周旼（天堂硅谷合伙人，專(zhuān)注于新能源、新材料、新汽車(chē)領(lǐng)域投資多年）
張成（天堂硅谷金融研究院高級(jí)研究員）
新能源汽車(chē)是新能源與新汽車(chē)結(jié)合，其前世今生及未來(lái)的產(chǎn)業(yè)變遷歸結(jié)到能源與汽車(chē)的演化，當(dāng)前談新能源汽車(chē)從產(chǎn)業(yè)界到投資界往往焦點(diǎn)在“車(chē)”而極少探究能源領(lǐng)域的新，其中固然有特斯拉盛名之下的遮蔽因素，同時(shí)中國(guó)電網(wǎng)建設(shè)獨(dú)步全球所導(dǎo)致多數(shù)人對(duì)電的感覺(jué)固化為如空氣般的隨處可取，我們認(rèn)為新能源對(duì)于新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)是重要的產(chǎn)業(yè)與投資課題，有必要認(rèn)真研究并三思而行。
對(duì)照石油與燃油網(wǎng)絡(luò)這傳統(tǒng)燃油車(chē)能源供應(yīng)范式，電與電能網(wǎng)絡(luò)就是新能源汽車(chē)能源供應(yīng)范式，過(guò)去20年以西方發(fā)達(dá)國(guó)家主導(dǎo)的新能源革命主要集中在發(fā)電領(lǐng)域的可再生發(fā)電側(cè)，各國(guó)政府對(duì)光伏與風(fēng)電投入極大，中國(guó)政府以負(fù)責(zé)任大國(guó)也積極參與可再生電能?chē)?guó)際洪流并大力推動(dòng)國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。我國(guó)自2006年開(kāi)始征收可再生能源補(bǔ)貼，主要用于補(bǔ)貼光伏、風(fēng)電等新能源電力的發(fā)展。發(fā)展至今，該補(bǔ)貼缺口巨大，國(guó)家能源局相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，目前我國(guó)可再生能源發(fā)電補(bǔ)貼缺口已超過(guò)1200億元。據(jù)國(guó)家發(fā)改委能源研究所測(cè)算，當(dāng)年補(bǔ)貼需求峰值在2021-2025年，每年2000億元左右。
隨著歐洲電能價(jià)格持續(xù)走高與中國(guó)棄光棄風(fēng)現(xiàn)象難題，新能源發(fā)電側(cè)的痛點(diǎn)逐步顯露其本質(zhì)。可預(yù)見(jiàn)，隨著新能源汽車(chē)（特別是純電動(dòng)汽車(chē)）這種既有規(guī)模電能儲(chǔ)存特性，又有電能消耗特點(diǎn)的產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展起來(lái)，儲(chǔ)電、用電兩方面要形式良好的平衡步伐才會(huì)真正引爆全球的新能源與新能源汽車(chē)兩大巨型產(chǎn)業(yè)。
新能源汽車(chē)發(fā)展至目前階段，充電模式似乎是市場(chǎng)普遍認(rèn)可的一種方式，但其短板就是時(shí)間成本過(guò)大，以及電池衰減過(guò)快。據(jù)新聞報(bào)導(dǎo)，香港自2013年開(kāi)始的綠色的士業(yè)務(wù)（比亞迪e6(參數(shù)|圖片)車(chē)型）因?yàn)槌潆姇r(shí)間長(zhǎng)、充電站少等原因陸續(xù)退出了運(yùn)營(yíng)，香港純電動(dòng)出租車(chē)的時(shí)代在2018年畫(huà)上了暫時(shí)的句點(diǎn)。退出的主要原因就是時(shí)間成本以及電池衰減后實(shí)際里程數(shù)下降。
我們認(rèn)為，新能源汽車(chē)的換電模式是新能源汽車(chē)能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的重要篇章，其發(fā)展能力與軌跡對(duì)未來(lái)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)能否進(jìn)一步擴(kuò)大有非常大的影響。在這種巨大的潛在影響之下，我們認(rèn)為換電模式是值得市場(chǎng)對(duì)其過(guò)去再一次復(fù)盤(pán)。在了解過(guò)去、看清現(xiàn)狀后，探討其未來(lái)。
