摘要:新能源轿车普及后,面对“续航不稳定”和“补能痛点”,关于换电和充电两种补能方式哪一种更好,争论一直没有平息。从现实角度来看,也许换电非常快的充电可以相互协调,多元补能方式是电车补充最完美的解决方案。模板。

还记得去年的“11”旅行,被困在路上悲痛欲绝的新能源车主们吗?很多朋友被“电动车高速充电1小时,排队4小时”的新闻刷屏。

今年快十一假期了,坐纯电车自驾的朋友还能重温这一恐怖场面吗?

另一方面,电动车销量继续增长,截至6月底,全国纯电动车保有量达到810.4万辆,充电基础设施仍存在较大差距。2017-2021年我国汽车桩费保持在3.0附近,到2022年5月达到2.7:1,但差距依然存在。

随着电动汽车产业的蓬勃发展,面对缓慢的“续航不稳定”和“宝能痛点”,业界提出了两种不同的解决方案。以特斯拉和鹏鹏为代表的超高速充电被称为“充电5分钟,续航200公里”,以威来、宁德市时代为代表的交换模式以“加油”为傲。

“快速充电派”和“交换派”的争论也从年初两会开始持续到现在。

图:雷军、李书福是今年两会期间的建议。

资料来源:中国新闻网、中国经济网

今年两会期间,小米创始人雷军带来的《关于加快新能源汽车大功率快充基础设施建设的建议》受到舆论关注,呼吁推进大功率快速互联网计划部署。

与此同时,吉利控股集团董事李书福大声呼吁,带上《关于加大电动汽车换电体系建设的建议》,明确改变建设发电站、改变高低压力、批准土地和建设的相关规定。电力交换型专用公告认证系统建设,加快交换模式标准化、普遍化。

8月15日,小鹏宣布S4超高速充电,支持最高480千瓦、670A最大电流的充电性能,实测小鹏G9的充电性能,表示5分钟内充电续航里程达到210公里。

接着,8月16日,副总裁沈菲针韦莱在转发媒体报道时表示,充电快当然好,但比起换电,我不能同意。电交换还是很有竞争力的。

9月9日,特斯拉已在中国大陆建设了9000个超级充电器、1300多个超级充电站,形成了遍布全国和自治区的充电网络。

另外,9月10日,威来交换发电站总数正式突破了1100家。据介绍,2022年,韦莱将在中国市场累计建设1300座交换电站。2025年,全世界累计建成了4000座交换电站。

看好用电交换模式的企业也在增加。9月21日,由中国石油、中国石化、上汽集团、宁德市时代、上海国际汽车城集团共同投资的上海捷能智展正式成立,以电池租赁为核心开展业务,交换技术研发ampd推广、电池运营管理、大数据服务等。

两派在场面上打得火热,新能源汽车普及以来,关于换电和充电两种补充方式中哪一种有利的争论一直没有平息。

图:新能源汽车能量补充方法分类

资料来源:埃里克咨询研究所

01

快速充电:技术迭代,加快发展

顾名思义,快速充电是通过更高效的充电桩提高充电速度。

目前有两条技术路线:充电电流增加和充电电压提高。从具体实践来看,高电流路线的普及程度较低,对热量管理的要求较高。高压充电可以在更大范围内最大限度地实现电力充电,是目前工厂常用的型号,既具有减少能耗、增加寿命、减轻重量、节省空间等优点,也能更好地满足未来的快速充电需求。

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图说:车企加速布局高电压快充平台及车型

来源:懂车帝,国联证券研究所

2019 年保时捷的Taycan 全球首次推出800V 高电压电气架构,搭载800V 直流快充系统并支持350kw 大功率快充。而进入2021 年后高压快充路线受到越来越多主机厂的青睐,先是现代、起亚等国际巨头发布800V 平台,之后比亚迪、长城、广汽、小鹏等国内主机厂也相继推出或计划推出800V 平台。

图说:小鹏S4超快充

来源:小鹏

《2021中国电动汽车用户充电行为白皮书》显示:在公用充电场站,99.3%车主都选择快充桩,仅0.7%车主选择慢充桩。目前市面上的慢充桩,平均单次充电时长约5-8小时,而相同的电量,快充桩平均单次充电时长仅需约1小时左右,可节省3-4小时。因此,也就不难理解,为什么近年来快充桩如此受到新能源车主青睐。

当然,目前的快充技术也并非没有弊病。

一方面是长期使用快充会让电池寿命大打折扣。目前市面上大多电动汽车的电池难以承受超大功率充电,使得实际充电功率大大低于充电桩设计功率。快充时过高的电流会导致锂离子无法稳定完成负极嵌入,同时使电池过热而降低循环充电的次数。

如果持续过热,甚至还可能给车辆造成自燃或爆炸的风险。因此,需要适配快充的高性能电池才能充分发挥快充的优势。

例如小鹏汽车,仅有基于800V高压SiC平台的首款车型G9的顶配版,也就是配备了480kw高性能三元电池的版本,同时要使用小鹏的S4超快充桩,才能实现“充电5分钟,续航200公里”的充电速度。未来,电池厂商不仅需要进一步提升电池快充性能,还需实现充电速度与电池寿命及安全的高效协同。

另一方面,电动汽车的快充技术给电网带来了很大压力,需要电网进一步加强充电基础设施配套建设与改造,确保电力供应可以满足快充设施运营需求。如果碰到出行高峰的节假日,过多的快充装置会让充电功率的需求会达到日常的几十倍,甚至上百倍,所以节假日高峰期间充电桩无法达到理想功率的情况将会大概率发生。

02

换电:多选手逐鹿,风口再起

换电模式从效率上来说是能从根本上解决用户痛点的,来换电站,5分钟换块满电的电池,然后走人,这种模式从体验上基本无限接近了加油站的体验,是任何快充技术都无法比拟的。

