20230327_兴业证券_电气设备行业证券研究报告:换电模式乘势起产业生态齐受益_33页.pdf

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请 务必阅读 正文之 后的信 息披露 和重要声 明 证 券研究报 告 industryId 电气设 备 investSuggestion 推荐(investSuggestionChange 维持)重点公司 重点公司 评级 宁德时代 买入 来源:兴业证券经济与金融研究院 relatedReport 相关报告 emailAuthor 分析师:S0190521110001 assAuthor 投资要点 summary 多 重 因 素 催 化,换 电 乘 势 而 起。随 着 换 电 技 术 的 进 步、电 站 建 设 成 本 的降 低 和 换 电 标 准 的 完 善,各 厂 商 开 始 加 大 换 电 模 式 的 研 发 与 实 践,换 电产 业 在 经 历 十 余 年 商 业 探 索 后 开 启 新 篇 章。在 新 能 源 汽 车“后 补 贴 时代”,一 系 列 支 持 车 电 分 离 政 策 的 出 台 标 志 着 我 国 新 能 源 汽 车 换 电 模 式从“充 电 为 主、换 电 为 辅”切 换 到“充 换 电 并 行 发 展”。换 电 模 式 可 以有 效 突 破 当 前 新 能 源 汽 车 发 展 的 瓶 颈,构 建 良 性 生 态 使 电 站 端、用 户端、车 企 端、电 网 端、电 池 端 受 益。换 电 技 术 不 断 向 自 动 化 和 兼 容 化 的方向延 伸,国家 牵头 扩充 换电标 准清 单,行业 协力 发展共 享换 电站。商 业 模 式 成 型,产 业 链 齐 入 局。换 电 乘 用 车 和 商 用 车 的 购 置 成 本 和 使 用成 本 较 低,用 户 综 合 成 本 在 前 期 优 于 充 电 模 式。作 为 典 型 重 资 产 行 业,换 电 站 规 模 化 扩 张 将 显 著 降 低 单 站 投 资 成 本,收 回 前 期 投 资 成 本 的 速 度取 决 于 换 电 站 利 用 率。我 们 测 算 换 电 站 利 用 率 达 到 20%左 右 时 实 现 盈 亏平 衡。换 电 站 吸 引 上 游 换 电 站、中 游 整 车 制 造 商 及 运 营 商 借 助 产 业 资 本投 资,新 能 源 整 车 厂 商 也 积 极 推 出 换 电 车 型 以 提 高 换 电 普 及 程 度。企 业间 建 立 战 略 合 作 关 系,统 一 行 业 标 准 即 将 落 地。主 要 换 电 运 营 商 相 继 公布扩产 计划,预 计2023 年 起我国 换电 站增 量将 见证 新一轮 高速 发展 期。换电车型加速渗透,三年 打开千亿市场。中 性 预测 下 2025 年换 电站 运营市场规 模将 达 到 2444 亿 元,对动 力电 池 投 资规 模 264 亿元,对 换电 站设备 投 资 规 模 529 亿 元 左 右,换 电 业 务 各 环 节 均 保 持 翻 倍 以 上 年 复 合 增长。换 电 设 备 业 务 中 快 换 系 统 和 充 电 系 统 初 始 投 资 规 模 大、行 业 集 中 度低、设 备 商 与 运 营 商 和 车 企 等 深 度 绑 定,预 计 将 最 先 受 益;运 营 商 和 车企 前 期 预 计 将 优 先 提 升 换 电 站 数 量,换 电 站 利 用 率 爬 坡 和 盈 利 提 升 速 度让位于 扩张 速度;电 池企 业开始 扩展 换电 赛道,但 换电业 务占 比较 低。