换电设备行业报告：新能源汽车渗透率加速提升，换电赛道迎风口

主要观点 换电站意义重大，是“新基建”重要内容。换电模式是一种通过集中式充电站对大量电池集中存储、集中充电、统一配送，并在站内对新能源汽车进行电池更换或者集电池充电、物流调配、以及换电功能于一体的一种新能源汽车快速补电方式。1）换电模式有换电效率高、减少对电网冲击、延长电池寿命等优点，具备大规模推广的先天条件。2）政策支持：2020年后国家和地方均出台较多政策，鼓励在适应场景发展换电作为新能源基建补充，并不断出台标准规范行业。3）产业资本进入：蔚来、奥动新能源等是主要玩家，参与者较少。2020年后主机厂投入增大，换电车型增多，换电站布局加快；同时，电池厂与主机厂合作，开始成立电池资产管理公司，换电产业链上下游进一步深入合作，并有望打开梯次利用、电池回收等行业空间。 换电运营商加快换电站建设力度，2025年换电设备需求超百亿。至2025年底，蔚来换电站全球总数将超4000座，其中中国以外市场的换电站约1000座；奥动新能源计划5年内完成10000座换电站投建； 国家电投到2025年计划新增总投资规模1150亿元，新增投资持有换电站4000座，新增投资持有电池22.8万套。我们测算换电设备市场规模在2025年达到120亿元，目前换电行业正处于发展初期，未来增速可能会超出我们预期。 技术迭代升级：换电早期以箱式换电为主，将电池分为6-8个模组箱分开换电，效率低、操作难、自动化程度低，随着技术迭代，形成全自动化整块电池包换电的成熟技术方案，推动换电产业化。 受益标的：瀚川智能、山东威达、博众精工、科大智能等。 风险提示：新能源汽车渗透率提升不及预期，换电技术进步不及预期，竞争加剧等。 换电产业链 1.1什么是换电？ 定义：新能源汽车换电模式是一种通过集中式充电站对大量电池集中存储、集中充电、统一配送，并在站内对新能源汽车进行电池更换或者集电池充电、物流调配、以及换电功能于一体的一种新能源汽车快速补电方式。 换电模式作为一种新能源汽车补电方式，通过更换电池，可以快速为新能源汽车补电：换电时间与燃油车加油时间相当，大幅缩短补电时间，增加消费者使用便利性，缓解消费者里程忧虑。 1.2换电行业国内外换电模式发展历程 2007年，以色列Better Place是世界上第一家从事新能源汽车换电模式运营的公司：该公司开发了一套完整的纯电动汽车底盘换电技术，为客户提供纯电动汽车换电服务。由于硬件成本和电池维护成本投资较大，且受制于当时汽车生产企业对发展新能源汽车还存在较大顾虑，新能源汽车数量极少，同时换电模式在用户端的便利性、使用成本和传统燃油车相比没有大的优势，BetterPlace无法实现盈利，最终破产。 2013年，特斯拉的快速换电技术，换电时间缩短到90秒：从技术上看，特斯拉的快速换电技术仍是基于Better Place的底盘换电技术路线，但进一步提高了换电速度。由于特斯拉意识到底盘换电的异形电池无法跨车系车型共享、换电站兼容性低、运营效率低，以及难以整合车企资源形成通用标准的致命缺陷，很快将发展重点转向了其超级充电桩技术Supercharger3，战略性地放弃了换电路线和模式。 我国换电模式发展历程：我国早期主要是在北京奥运会、上海世博会和广州亚运会期间，开展了新能源公交车换电模式示范运行项目，开发和验证了新能源公交车换电技术。国家电网公司首先在新能源乘用车领域进行换电技术研究，提出了“换电为主、插充为辅、集中充电、统一配送”的商业运营模式，完成相关技术储备和出租车换电试点，首次提出并验证了“车电分离，里程计费”的商业模式。 1.2换电行业国内外换电模式发展历程 换电目前存在的不足：换电站建站成本剧增，设备可靠性和电池一致性不易保证，技术标准不统一，以及不易整合协调各方利益等障碍。 成本高：1）单个充电站设备成本200万元左右，同时建设多个换电站将投入大量成本。同时运营成本、电池成本也较高，包括土地租赁和人员等费用。 