換電模式過(guò)往
2008年，以色列的Better Place公司就以換電的模式融資，并在美國(guó)和歐洲推廣換電車(chē)，當(dāng)時(shí)根據(jù)換電思路設(shè)計(jì)的車(chē)為雷諾Fluence(參數(shù)|圖片) ZE。但是這種換電模式?jīng)]有取得成功，最后Better Place公司也停止運(yùn)營(yíng)。主要的原因在于換電站的造價(jià)過(guò)于昂貴，每一個(gè)換電站的投資在200-500萬(wàn)美元，而且換電站發(fā)展比較緩慢，雷諾Fluence ZE的銷(xiāo)量又比較慘淡，用戶數(shù)量少，入不敷出，最后只能不了了之。
同期，“十城千輛”為代表的中國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)開(kāi)始星星之火，國(guó)家電網(wǎng)與南方電網(wǎng)是能源供應(yīng)服務(wù)商業(yè)模式創(chuàng)新主導(dǎo)參與方。其中國(guó)家電網(wǎng)積極試點(diǎn)換電模式，對(duì)于換電模式這種通過(guò)集中型充電站對(duì)大量電池集中存儲(chǔ)、集中充電、統(tǒng)一配送，并在電池配送站內(nèi)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行電池更換服務(wù)或者集電池的充電、物流調(diào)配、以及換電服務(wù)于一體的方式，從國(guó)電頂層給予高度重視，特別在新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)還缺乏足夠產(chǎn)業(yè)鏈支持的情況下，高強(qiáng)度的研發(fā)與試點(diǎn)投入，以求構(gòu)建一個(gè)以換電網(wǎng)絡(luò)為核心，整車(chē)企業(yè)、三大電核心零部件企業(yè)充分參與的平臺(tái)體系。國(guó)家電網(wǎng)設(shè)想“換電為主、插充為輔、集中充電、統(tǒng)一配送”的商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式，統(tǒng)一進(jìn)行了有關(guān)智能充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，并開(kāi)展充換電網(wǎng)絡(luò)的示范運(yùn)營(yíng)和電池租賃試點(diǎn)。北京、蘇滬杭、青島等城市已經(jīng)建成了一批電動(dòng)汽車(chē)充換電示范工程，同時(shí)在環(huán)渤海和長(zhǎng)三角2 個(gè)區(qū)域建設(shè)跨城際的智能充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。
國(guó)家電網(wǎng)換電模式杭州試點(diǎn)情況
在2009年全國(guó)選出的25個(gè)節(jié)能與新能源汽車(chē)示范推廣試點(diǎn)城市中，杭州在2011年1月26日推出了30輛純電動(dòng)出租車(chē)，成為第一個(gè)推出商業(yè)運(yùn)營(yíng)新能源出租車(chē)的城市。國(guó)家電網(wǎng)向車(chē)輛提供智充電換電服務(wù)，最大的特點(diǎn)就是所謂的“電池供給+換充服務(wù)+里程計(jì)費(fèi)”的商業(yè)模式。這些車(chē)輛一改新能源車(chē)只能停車(chē)充電續(xù)航方式，而是可以在指定的換電站花上2-5分鐘換上重約260KG的四組電池后馬上重新投入使用。速度上與傳統(tǒng)燃油汽車(chē)加油相差無(wú)幾。但是作為新生事物，核心問(wèn)題之一就是三元電芯的安全性在沒(méi)有充分驗(yàn)證前只能選擇低能量密度的電芯導(dǎo)致續(xù)航里程較低，換電池之后里程只有80公里，這對(duì)于準(zhǔn)一線城市尺度的杭州而言是必須解決的挑戰(zhàn)。