投资建议:新 能 源 车 市 场 方 兴 未 艾,带 动 日 益 增 加 的 补 能 需 求;而 换 电模 式 在 特 定 场 景 下 的 应 用 将 与 充 电 模 式 形 成 互 补,得 益 于 政 策 支 持、成熟 的 商 业 模 式 和 产 业 链 各 环 节 的 投 资 布 局,换 电 产 业 即 将 进 入 规 模 化 发展 快 车 道。推 荐 拥 有 换 电 设 备 自 研 能 力+换 电 站 运 营+核 心 电 池 研 发 生 产能 力,建 立 研 发+生产+运 营 全 环 节 能 力 的 宁 德 时 代;建 议 关 注 动 力 电 池厂 商 比 亚 迪、亿 纬 锂 能,换 电 设 备 厂 商 瀚 川 智 能、许 继 电 气、博 众 精 工等,换 电重 卡核 心零 部件 蓝海华 腾,换电 站运 营企 业协鑫 能科。风 险 提 示:换 电 模 式 下 游 需 求 不 及 预 期、换 电 站 建 设 及 投 放 速 度 不 及 预 期、换电站盈利不及预期、政 策推进不及预期。title 换 电 模式 乘 势起,产业 生 态齐 受 益 createTime1 2023 年 3 月 27 日 请 务必阅读 正文之 后的信 息披露 和重要声 明-2-目录 1、多 重因 素催 化,换电 乘 势而起.-5-1.1、利好 政策 持续 加码,换电模 式发 展提 速.-5-1.2、突破 新能 源车 发展 瓶 颈,良 性生 态多 方受 益.-7-1.3、技术 路径 逐渐 清晰,行业标 准呼 之欲 出.-11-2、商 业模 式成 型,产业 链 齐入局.-12-2.1、综合 使用 成本 低,凸 显换电 经济 性.-12-2.2、高效 率加 规模 化,破 解重资 产困 局.-14-2.3、换电 车夯 实 市 场基 础,换电 站吸 引多 元投 资.-16-2.4、换电 势力 合纵 连横,统一标 准任 重道 远.-19-2.5、建设 计划 相继 出台,换电站 将快 速放 量.-20-3、市 场空 间与 业绩 弹性.-22-3.1、换电 车型 加速 渗透,三年 打 开千 亿市 场.-22-3.2、设备 厂商 最先 受益,其他环 节逐 步增 效.-23-4、换 电新 起点,各 环节 厂 商再出 发.-24-4.1、宁德 时代:换 电站 整 体解决 方案 先行 者.-24-4.2、协鑫 能科:聚 焦绿 色 移动能 源战 略转 型.-25-4.3、瀚川 智能:深 耕智 能 制造,占据 领先 地位.-26-4.4、蔚来 汽车:与 山东 威 达深度 合作 共建 换电 站.-27-5、投 资评 级及 策略.-30-6、风 险提 示.-30-WUDWwPtOsRoPrPoNsPqPpO6M8Q7NpNqQpNsRkPnNpMlOsQqP9PrQnMMYmQmRwMoPpQ 请 务必阅读 正文之 后的信 息披露 和重要声 明-3-图目录 图 1、新能 源汽 车换 电模 式发展 历程.-5-图 2、我国 新能 源汽 车渗 透率加 速提 升.-7-图 3、我国 充电 桩难 以满 足新能 源汽 车补 能需 求.-7-图 4、新能 源汽 车产 品各 指标消 费者 关注 度.-8-图 5、纯电 动车 型电 池技 术性能 消费 者满 意度.-8-图 6、换电 站与 电网 的互 动关系.-9-图 7、不同 补能 方式 的能 量输入 输出 差异 模拟.-9-图 8、换电 站可 与能 量管 理系统 组成 微电 网提 供电 力服务.-9-图 9、一种 车电 分离 模式 下的电 池梯 次利 用简 化模 型.-10-图 10、换 电站 基本 结构.-11-图 11、电 动汽 车电 池更 换 标准体 系.