电池标准不统一：1）GB/T 34013-2017《电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》为例，规定的电池型号就多达145种，电池模组结构又因车型设计而不同。2）侧面换电、分箱换电、底盘换电等类型造成电池规格型号及参数各异。因此车企之间很难实现电池产品及换电设备的共用。 其他问题：在电动车市场保有量较小的现阶段，利益归属、投资大、回报周期长、模式调试、电池标准等，都是制约换电推广的关键因素。 1.3换电行业发展背景—新能源汽车渗透率不断提高 我国新能源汽车渗透率加速提升：1）2021年1-9月新能源汽车销量同比大幅提升，均在100%以上，1-9月份累计销量达29.76万辆；2）2020年我国新能源汽车渗透率由2013年的0.08%提升至5.4%，而2021年1-11月，我国新能源汽车渗透率则达到12.73%。 1.3换电行业发展背景—新能源汽车渗透率不断提高 充电桩：充电桩分为交流充电桩和直流充电桩，前者由于功率较低，充电时间较长，后者功率高，充电快，但对电池损耗较大。 充电桩保有量：新能源汽车配套设施不断完善，充电桩保有量不断增多，2021年上半年累计保有量达到194.74万台。 车桩比有下降趋势：2016年车桩比高达7:1，2021年上半年达到3:1。从目前来看，充电桩新建速度略慢于新能源汽车销量。因此，换电站作为新能源汽车重要的补能方式之一，愈加受到重视。 1.3换电行业发展背景—政策推动电池标准化 政策推动： 2020年5月，“换电”首次被写入政府工作报告，指出要增加换电站设施。同年7月，工信部表示继续大力推进充换电基础设施建设，鼓励企业研发换电模式车型。对于发展换电站的态度也由之前的“模糊定位”转为“明确支持”，换电站被列为“新基建”的重要组成部分。 2021年11月1日，GB/T 40032-2021《电动汽车换电安全要求》国家标准正式实施，该标准为国家市场监管总局（国家标准委）于4月份批准发布，成为我国汽车制造业在换电行业制订的第一个基本通用性国家行业标准，有望解决电池标准不统一情况，推动换电行业发展。 2.1上游：换电设备 电池企业和换电设备生产商，分别负责提供对应应用范围的动力电池和换电站设备。换电模式意味着“车电”分离。换电技术大致包括机械连接技术、电连接技术、冷却液连接技术、监控技术。 快换系统：车端换电系统由机械连接部件、机械锁止部件、换电电池箱体等组成。快换系统主要厂商包括深圳精智、博众精工、伯朗特、科大智能、易事特和山东威达等。 动力电池：“车电”分离，一车一电池将变成一车多电池，电池或将迎来增量需求。随着新能源汽车及动力电池渗透率的快速增长，电池销量将持续增加，带来动力电池各环节龙头企业持续受益，如宁德时代、比亚迪、国轩高科、亿纬锂能等。 2.1上游：换电设备 2.1上游：换电设备 2.1上游：换电设备—需求测算 2025年国内换电站设备市场空间测算： 换电站保有量：至2020年，我国已建成换电站数量增至555座，当年新增249座。2021年我国已建成换电站约1200万座（其中蔚来777座）。基于新能源汽车需求增长趋势，预计2025年，国内换电站新增数量达到9000座以上。 换电设备需求空间：2021年国内换电站设备价值量在17亿元，行业尚处于萌芽起步阶段。预计至2025年，国内当年新增换电设备需求将达到120亿元。 2.2中游：换电运营商和“电池银行” 换电站建设和运营商，负责换电站的搭建和运营，面向市场提供换电服务。换电站的建设运营资金需求量较大，对电池的投资、车位选址、布线改造和运营管理都有很强的要求。根据中国充电联盟，目前我国换电站运营主要是三家企业：奥动新能源、蔚来、杭州伯坦科技。另外包括车企、电网企业、能源类企业、甚至互联网企业等新进入者。 2.2中游：换电运营商和“电池银行” 假设单个换电站固定投资（含电池）500万元，折旧年限为10年，土地租金和人工费用等运营成本为60万元/年。 