中以蔚來、北汽為代表態度積極而堅決。

換電涉及到場地審批和相關配套，中石化、中石油具有天然優勢，兩者在全國擁有的加油站超過5萬座，自然不愿丟掉這樣的“地利”優勢。除去與多家企業合作外，中國石化董事長、黨組書記張玉卓透露，中國石化正加快從傳統油品向“油氣氫電非”綜合能源服務轉型，注重發展換電站等業務，“十四五”期間規劃布局5000座充換電站。“另一桶油”不甘落后。2021年，中國石油首座二代充換電站在陜西咸陽揭牌投入運營，在重慶與長安新能源等合作建成首個“加油+換電”綜合能源補給站。

換電領域中，手握電力資源的第六類市場主體——國家電網，入局換電領域不可謂不早，但過程頗為曲折。早在電動汽車起步階段的2006年，國家電網就組織充換電設施研發，2007年便提出換電為主的商業模式。5年后，國家電網改“換電為主”為“引導換電”，主攻快充，并允許社會資本同臺合作競爭。雖經巨大轉變，國家電網投資建設的充換電站迄今已經超過1萬座，其中換電站到2014年已達數百個。

2021年4月，國家電力投資集團宣布，到2025年，公司計劃新增總投資規模1150億元，推廣重卡20萬臺，新增投資持有換電站4000座；吉利科技集團計劃到2025年在全球運營5000座智能換電站；中國石化計劃2025年前建設5000座充換電站；蔚來要在2025年建成4000個換電站；寧德時代與貴州省政府于2021年12月簽署協議共建換電網絡……

根據目前各家公布的計劃，除去合作重復數據，據不完全統計，到2025年國內的新建換電站至少超過2萬座。市場預計對應的運營市場規模將達2631億元，換電站設備市場則達到693億元。

換電技術已無障礙

如果從2006年算起，換電從提出至今，已過去15個年頭，除去以服務自家車主為主的蔚來汽車和主攻運營車輛（To B）的奧動新能源等企業，市場上鮮有企業讓人眼前一亮。

那么，什么是換電？換電的本質又是什么？換電是指車企在設計車型時留出可更換的電池空間，以便車主進入市場后根據需求更換電池補充能量，或者因電池衰減升級電池。

這種將“車電分離”的模式優勢明顯。相比快充，換電在補能效率上擁有壓倒性的優勢。目前大多數換電時間可以控制在5分鐘以內，最慢的不超過10分鐘，奧動新能源最新的第四代換電站已經實現全流程1分鐘，換電過程只需要20秒，車輛即換即走，車主的體驗就像燃油車加油一樣方便，甚至更快。

決定換電效率的還有換電站的電池存量。從第一代換電站發展至今，電池存量從當初的5塊到8塊電池包，到現在的20塊甚至30塊，旗艦換電站存量更多。以乘用車為例，按照目前更換一塊電池包計算，蔚來汽車的第一代換電站可存儲5塊電池，設計服務能力每天72次，實際運營中最高可達120次。如果存量電池達到30塊，實際運營上限可達720次。

除了補能效率外，換電站運營方在電池管理維護方面比一般車主更加專業，免除了車主在維護電池方面的耗時和精力成本。

與傳統加油站相比，換電站占地更小，土地利用效率更高。北汽新能源同樣將面向社會實現開放共享。在車電價值分離的商業模式下，建設一座換電站只需4小時，設備占地面積僅為67.5平方米，不足5個車位的面積，每日最多能服務私家車300輛。這相當于在5個車位上建起一座75層高的停車充電塔，對土地和配電資源的利用率非常高。另外，專家指出，與快充相比，換電因為能將充電時間分解，所以對電網沖擊較小，基本不會造成電網維穩的額外成本。

城區短途出行，補充能量的方式較多，充電樁和換電并行。但車主一旦出城遠行，高速公路上的換電站更能提供所需的能量補充，只要換電站的布點合理，未來長短途能量補充的需求用換電模式基本都可以解決。

另外，在換電模式下，整車被分為車體和電池兩部分，車體出售，電池可買斷可租賃，在一定程度上可降低購車門檻。王鑫認為，換電的本質是一種商業模式，技術在其中扮演的角色并不像快充那么重要，或者說目前的技術手段已經可以滿足換電所需。“市面上大多車主以換一塊電池為主，哪怕以后出現更換多塊電池的模式，技術上也沒有多少障礙。”王鑫說。

換電為何難見順風：重資產運營壓力大

建設一座換電站成本不低，至少是同等規模快充站的兩倍。一個電池充足、裝備齊全、規模相當的換電站，包括地價在內，可能需要上千萬元。

據計算，蔚來第一代充電站的啟動成本約為40萬元，而這只涵蓋了前期的施工、報批、引電三項。如果再加上員工成本、場租、電耗等成本，一個占地3個車位大小、儲備5塊電池的換電站，成本至少以百萬計。

