中国换电行业发展白皮书：换电行业的创新与协同

换电行业的创新与协同 --中国换电行业发展白皮书 2023年7月 报告提供的任何内容（包括但不限于数据、文字、图表、图像等）均系沙利文独有的高度机密性文件（在报告中另行标明出处者除外）。未经沙利文事先书面许可，任何人不得以任何方式擅自复制、再造、传播、出版、引用、改编、汇编本报告内容，若有违反上述约定的行为发生，沙利文保留采取法律措施、追究相关人员责任的权利。沙利文开展的所有商业活动均使用“沙利文”的商号、商标，沙利文无任何前述名称之外的其他分支机构，也未授权或聘用其他任何第三方代表沙利文开展商业活动。 白皮书摘要 弗若斯特沙利文（北京）咨询有限公司谨此发布《换电行业的创新与协同—中国换电行业发展白皮书》。本报告旨在分析在新能源汽车市场规模加速增长背景下，中国换电行业的发展现状、发展特点、驱动因素及未来发展趋势等。 本报告从新能源汽车补能技术出发，具体对比了充电技术与换电技术，凸显了换电技术的性能优势与广阔的发展前景，分析了我国换电行业的历史背景、发展现状与趋势，以及换电行业新型应用场景，肯定了以换电为代表的新型新能源汽车补能技术在实现全球“碳中和”目标道路中的重要性。 本报告所有图、表、文字中的数据均源自弗若斯特沙利文（北京）咨询有限公司，数据均采用四舍五入。 换电推动新能源汽车的普及，并提供更加便捷和可靠的能源补给解决方案 关键词：技术、服务、数据 新能源汽车换电技术在无法安装充电桩的区域，以及需要迅速补能的场景中具有显著优势，尤其对于商业用途车辆，如出租车和网约车，以及封闭场景的商用车辆。 快速续航增加：通过换电，电动车辆可以在很短的时间内更换新的电池组，从而实现快速续航增加。相比传统充电需要等待几个小时，换电可以在几分钟内完成，节省了用户的等待时间。 灵活性：换电站的布局相对充电桩更加灵活，可以安装在更多地方，甚至可以在临时场景中快速搭建。这对于一些无法布设充电桩的区域或临时需求的场景非常有益。 提高车辆使用率：商用车辆如出租车和网约车，通过换电技术可以减少充电时间，提高车辆的使用率，从而增加收益和效率。 解决高速长途续航问题：对于高速长途行驶的商用车辆，换电技术可以提供一种快速增加续航里程，提升车辆的运营能力及经济效益的解决方案。 换电产业的创新与协同发展是实现交通可持续发展的关键 关键词：跨行业合作、政策支持、生态建设 换电行业参与者可以通过与充电桩运营商、能源公司、智能网联技术提供商等行业的合作，实现资源共享和互利共赢。 合作共建充电桩与换电站：换电行业参与者可以与充电桩运营商合作，在充电桩站点附近建设换电站，为用户提供更全面的充电服务。通过充电桩与换电站的互补布局，满足用户不同场景下的充电需求，提高新能源汽车的使用便利性。 能源公司与换电技术融合：能源公司可以与换电行业参与者合作，提供优质的电力资源，支持换电站的运营和电池充电。能源公司还可以借助大数据和智能技术，优化电力调度和管理，提高能源利用效率，为换电行业提供更稳定和可靠的能源供应。 智能网联技术整合：智能网联技术可以与换电系统进行整合，通过实时监测和远程控制，优化电池充电和交换过程，提高充电效率和用户体验。智能网联技术还可以实现车辆和换电站的智能匹配，提前预测用户的需求，提高换电效率。 政府政策支持和标准制定：政府可以制定鼓励换电行业发展的政策，例如给予换电站建设补贴和税收优惠。同时，建立统一的换电标准和规范，确保不同参与者的设备和系统能够互联互通，促进产业合作和创新。 建立开放的创新生态系统：政府可以鼓励建立创新投资基金、孵化和技术交流平台，吸引各类创新企业和创业者参与换电行业的创新与协同。这将促进技术创新和合作伙伴关系的形成，推动换电行业的发展。 名词解释 换电：换电通过换电站将车辆处于亏电状态的动力电池快速更换为容量饱和的电池，并将亏电电池重新存储到换电站中进行集中充电与管理。 