理论每日最高服务次数为200-300次，但实际可能利用率较低，这里假设为50次。假如每次充电量为70kWh（乐观），充电服务费为1.8元/kWh。 计算结果如下所示。随着换电站利用率的提高，未来投资回收期或下降至2年以内，净利率维持较高水平。 2.2中游：换电运营商和“电池银行” 蔚来与宁德时代、湖北科投及国泰君安组建蔚能电池资产有限公司；奥拓新能源在2021年成立电池银行。换电运营商联合主机厂。电池企业、电力企业、梯次利用企业联合建立“电池银行”，撬动换电产业链，并打开了储能、电池租购、梯次利用、拆解回收产业链。 电池资产公司核心作用是转移和分担成本：电池资产管理公司承接电池成本，通过电池全生命管理获得收益，从而进行成本分担，形成了换电商业模式闭环。 2.3下游：换电场景丰富 应用场景较为丰富：私家车、出租车、公交车、短途重卡均可以作为换电的应用场景，并且大多场景已经开始逐步落地。未来随着政策的鼓励和技术的推动，换电模式将进一步渗透进私家车领域，换电应用场景也将持续丰富。 未来换电模式细分市场潜力取决于新能源汽车整体市场发展以及换电模式适用细分市场的车型销量增长情况：根据《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》，到2025年，我国新能源汽车新车销量占比达到20%左右。细分到不同场景，纯电动汽车在私家车、出租车与网约车电动化渗透率将快速增长，而公路客运车电动化进程相对较慢，货运方面轻微型货车电动化渗透率将快于中重型。 2.3下游：换电场景丰富—重卡 换电重卡更有发展前景及空间：相比充电式纯电动重卡，换电模式更有优势。一方面，换电重卡消除里程焦虑，实现“无限续航”；另一方面，换电模式可大幅减少充电时间，提高运输效率。 换电重卡商业化场景应用场景落地：2020年7月，宁德时代和福田智蓝携手打造的换电重卡在北京交付，该车每公里电耗为1.2kWh，续航里程为180km，3-5min即可完成换电。目前该换电站配有“车辆进站精准激光定位”，司机将车辆停放到指定位置后，机械手即可精准抓取电池包，官方称换电流程可靠度高达100%。 2.3下游：换电场景丰富—公交车和出租车 公交车和出租车等公共服务用车潜在市场规模庞大：公交车和出租车等公共服务用车运营属性强、运营成本敏感、固定里程需求，潜在市场规模庞大。2021年11月，工信部在全国范围启动新能源汽车换电模式应用试点工作，北京等11座城市纳入试点范围。目前北京近7万辆出租车里，已有1万多辆换电车辆。 2016年，北汽新能源在中国庞大的电动网约车市场找到了换电技术的落地场景，截至21年7月中旬，北汽已在北京、厦门、兰州、广州四个城市投放了7000余辆换电出租车，累计建站121座，累计运营里程1.6亿公里，单车最长行驶里程达60万公里，累计更换电池116万次。 2.4案例分析：蔚来加速启动换电站建设 成立之初蔚来即将换电模式确立为重要发展目标，自主研发换电站，在电池包技术、车身设计、换电站和云服务等多个领域累积了至少1200项专利技术。其中，截至到21年8月，蔚来换电专利申请数量达到58项，行业居首。 另外，蔚来通过升级换电站，不断提高自身服务水平，逐渐树立先发优势。 2.4案例分析：蔚来加速启动换电站建设 发布BaaS模式，实现“车电分离”：BaaS（Battery as a Service），即为“电池即服务”，实际上是蔚来所提供的一种采用电池租用服务的购车方案，在充分利用蔚来车型电池可换电的设计和已经成型的全国换电站网络体系，实现给终端用户提供可充、可换、可升级、车电分离的电池服务模式，让用户享受持续升级的电池和更好的补能体验。选择BaaS模式购买蔚来全系车型，车辆售价将减少7万元，选择70kWh的电池包，每月服务费980元，非服务无忧用户另须支付每月80元电池保障费用。 通过换电，降低用户从燃油车向蔚来电动转换的成本； 做出差异化，更容易吸引用户。 2.4案例分析：蔚来加速启动换电站建设 加速换电网络建设，持续快速