-12-图 12、电 动汽 车换 电站 换 电流程.-12-图 13、蔚 来每 月行 驶里 程 与单位 公里 费用(元).-13-图 14、蔚 来换 电与 充电 模 式总成 本(万元).-13-图 15、重 卡换 电与 充电 模 式总成 本(万元).-14-图 16、单 个换 电站 项目 投 资金额(万 元).-15-图 17、乘 用车 单站 利用 率 与净利 润(万元).-16-图 18、乘 用车 单站 利用 率 与ROA.-16-图 19、重 卡单 站利 用率 与 净利润(万 元).-16-图 20、重 卡单 站利 用率 与ROA.-16-图 21、换 电行 业带 动上 下 游产业 链.-17-图 22、换 电站 产业 链生 态 示意图.-17-图 23、主 要换 电运 营商 换 电站数 量(座).-18-图 24、各 厂商 换电 站相 关 专利数 量(件).-18-图 25、中 国换 电站 保有 量 快速增 长.-21-图 26、六 大运 营商 换电 站 建设计 划(座).-21-图 27、重 点省 份换 电站 布 局情况.-21-图 28、换 电产 业链 设备 和 动力电 池环 节公 司布 局情 况.-24-图 29、宁 德时 代换 电块 与 快换站.-25-图 30、宁 德时 代EVOGO 服 务品牌.-25-图 31、宁 德时 代新 型换 电 站专利 获授 权.-25-图 32、协 鑫电 港换 电站.-26-图 33、协 鑫能 科换 电业 务 主要类 型.-26-图 34、瀚 川智 能拥 有优 质 客户资 源.-27-图 35、瀚 川智 能充 换电 业 务技术 优势.-27-图 36、昆 山斯 沃普 股权 结 构.-28-图 37、蔚 来换 电大 事记.-29-图 38、蔚 来在 全国 换电 站 布局 超1331 座.-29-表目录 表 1、换电 相关 产业 政策.-6-表 2、车电 分离 突出 电动 汽车价 格优 势.-8-表 3、换电 模式 与充 电模 式的比 较.-10-请 务必阅读 正文之 后的信 息披露 和重要声 明-4-表 4、换电 模式 技术 路径 比较.-11-表 5、加油、充 电与 换电 模式下 用户 每月 使 用 成本 对比.-13-表 6、加油 与充 换电 模式 下 6 4 牵 引重 卡每 年使 用 成本对 比.-14-表 7、换电 站固 定投 资与 运营费 用假 设.-15-表 8、各主 机厂 换电 车型 规划与 换电 站合 作方.-18-表 9、各换 电站 运营 企业 布局情 况.-19-表 10、换 电产 业链 公司 合 作情况.-20-表 11、中 国换 电市 场规 模 测算.-22-表 12、协 鑫能 科定 向增 发 用于建 设换 电站 计划(2021-2022 年).-26-表 13、换 电业 务相 关行 业 估值.-30-请 务必阅读 正文之 后的信 息披露 和重要声 明-5-报告正文 1、多重因素 催化,换电乘 势而起 1.1、利好 政策 持续加码,换 电模式 发展 提速 十余年商业探索,开启换 电新篇章。新能 源电动 汽 车换电 模式是 指将 电动 汽 车已经亏电的动力 电池从车 身 取出并更换容 量饱和的 动 力电池,亏电 电池重新 存 储到换电站中进行 充电,是 相 较于充电模式 而言的一 种 电能供给模式。新能源 汽 车换电的发展历程 在技术、政 策和商业模式 的相互交 织 作用下,可被 归纳为试 水、探索和成长三个阶段。21 世纪初,国内外就已经开展新能源汽车换电模式的尝试,但因受限于政 策环境、技 术水平、成本 因素和市 场 规模而没有得 到大规模 推 广;随着换电技术 的进步、电 站建设成本的 降低和换 电 标准的完善,蔚来、北 汽 新能源等车 企开 始加 大换 电模 式的研 发与 实践。