商业用途车：指用于商业和运营场景，主要从事营利性道路运输经营活动的电动车，主要类型包括网约车、出租车、卡车、公交车、面包车、客车、共享汽车或租赁汽车等。 底盘换电：底盘换电的原理是将整个电池组或电池模块安装在车辆底盘的特定位置上，并通过机械装置或电动机械装置实现电池与车辆的连接和拆卸。当电池能量耗尽时，车辆可以通过驶入换电站，将底盘上的电池模块与已充电好的电池模块进行交换，以便快速获取充满电的电池组。 侧方换电：也被称为侧方卡扣式换电技术，侧方换电的原理是将电池组或电池模块集成在车辆侧面的特定位置上，并通过机械装置或电动机械装置实现电池与车辆的连接和拆卸。当电池能量耗尽时，车辆可以通过侧面停靠在配备换电设备的充电桩或换电站旁，进行电池的快速更换。 分箱换电：也被称为模块化换电技术或分隔式换电技术，分箱换电的原理是将电池组分为若干个相互独立的模块或箱体，每个模块都具有自己的电池单元和管理系统。当车辆的某个模块电池能量耗尽时，可以通过特定的装置或接口，将该模块从车辆中拆卸出来，并替换为已经充好电的模块，从而实现电池的快速补充。 换电站：指为电动汽车提供电池更换服务的设施。它是新能源汽车充电基础设施的一种形式，旨在解决电动汽车充电时间较长的问题，通过快速更换电池，提供便捷的补充能源方式。 私人用途换电车：指为私人个体或家庭使用的换电车，采用底盘换电技术或其他形式的换电技术，通过更换电池来实现能源补给。这些车辆主要用于私人出行或家庭使用，满足个人或家庭的日常交通需求。 新能源汽车：新能源汽车是指使用新能源技术作为动力源的汽车。新能源汽车采用电能、氢能等为主要能量来源，以实现更环保和可持续的交通方式。 电池梯次利用：电池梯次利用是指将已经使用过一段时间的电池从一种应用场景转移到另一种应用场景，以延长电池的使用寿命和价值。这种做法可以最大程度地发挥电池的性能，提高其经济效益和环境可持续性。 核心洞察： 01 换电：实现汽车快速补能 02 乘势而上的中国换电行业 03 换电行业：旧伤与生机并存 04 换电生态新模式呼之欲出 第一章—— 中国换电技术概述 换电：实现新能源汽车快速补能 新能源汽车补能方式主要包括充电模式和换电模式 新能源汽车补能方式分为两种，即充电模式和换电模式，其中换电模式按其换电地理位置可分为固定换电（换电站）和移动换电（换电服务车），按换电方式可分为底盘换电、侧方换电、分箱换电，目前底盘换电为市场主流换电模式。 电动汽车换电模式是指通过集中型充电站对大量电池集中存储、充电、统一配送，并在换电站内对电动汽车进行电池更换服务。换电模式通过将新能源汽车的电池进行更换，以满足车主的续航需求，是一种将车和电池分离进行补能的模式。不同于充电桩充电模式，换电模式可以降低用户初始购车成本，节省车主的补能时间。 新能源汽车补能方式分类 新能源汽车补能方式 充电模式 换电模式 固定充电 移动充电 换电站 移动换电 交流充电桩 直流 充电桩 充电服务车 底盘换电 侧方 换电 分箱换电 换电服务车 来源：沙利文研究 集中充电，统一配送的电池补给模式 换电模式采用集中充电，统一配送的电池补给模式 中国电动汽车换电服务架构由集中充电站、换电站、换电服务用户、电池回收企业、储能系统等部分组成。所有的换电用电池包都统一集中储存、充电然后运送至各区域的换电站供电动载具更换电池，换电站采用慢充给电池包充电。退役后的动力电池由电池回收企业统一回收，部分满足储能系统性能要求的动力电池进入储能系统的电池组部分。换电模式下，更换下的电池可以以慢充方式充电，有助于提高动力电池的生命周期。 新能源汽车换电模式架构 换电站1 出租车 网约车私家车 电池回收 集中充电 换电站2 公交车 电池回收 储能系统 重卡 换电站3 电池回收 来源：沙利文研究 各换电企业的换电模式和应用场景不尽相同 随着换电技术不断进步，换电形式和应用场景不尽相同 新能源汽车换电模式按照电池更换的方式可主要分为整包换电（即底盘换电）和分包换电（即侧方换电和分箱换电）。