由于在電池標(biāo)準(zhǔn)化、整車(chē)企業(yè)參與度、產(chǎn)業(yè)鏈成熟度等方面存在瓶頸，國(guó)網(wǎng)與南網(wǎng)并未真正大規(guī)模推進(jìn)換電站建設(shè)，隨著電網(wǎng)新一屆領(lǐng)導(dǎo)班子調(diào)整新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的布局思路，2012 年換電模式在國(guó)內(nèi)發(fā)展進(jìn)入了低谷期。
2013年的時(shí)候，特斯拉也曾推出過(guò)換電技術(shù)，由于美國(guó)電網(wǎng)的基礎(chǔ)建設(shè)不夠完善，試點(diǎn)的換電服務(wù)沒(méi)有達(dá)到理想狀態(tài)，最終只能放棄。特斯拉的換電服務(wù)與其主推的超級(jí)充電站相比有不少問(wèn)題，第一需要車(chē)主額外支付換電的服務(wù)費(fèi)用，一次換電服務(wù)的價(jià)錢(qián)為60-80美金，相較汽油費(fèi)用要更昂貴。第二車(chē)主要返回?fù)Q電站換回電池，不然車(chē)主需補(bǔ)上新舊電池差價(jià)。特斯拉的換電模式?jīng)]有真正實(shí)現(xiàn)換電模式首要解決的車(chē)電分離，試點(diǎn)的糟糕體驗(yàn)讓其不得不放棄換電模式。
純電汽車(chē)產(chǎn)業(yè)當(dāng)前挑戰(zhàn)
2018年新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)超預(yù)期發(fā)展，中汽協(xié)表示在國(guó)內(nèi)整體車(chē)市進(jìn)入低增長(zhǎng)時(shí)期，新能源汽車(chē)反而表現(xiàn)亮眼，截止2018年11月累計(jì)銷(xiāo)量首次突破100萬(wàn)輛，達(dá)到103萬(wàn)輛。這其中純電乘用車(chē)銷(xiāo)售65.2萬(wàn)輛（圖1）。
圖1：2018年前11個(gè)月純電乘用車(chē)銷(xiāo)量
數(shù)據(jù)來(lái)源：中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)
但純電汽車(chē)產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展也難掩其面對(duì)的幾大挑戰(zhàn)：
1.純電汽車(chē)銷(xiāo)售明顯受到補(bǔ)貼政策的影響，隨著2020年補(bǔ)貼退出時(shí)間表臨近，純電汽車(chē)在成本與品質(zhì)上還不足顛覆燃油車(chē)；
2.純電汽車(chē)幾大核心零部件生命周期錯(cuò)配，當(dāng)前電池技術(shù)還不足以匹配其余純電汽車(chē)其余核心零部件的有效生命周期，導(dǎo)致明顯的資源浪費(fèi)（圖2）；
圖2：電動(dòng)汽車(chē)各核心零部件生命周期對(duì)比
數(shù)據(jù)來(lái)源：時(shí)空電動(dòng)股份有限公司
3.從2017年新能源汽車(chē)國(guó)補(bǔ)對(duì)于純電汽車(chē)的電芯與電池組能量密度進(jìn)行了高指標(biāo)的明確傾向性，導(dǎo)致整車(chē)企業(yè)加速采用高能源密度的電池，純電汽車(chē)頻頻出現(xiàn)電池燃燒高風(fēng)險(xiǎn)事故，2018年前三季度經(jīng)證實(shí)的電池燃燒事件達(dá)27起。
換電模式優(yōu)勢(shì)
從十年前國(guó)家電網(wǎng)在杭州試點(diǎn)出租車(chē)換電服務(wù)到近期幾大換電服務(wù)企業(yè)的情況看，換電模式相比普通充電模式優(yōu)勢(shì)在于：
1.不改變用戶的能量補(bǔ)充習(xí)慣，換電效率到提升至與燃油車(chē)加油時(shí)間類(lèi)似；