图 1、新能 源汽车换电模 式 发展历程 资料来源:CNKI,艾瑞咨询,兴业证券经济与金融研究院整理 换电模式的发展与相关产 业政策推动息息相关。在 新能源 汽车 市场 快速 扩张 的背景下,换电模 式凭借其 在 电池统一管理、梯次利 用、可再生利用 等领域的 发 展潜力进入大众视 野;而在“后补贴时代”,市场又 亟 需降低整车成 本,于是 换 电模式所支持的裸 车售卖、电 池租赁等商业 模式成为 市 场热点。一系 列旨在推 广 车电分离的宏观政 策的出台 以 及主管部门对 车电分离 法 规、电池标准 等实际问 题 的响应,标志着我 国新能源 汽 车换电模式从“充电为 主、换电为辅”切换到“充 换电并行发展”。现有政策 强 调充电与换电 都是新能 源 汽车补充能量 的方式,二 者互补而不对立;以市场为 导 向,通过支持 配套基础 设 施建设助力完 善充换电 技 术标准和管理制度。我们预 期 未来将会有更 多城市出 台 更多政策细则,助力换 电 模式进一步 推广。请 务必阅读 正文之 后的信 息披露 和重要声 明-6-表 1、换电相关产业政策 名称 机构 时间 政策内容 提升新 能源汽 车充电 保障能力行动计 划 发改委、能源局 2019.1 继续探索 出租车、租赁 车等特 定领 域电动汽 车换电 模式应 用。推动重 点消费 品更新 升级畅通资源循 环利用 实施方 案(2019-2020 年)发改委、生态环境部、商务部 2019.6 推广新能 源汽车 电池租 赁等车 电分 离消费方 式;鼓 励企业 研制充 换电 结合、电池配置 灵活、续驶里 程长短 兼顾 的新能源 汽车产 品;提 高新能 源汽 车充换电便利性 关于完 善新能 源汽车 推广应用财政补 贴政策 的通知 财政部、工信部、科技 部、发改委 2020.4 新能源乘 用车补 贴前售 价须 在 30 万元以下(含30 万元),但换 电模 式车辆不受此规 定限制。新能源 汽车产 业发展 规划(2021 2035 年)国务院 2020.11 到 2025 年,我国新 能源汽 车市场 竞争力明 显增强,动力 电池、驱动 电机等关键技术 取得重 大突破;充换 电服 务便利性 显著提 高。到 2035 年,充换电服务网络 便捷高 效有效 促进节 能减 排水平和 社会运 行效率 的提升。关于加 快建立 健全绿 色低碳循环发展 经济体 系的指 导意见 国务院 2021.2 提升交通 基础设 施绿色 发展水 平;加强新能 源汽车 充换电、加氢 等配 套基础设施建设。关于印 发商务 领域促 进汽车消费工作 指引和 部分地 方经验做法的通 知 商务部 2021.2 便利新能 源汽车 充(换)电,鼓励 有条件的 地方出 台充(换)电基础 设施建设运营补贴 政策,支持依 托加油 站、高速公路 服务区、路灯 等建设 充(换)电基础 设施,引导 企事业 单位按 不低 于现有停 车位数 量10%的 比例建 设 充电设施。2021 年工业 和信息 化标准 工作要点 工信部 2021.3 推进新技 术新产 业新基 建标准 制定。大力开 展电动 汽车和 充换电 系统、燃料电池汽车 等标准 的研究 与制定。政府工 作报告(2021 年)国务院 2021.3 增加停车 场、充 电桩、换电站 等设 施,加快 建设动 力电池 回收体 系。2021 年能源 工作指 导意见 能源局 2021.4 按照“源 网荷储 一体化”工作 思路,持续推 进城镇 智能电 网建设,推 动电动汽车充换 电基础 设施高 质量发 展,加快推广 供需互 动用电 系统,适应 高比例可再生能 源、电 动汽车 等多元 化接 入需求。