分箱换电采用模块化的标准电池，可实现多种车型的兼容和换电的标准化。采用分箱换电的换电站成本相对低，但换电耗时较长，主要从前端、后端进行电池替换。整包换电相对分箱换电更换速度更快，但受制于电池包形状、大小不统一的问题，标准化难度较大。下列表格例举 了各换电模式对比： 主要换电模式对比 侧方换电 分箱换电 底盘换电 市场份额建设成本 自动化程度人工/半自动 半自动 全自动 工艺标准化较难 易 中 安全风险换电时长5-11分钟 5-10分钟 <5分钟 锁止结构卡扣 卡扣 卡扣/螺栓 电池三元/磷酸铁锂 三元/磷酸铁锂 磷酸铁锂 （除去辅助时间） 代表企业 低较低较高高 来源：中国充电联盟，沙利文研究 注：表格中换电时长为基于理论状态的所需时间，现实场景取决于作业熟练程度。 乘势而上的中国换电行业 行业发展初期（2012-2019年） 中国新能源换电市场进入行业探索初期 •换电模式最早由以色列BetterPlace公司在2007年推出，但受重资产问题、电池资产管理问题、下游需求不足、缺乏统一标准等问题，最终导致过度破产。中国换电模式自2011年正式引入，2008年北京奥运会新能源公交车换电示范性项目中，中国已开始第一次尝试换电模式补能。2011年至2014年，多地相继推出公交领域的换电示范性项目，2014年后B端乘用车开始参与换电。 中国换电行业初期发展历程 换电行业发展历程 新能源汽车发展阶段 换电行业标志性项目 2012- 市场尚未进入快车道，换电服务多面向B端。 •换电行业参与者有所增加，但资金回收周期较长 •资产管理难度大 •智能配套参系与统者尚较不少完善 •换电行业 换电项目多以示范性、实验性和探索性为主，国家电网带动力下降，行业发展较为缓慢 •下游需求尚不明朗 •换电基础设施建设滞后 •换电行业参与者较少 •新能源示范性项目逐步完成探索 •相关技术取得阶段性突破 •市场依旧以政策补贴驱动 新能源汽车引入初期 •渗透率较低 •应用探索项目多为政策驱动 •公交领域率先落地 2015年BEIJING汽车出 租车换电模式 （中国首例出租车换电模式） 2012年国家电网江苏首座电动公交车充换电站投运 （南京药科大学充换电站） 2016年 2016- 2019年 来源：沙利文研究 快速发展阶段（2020-未来） 中国新能源换电进入快速扩容期 •随着示范项目的成功探索、国家新能源战略明确，新能源汽车行业爆发确立下游B、C端需求，电池技术的进步，市场进入快速扩容期。2020年新能源汽车行业迎来快速发展期，C端乘用车需求快速增长，换电模式的总体需求进一步增加。 中国换电行业成熟期发展历程 换电行业发展历程 新能源汽车发展阶段 换电行业标志性项目 2020- • • • 新能源汽车逐步摆脱补能焦虑 基础硬件系统逐步成 熟 硬软件智能化结合决定产品力 •由政策驱动转变为市场驱动 •新能源汽车社贴逐步退坡 •新老造车势力积极参与竞争 行业由示范标志性项目期转为规模应用期 蔚来汽车换电项目(C端乘用车企参与换电网络建设) 国家相关机构发布一系列法律法规、政策指导意见和行业标准，鼓励支持换电模式 •促进换电网络的建设 •提高换电模式的安全性，电能利用效率，换电行业在时局和政策的推动下进入发展初期 新能源汽车行业爆发，C端需求开始快速提升。补能痛点如下： •电能利用率低 •补能网分布不均衡 •覆盖面积不足 •充电效率低等痛点凸显，换电模式重回大众视野 年 2025 2025年 及以后 来源：沙利文研究 换电行业：旧伤与生机并存 旧伤：多重因素制约，换电模式商业化受到考验 换电模式尚未具备整体盈亏平衡之条件 中国换电行业整体处于政策助推的起步阶段，现阶段服务主要面向以网约车、出租车、重卡等为主的有中高频换电需求的商业用途换电车，私人用途换电车领域的换电服务因初期投入大、标