奧動新能源汽車科技有限公司品牌與公共事務中心總經理黃春華同時表示，在換電站建設運營過程中，與電費相比，電池是一塊更大的成本支出。據相關統計，目前市場上常見的容量為60千瓦時的動力電池，成本約為8萬元到9萬元，按一個換電站平均需要8塊儲備電池計算，僅電池開支就將需要60萬元到70萬元。

“我們鋪下去地基了，但是收益周期很漫長，不是兩三年能看到的，一般要四五年才能看到收益。”黃春華說，自己生產、投放運營設備、不斷開設新的換電站，資產壓力非常重。

蔚來在全國布局超過700座換電站，在不計土地租金、人工成本且不考慮設備折舊、維修等費用的情況下，單個換電站建設成本約為200萬元，三年僅在換電上投入的資金至少14億元。王鑫認為，蔚來汽車是為了給自己單一品牌車型運作提供增值服務，加之其旗下品牌市場保有量有限，約為20萬輛，換電站資金投入基本可控。

奧動新能源在廣州新建的4.0版本大旗艦站，擁有60塊電池存量，另需電力增容和線纜鋪設，再加上租金等費用，基本投入要上千萬元。因此，奧動新能源不全做旗艦站，還選擇了中小型規模的換電站。

黃春華坦承：“我們的確重資產運營，資金壓力大。”相比主力To C端的乘用車輛換電站，運營車輛和重卡相對穩定，目前入局的公司經過三年的精耕，可以基本達到營收持平或者盈利。

奧動新能源企業發展副總裁蘭志波指出，中國有150萬出租車，如果按照70%計算，100萬輛車保守就需要1萬個換電站。“私家車或者乘用車輛補能頻率不高，一周只需要換電兩次，C端10輛車才抵過1輛出租車的流轉量。”蘭志波說。

換電站成本投入過大，也曾讓早期入局換電市場的國家電網猶豫不決。杭州伯坦科技工程有限公司總工程師王鋒表示，最初財政部將換電項目資金撥進了當時的國家電網，然后由后者實施。2011年后，國家電網因為看不到可能的投資回報，便調整換電方向。

“你做換電站也好，做充電樁也罷，這都是一個巨量的基礎設施的投資。”王鋒說道，基礎設施的收益都來源于用戶，但當時根本不知道用戶在哪里，個人購買電動汽車的太少。因此，國家電網當時認為換電這個事干不成。

補貼大潮中換電曾風雨飄搖

行業標準出臺前，換電領域經歷了復雜而戲劇性的博弈。

新能源汽車補貼政策實施初期，車企等各方市場主體不愿涉足換電領域。王鋒說，初期補貼分為兩種，一種按電里程計算，另一種按照電量計算，物流車最高時1度電可補貼1800元，分為國家補貼和地方補貼，比例為1:1。“當時只要把電池組裝上車、車上路，企業就能拿到補貼，沒人去干換電，并不是換電技術不好。”王鋒表示。

在這種情況下，“車電分離”的提出充滿重重阻力。不過，2019年發生的三起電動汽車充電著火事故，加速了換電政策的明晰化，“車電分離”正式登上舞臺。“（2019年）五一節前，連著三天燒了三輛車，還是代表行業最高技術的三個品牌。”王鋒說，這使事情從技術問題轉變成行業問題。

2019年五一前夕，工信部下發緊急通知，召開會議研究如何杜絕車輛充電時發生安全事故。“就是在這次會議上，‘車電分離’被提出來了，這是整個換電模式推廣中的一個轉折點，管理層首先考慮的是安全。”王鋒表示。

工信部提出推廣換電模式，加上新能源汽車補貼開始退坡后，各市場主體的態度才慢慢發生轉變。此后，各方均有利益訴求，針對換電行業標準的博弈第一次展開。

換電行業最大的阻力來自車企。原來國家為了防止騙補，將車和電池打包一體補貼。“比如一輛比亞迪的車，電池壞了，你給他換一個寧德時代的電池上去是不行的，這屬于違規行為。即便車企同意授權更換電池包，可一旦發生事故，在責任劃分上就會出現問題。王鑫解釋道，發生事故時電池廠家和車企各說各話，產生糾紛，這也降低了車企推出換電車型的意愿，車企更加謹慎。這些因素阻礙了車廠對換電的積極性。

車企不太愿意進入換電領域，還有一個說不出來的原因：折扣。以前汽車廠采購成品油都會享受折扣，而電池廠家的讓利卻不多。

從技術層面上，車企采用換電車型意愿不強：換電車型結構，因涉及電池廠家和車企，車電密合度遠不如一家廠家主導，因此會多占用空間。“它多占了空間，會影響車企車型的續航能力。”王鑫說。當然，車企對車型的個性化追求也將受到影響。

另一個大問題是：換電模式下，電池互換的合規問題，也就是說采用誰的電池標準。各個電池生產廠家都希望自己的標準占國家標準或者行業標準更多，“研發投入那么多錢，改掉很麻煩。”王鑫表示，標準背后的博弈，其實是利益之爭。