2.換電后的電池采用慢充方式補(bǔ)電，有效保護(hù)電池使用壽命；
3.平衡用電功率，提高電網(wǎng)能源效率，削峰填谷，還能減少可再生能源的浪費(fèi)；
4.通過(guò)梯次利用使得電池資產(chǎn)價(jià)值最大化（圖3）；
圖3：動(dòng)力電池梯次利用規(guī)劃
數(shù)據(jù)來(lái)源：時(shí)空電動(dòng)股份有限公司
5.可實(shí)現(xiàn)電池包集中回收，回收率高，和原材料回收形成循環(huán)經(jīng)濟(jì)；
6.在建設(shè)方面一方面便于電網(wǎng)配網(wǎng)工程，一方面節(jié)約土地空間資源，能源供應(yīng)效率高；
7.國(guó)內(nèi)城市中心區(qū)域并不方便安裝充電樁，影響私家車(chē)新能源汽車(chē)普及。而有了換電站，家用充電樁就不是必要的了。另外目前純電汽車(chē)快充模式對(duì)電網(wǎng)沖擊較大，需要未雨綢繆。舉個(gè)例子，容量50度電的電動(dòng)車(chē)，如果需要30分鐘充滿達(dá)到加油般的快速體驗(yàn)的話，功率需要達(dá)到100KW，20臺(tái)純電汽車(chē)同時(shí)快充可以達(dá)到一座辦公樓的用電功率，對(duì)于城市中心區(qū)域老舊電網(wǎng)的沖擊巨大；
8.充電需要占用大量停車(chē)位，在城市土地成本昂貴，利用停車(chē)位大量從事充電服務(wù)將導(dǎo)致充電服務(wù)費(fèi)高企，影響純電汽車(chē)進(jìn)一步普及。但一個(gè)換電站只需要換電車(chē)位，電池取出后充電根本不占用地方，適合土地成本高昂的中國(guó)一二線城市。
另外隨著出行市場(chǎng)的火熱，高頻用車(chē)與換電模式的結(jié)合優(yōu)勢(shì)明顯，擁有性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。
換電模式發(fā)展現(xiàn)狀與瓶頸
新能源汽車(chē)企業(yè)對(duì)不同充電模式的探索正得到來(lái)自政府職能部門(mén)的認(rèn)可與支持。國(guó)家發(fā)改委在2018年12月10日公布的《提升新能源汽車(chē)充電保障能力行動(dòng)計(jì)劃》中明確要“繼續(xù)探索出租車(chē)、租賃車(chē)等特定領(lǐng)域電動(dòng)汽車(chē)換電模式應(yīng)用”。相對(duì)于插電模式，換電模式目前仍處于行業(yè)發(fā)展初期，規(guī)模較小。但在政策紅利的形勢(shì)下，新能源汽車(chē)的換電模式無(wú)疑擁有廣闊的發(fā)展空間。
近兩年，時(shí)空電動(dòng)、北汽、力帆是國(guó)內(nèi)換電模式主要參與者。以北汽新能源為例，北汽的換電模式是底盤(pán)換電，電池不通用，主要應(yīng)用在出租車(chē)上。但是北汽在新能源汽車(chē)整體快速發(fā)展之下，將換電模式由出租車(chē)延伸至私家車(chē)，并于2018年7月宣布啟動(dòng)針對(duì)私家車(chē)的車(chē)電價(jià)值分享商業(yè)模式。具體而言，消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)整車(chē)后，電池由電池管理公司回購(gòu)，消費(fèi)者之后則租用電池使用。這樣就可以降低前期購(gòu)車(chē)成本以及后期使用成本。以北汽的EU300車(chē)型做的測(cè)算顯示，新車(chē)售價(jià)約為12.98萬(wàn)元，電池回購(gòu)之后，消費(fèi)者實(shí)際只需要支付7.8萬(wàn)元。
除北汽新能源在換電模式上的探索外，力帆采用的小分箱換電模式，主要用在分時(shí)租賃A00級(jí)車(chē)上，電池分布散，效率較低，通用性差。伯坦的換電技術(shù)（時(shí)空東風(fēng)車(chē)系、力帆B級(jí)車(chē)系、東風(fēng)物流車(chē)等）采用15度電的通用PACK，換電方式可以從底盤(pán)、側(cè)面等多個(gè)位置實(shí)行，通用性、靈活性、效率、梯次利用率都很高，可以涵蓋客車(chē)、物流車(chē)、轎車(chē)等各種車(chē)系，服務(wù)私人用車(chē)、網(wǎng)約車(chē)、出租車(chē)、物流車(chē)等多種應(yīng)用。