图说:宁德时代EVOGO换电站

来源:宁德时代

换电是指通过直接更换电能载具的电池来补充电能的模式,主要通过集中型充电站对大量电池进行集中存储、集中充电、统一配送,再于电池配送站内对电动车提供电池更换服务。现有换电方式主要为:底盘换电、侧方换电及分箱换电。其中底盘换电为主流,目前约80%的车型采取底盘换电,具备由于全自动、时长短,更具便利性与安全性等等优点。

图说:三种换电技术路径的对比

来源:中信证券研究部

去年以来,换电赛道愈发火热。中石化在2021年分别与蔚来和奥动签署战略合作协议,依托自身3 万余座加油站希望在“十四五”期间将发展5000座充换电站。

另一传统能源巨头中国石油也不甘落后,在2021 年11月与蔚来合作的首座第二代换电站在陕西上线,按照中国石油的计划,到“十四五”末期,公司将建设充换电站1000座以上。

2022年1月18日,万亿“宁王”正式切入电动车换电赛道,官宣了换电服务品牌EVOGO(乐行换电),推出“巧克力换电块”的战略。

中信证券研报指出, 2022年有望成为换电行业高速发展元年,全年有望新增换电站超3000个,2025年行业新增有望超1万个,五年十倍+空间。

换电模式的补能效率几乎可以与燃油车相媲美,换电模式可以节约更多时间成本,解决电动汽车的续航焦虑。换电站内集成云端BMS(电池管理系统)可以为电池包起到养护作用,有效延长电池寿命。同时换电站利用集中管理的优势,还可以对退役动力电池进行统一回收梯次利用,用于其它储能业务产生收益,有益于压缩成本。另外,换电模式还可以大规模集中使用后半夜的低谷电错峰充电,节约能源资源,降低充电成本。

如此看来,换电模式应该是目前市面上新能源车补能效率最高的方式了,它是否就是未来治愈电车车主续航焦虑的灵丹妙药呢?事实上却也不是那么理想。

一方面是换电站的电池动态调配问题需要得到更好地解决,就好比共享单车,你每天都会看到装满整个货车的共享单车东奔西跑的调度。在运营过程中还会出现大量老化、损坏的电池需要收集处理,电池新旧程度不一样,导致维护工作较难。

此外,车主表面上无需担心成立换电模式需要大量冗余电池的昂贵成本问题,但实际上目前开展换电模式的车企,都会通过品牌、服务溢价,或多或少地将成本转嫁给消费者自身。

面对换电模式的重资产运营,车企也需要考虑成本,数据显示,蔚来一代换电站成本约300万元,二代换电站成本在150万元左右,远远超过了建设充电站的成本,蔚来的财报中,换电站的建设和电池的成本就占据了很大比例,而且未来随着用户的增加,电池容量及数量加大,成本将会持续升高。

因此,换电模式虽然快捷方便,但是背后无论对资金、管理能力,还是换电网络都是异常艰巨的考验。

同时,由于电池包的设计存在差异,电池包的通信、接口和电量的差异导致不同车型无法互换,现阶段换电标准行业内未达成共识,未来换电模式的大规模普及,不能仅靠各家车企各自为战,需要统一电池包形状并开放电池技术参数,而这将触及车企的核心利益,将存在巨大的阻力。

中国化学与物理电源行业协会秘书长刘彦龙曾表示:“换电模式可持续运营的条件之一是电池要标准化,如果不同汽车的电池标准不一样,车企的成本太大,如果各家车企各自建换电站,经济账很难算过来。”

03

未来:充、换电协同发展或为趋势

快充的充电模式和换电模式都有各自的优劣势,以目前的技术水平和商业化环境来看,未来这两种模式究竟哪种能够胜出还很难定断。

中国科学院院士欧阳明高认为,现阶段,充电和换电要融合发展,不是非此即彼。

显然,换电模式在运营车,包括出租车、货运车和电动重卡领域的实践时间更长,也得到了更为充分的验证。

根据北汽新能源换电车辆的合作方奥动新能源提供的数据显示,换电司机日均行驶里程能比充电司机多运营60公里,日均收入增加84元。而且新能源出租车必然会越来越多,足够的体量也能保证换电站的盈利。

对于私家车而言,欧阳明高院士认为,由于“车网互动”的推动,充电模式在中长期更被看好。特斯拉对外事务副总裁陶琳曾表示:“换电在一些特定领域如出租车是不错的补能模式,但我们坚信充电是大规模民用电动车的最好补能方式”,“民用大功率快充更便捷稳定”。

新能源车企提倡“快充模式”的理由很明确:可以自主掌控电池等核心技术,进而在发展上掌握主动权,同时也掌控电池技术带来的利润。

从现实角度来说,不同的补能方式,在不同的使用情景下,有不同的市场空间,而充电便利性的提升,需要各种方式都发挥作用,也许换电+超快充相互配合,多元补能方式才是电车补能最完美的解决方案。

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参考资料:

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[2]甲子光年-2022中国充电基础设施行业简析

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[5]艾瑞咨询-中国新能源汽车换电市场研究

[6]20220424-国联证券-电力设备与新能源行业:高压快充元年,充电桩迎发展新机遇

[7]20220627-国盛证券-电子行业深度:超级充电:电车2.0时代必争之地

[8]20220121-中信证券-电力设备及新能源行业新能源汽车充换电专题:充电还是换电?

[9]20220119-中信证券-券新能源汽车行业换电行业专题报告:换电元年,十倍空间

[10]20220823-东北证券-机械设备行业换电站模式研究:新能源新赛道,换电风口再起

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注:首图来源于特斯拉、蔚来

来源:环球零碳

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