2021年，在換電模式提出20年后，全國性標準《電動乘用車共享換電站建設規范》才剛剛發布。這個團體標準，對車輛生產制造到換電流程、換電站設施等全產業鏈如何統一給出量化范圍，試圖打通換電共享痛點。

按照計劃，共享換電站分三步走：第一步，實現機械鎖止和解鎖機構、更換平臺、搬運設備、安全防護設施、車輛識別系統、電池包存放貨架、電力系統、充電機、數據分析系統的共享。第二步，隨著參與換電模式的企業群壯大，共享換電站實現車型平臺共享。第三步，共享換電站實現電池包平臺和電池模塊的共享。

因為上述標準是團體標準，不具有強制性，行業主體自愿采用。王鋒解釋，換電站屬于市場行為比較大的領域，不宜采用強制標準。團體標準制定后的唯一好處是：為行業標準出臺鋪路，為換電行業指明了方向。

全國標準推進緩慢，原因是哪家都不想放棄自己的東西。不過，王鋒指出，團體標準畢竟出臺了，這是一個政策信號，“它的政策傾向性大于它的實用性”。

換電快充風云對決：短期內沒有贏家

相對于換電路線，另一種技術路線備受關注，它就是超快充。許多車企想用超快充比肩加油，而且這也是車企主攻的技術方向。

電動汽車快充已經成為各家企業的主攻方向，也成了賣點。比如，小鵬汽車宣布的下一代產品5分鐘充電可續航200公里，長城汽車首款車型充電10分鐘續航增加401公里，廣汽集團的快充技術，性能與小鵬、長城相當。電池企業寧德時代研制的電池包充電15分鐘就可以行駛400公里，最長續航可達1000公里。

目前，市面上有兩種充電模式，一種是慢充，另一種是快充。當充電樁功率超過一定數值后，就是快充。超快充的數據更高，同樣是70千瓦時的電池，若以300千瓦功率充電，理論上15分鐘以內就能充滿。

快充目前有兩種技術線路，一種是上述的增壓手段，國內廠家大多采用這種方法實現快充；另一種是增流手段，特斯拉采用的就是600安快充技術。

充電樁核心是充電模塊，快充要求高電壓和大電流，而電流過大會使充電線纜重量增加，考慮到線纜散熱和過重設備不易搬運，車企多采用高電壓快充。

“增流并非好的方案，對電池散熱、熱管理、單件的一致性要求非常高。”國內一家頭部車企的工程師說到，增壓是市場方向，但要解決高壓擊穿問題，所關聯的元器件都必須在慢充基礎上升級。實現快充，電池和車輛電壓平臺要與電樁適配。快充是電池激烈使用場景。激烈使用場景下，出現問題的概率大增，最常見的就是電池熱失控起火。

另外，快充的前提是大功率，需要國家電網同步升級設備，為諸如800伏快充等提供穩定的電網供應。電網最擔心出現大的波動，如果峰值峰谷差值太大，便會導致局部電網斷電。假設15分鐘充滿60度電或80度電，功率達到240千瓦或320千瓦，意味著一根充電樁的功率要接近一棟居民樓，會沖擊局部電網。為了保證電網穩定，投入又將增加。

快充適合緊急補能場景，比如高速公路服務區。但在服務區建快充電樁，需要安裝變壓器，配置專門容量，成本遠比城市公共慢充充電樁要高很多。同時，快充電樁的利用率反而比城市公共慢充電樁低。

“一正一反”之后，很少有車企能夠承受成本壓力。車企目前推廣快充，一般會將快充與慢充充電樁混合搭建，以便能夠靈活調配；另外，還有廠家會為快充配備儲能電池，以減輕電網壓力。

除去上述成本壓力，快充還有很多環節需要投入更多成本。快充涉及電池、電樁和一系列設備。普通慢充樁價格在幾百元到上千元不等，快充樁約為一萬元。快充對電池要求高，電池成本隨之提升，一般比常規電池至少高出20%。另外，快充影響電池壽命，其中的折損計入后，成本又會增加。車輛平臺電壓提高后，電池管理系統成本也會增加。

此外，快充高壓條件下車上電池包、電驅動、PTC（正溫度系數熱敏電阻）、空調等都需重新適配，對供應鏈環節提出新的挑戰。因此，快充真正落地，不僅需要車、電池、充電樁三方聯動，還需要整個產業鏈協同共進。

短期內，快充是否會出現顛覆性的技術突破？比如，可在常規電壓下實現安全短時的快充？王鑫認為，換電和快充將長期并存，都不具有一個路線碾壓另一個路線的時機。“從管理層面說，換電也好，充電也罷，這只是技術路線本身的問題。”王鑫稱，管理層不會選邊站隊，就是想用逐漸增加的規模化，倒逼標準化和技術突破，這種思路比10年前更加清晰。

中國加油站規范用了10年才完成。對換電的規范推進速度也不能給予過高的期望。按照預測，2022年電動汽車整車銷售量將達到500萬輛，隨著保有量的增加，補能需求將會劇增。王鋒認為，這種態勢將倒逼換電和快充市場加速。