從目前市場(chǎng)主要參與者的產(chǎn)品布局來(lái)看，換電模式面臨幾大挑戰(zhàn)。該類(lèi)模式距離大規(guī)模普及還需要幾點(diǎn)突破。我們認(rèn)為當(dāng)下?lián)Q電模式當(dāng)下的瓶頸：
1.電池標(biāo)準(zhǔn)化仍是瓶頸
換電模式發(fā)展的阻力并不是來(lái)自于技術(shù)，而是來(lái)自產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化，來(lái)自于商業(yè)模式，來(lái)自整車(chē)廠、換電運(yùn)營(yíng)商、用戶三方利益不統(tǒng)一。不斷發(fā)展的電芯與統(tǒng)一規(guī)格的電池組還無(wú)法作為更換電池穩(wěn)定的保障，對(duì)于私家車(chē)來(lái)說(shuō)，不同品牌的電動(dòng)汽車(chē)連充電設(shè)施充電樁都沒(méi)有統(tǒng)一，更別提電池的統(tǒng)一；另外當(dāng)前車(chē)電銷(xiāo)售不分離的現(xiàn)狀也影響電池資產(chǎn)的有效流轉(zhuǎn)。即使是每個(gè)整車(chē)廠的不同級(jí)別車(chē)型續(xù)航里程不盡相同，電池容量與電芯供應(yīng)商也也有所區(qū)別，換電難度不小；
2.換電站建設(shè)成本巨大
傳統(tǒng)整車(chē)廠與蔚來(lái)新造車(chē)勢(shì)力紛紛試行換電模式，但在實(shí)際的操作中幾大換電站由于廠商電池布置不一樣，尺寸、電池品牌不一樣，且缺乏換電站國(guó)家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)而無(wú)法共享，如果各個(gè)汽車(chē)廠商都建設(shè)遍布全國(guó)的換電站，加上后期維護(hù)，這個(gè)成本無(wú)疑是巨大的，幾乎沒(méi)有一個(gè)整車(chē)廠能承受；
3.換電站電池投入較大
換電模式另一阻力來(lái)自高昂的前期成本投入，其中電池是大頭。國(guó)家電網(wǎng)杭州換電出租車(chē)試點(diǎn)中，由于采用磷酸鐵鋰電芯和小尺寸標(biāo)準(zhǔn)電池箱，運(yùn)行車(chē)輛與后備電池比例定為1:1，有100%的換電站后備電池冗余度。近年隨著三元鋰電與車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，電池組容量快速提升并可時(shí)刻監(jiān)測(cè)車(chē)輛的SOC數(shù)據(jù)與實(shí)際運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，以時(shí)空電動(dòng)為例，換電站的后備電池比例為1：0.3，冗余度有效降低趨勢(shì)明顯。
換電模式爆發(fā)窗口
隨著純電汽車(chē)在數(shù)量上快速提升，與之相匹配的電能供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)需要必然快遞提高，我們認(rèn)為換電模式爆發(fā)窗口期臨近，主要影響因素如下：
1.城市級(jí)換電網(wǎng)絡(luò)模式驗(yàn)證
以燃油加油站作為參照，單點(diǎn)換電站的日服務(wù)純電汽車(chē)數(shù)量約800輛，一個(gè)城市空間布局五座站（東南西北中）即可服務(wù)4000臺(tái)左右的純電汽車(chē)。目前單個(gè)換電網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商在單個(gè)城市具備五座以上換電站的城市數(shù)量尚在個(gè)位數(shù)，且與之配合的換電版純電汽車(chē)在單個(gè)城市數(shù)量超過(guò)4000臺(tái)的更寥寥無(wú)幾，所以商業(yè)模式的實(shí)踐驗(yàn)證尚需時(shí)日。但商業(yè)模式一旦在某些城市完成驗(yàn)證，在資本的推動(dòng)下會(huì)以較快速度完成長(zhǎng)三角、珠三角、沿海發(fā)達(dá)與中西部核心城市的布局；
2.出行市場(chǎng)高頻市場(chǎng)純電汽車(chē)與換電網(wǎng)絡(luò)良好示范
2020年前，新能源汽車(chē)下游最確定性的市場(chǎng)需求就是出行市場(chǎng)，一方面地方政府樂(lè)見(jiàn)新能源汽車(chē)成為當(dāng)?shù)毓步煌ǖ闹髁Γ骗h(huán)境改善與綠色GDP；另一方面在補(bǔ)貼與油電差價(jià)的貨幣激勵(lì)作用下，出行企業(yè)與司機(jī)有較強(qiáng)動(dòng)力采用新能源汽車(chē)。回到本文前述中關(guān)于純電汽車(chē)核心零部件周期錯(cuò)配與充電模式低效的問(wèn)題，換電網(wǎng)絡(luò)的比較優(yōu)勢(shì)隨著充電版純電汽車(chē)進(jìn)入出行市場(chǎng)18個(gè)月后開(kāi)始顯現(xiàn)，預(yù)計(jì)2019年下半年是時(shí)間窗口開(kāi)啟；
3.車(chē)電分離銷(xiāo)售模式突破
由于電芯與電池組是新能源汽車(chē)的核心零部件，且占據(jù)整車(chē)成本的50%左右，當(dāng)下整車(chē)銷(xiāo)售模式與補(bǔ)貼政策并不支持車(chē)電分離的銷(xiāo)售模式。但隨著補(bǔ)貼退出與電池成本下降的趨勢(shì)下，加上燃油與燃油車(chē)的傳統(tǒng)范式，我們認(rèn)為車(chē)電分離并不存在剛性約束，且整車(chē)企業(yè)從電池安全與容量衰減風(fēng)險(xiǎn)倒逼，顯然樂(lè)于接受車(chē)電分離模式；
4.車(chē)聯(lián)網(wǎng)下的數(shù)字化能力提升
純電汽車(chē)天然是“電”與“數(shù)字化”的，隨著5G與車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，車(chē)將大概率取代PC與手機(jī)成為個(gè)人擁有的最大算力中心與網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)。所以基于車(chē)聯(lián)網(wǎng)和算力稟賦的條件下，錯(cuò)峰換電、移動(dòng)電池調(diào)配都將成為有效提升換電網(wǎng)絡(luò)效率與用戶體驗(yàn)的可行方案。
總結(jié)
綜合而言，新能源汽車(chē)發(fā)展是一個(gè)全球性趨勢(shì)。該產(chǎn)業(yè)以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈整體將是一個(gè)體量巨大的新興產(chǎn)業(yè)。發(fā)展至今，我國(guó)新能源汽車(chē)年銷(xiāo)量已經(jīng)突破100萬(wàn)輛，但與之形成落差的是充電系統(tǒng)并沒(méi)有深度發(fā)展。充電樁數(shù)量不足、充電時(shí)間長(zhǎng)、電池衰減等都是新能源汽車(chē)后期發(fā)展的瓶頸。通過(guò)之前對(duì)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)過(guò)往十年的發(fā)展歷程、換電模式發(fā)展的前世今生的分析，我們認(rèn)為換電模式作為新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈中能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的重要組成，有其發(fā)展的價(jià)值。在政策支持以及相關(guān)企業(yè)進(jìn)一步研發(fā)之下，或?qū)⒊蔀橐粋€(gè)新的發(fā)展方向。