关于开 展2021 年 新能源 汽车下乡活 动的通 知 工信部、农业部、商务 部、能源局 2021.4 重点鼓励 各地出 台更多 新能源 汽车 下乡支持 政策,改善新 能源汽 车使 用环境,特别 要加大 农村充 换电基 础设 施建设的 力度。关于进 一步提 升充换 电基础设施服务 保障能 力的实 施意见 发改委 2021.5 提升公共 换电站 的建设,加快 换电 模式推广 应用,支持布 局专用 换电 站,探索车电分 类模式、促进 重卡领 域和 港口内部 集卡的 电动化 转型,探索 物出租、流运 输等领 域的共 享换电 模式,优化提 升共享 换电服 务体验。关于启 动新能 源汽车 换电模式应用试 点工作 的通知 工信部 2021.1 启动新能 源汽车 换电模 式应用 试点,11 个 城市纳 入试点 范围,其中综 合应用类城 市8 个(北京、南京、武汉、三亚、重庆、长春、合肥、济南),重卡特色 类3 个(宜宾、唐山、包头)。本 次试点 预期推 广换电 车辆和 换电站分别超 过 10 万辆 和 1000 座。GB/T40032-2021 电动 汽车换电安全要 求 国家市场 监管总局(国家标准委)2021.11 规定了换 电式汽 车的安 全标准,未 对换电车 型整体 设计、电池包、电 池接口、换电 技术做 统一标 准划定。“十四 五”现 代综合 交通运输体系发 展规划 国务院 2021.12 完善城乡 公共充 换电网 络布局,积 极建设城 际充电 网络和 高速公 路服 务区快充站配套 设施。关于进 一步提 升电动 汽车充电基础设 施服务 保障能 力的实施意见 发改委 2022.1 加快换电 模式推 广应用。围绕 矿场、港口、城市转 运等场 景,支 持建 设布局专用换电 站,加 快车电 分离模 式探 索和推广,促进 重型货 车和港 口内 部集卡等领域电 动化转 型。探 索出租、物 流运输等 领域的 共享换 电模式,优 化提升共享换电 服务。2022 年汽车 标准化 工作要点 工信部 2022.3 提出加快 构建完 善电动 汽车充 换电 标准 体系,推 进纯电 动汽车 车载换 电系统、换电 通用平 台、换 电电池 包等 标准制定。“十四 五”全 国城市 基础设施建设规 划 住房和城 乡建设部、国 家发展改革委 2022.7 建设智慧 道路交 通基础 设施系 统。加强新能 源汽车 充换电、加气、加 氢等设施建设,加快形 成快充 为主的 城市 新能源汽 车公共 充电网 络。开 展新 能源汽车充换电 基础设 施信息 服务,完善 充换电、加气、加氢基 础设施 信息 互联互通网络。重点推 进城市 公交枢 纽、公共停车 场充电 设施设 备的规 划与 建设。建立健 全碳达 峰碳中 和标准计量体系 实施方 案 市场监管 总局等九部门 2022.11 修订动力 蓄电池 循环寿 命、电 性能、传导充 电安全、综合 利用等 标准。加强充电设备 安全、车辆到 电网(V2G)、大功率 直流充 电、无 线充电 互操 作、共享换电、重卡换 电等领 域的关 键技 术标准 关于组 织开展 公共领 域车辆全面电动 化先行 区试点 工作的通知 工业和信 息化部、交通 运输部等八部 门 2023.2 加强公路 沿线、郊区乡 镇充换 电基 础设施建 设和城 际快充 网络建 设,加强停车场站等 专用充 换电站 建设,并推 动充换电 设施纳 入市政 设施范 畴。同时明确支持换 电、融 资租赁、“车 电分 离”等商 业模式 创新。请 务必阅读 正文之 后的信 息披露 和重要声 明-7-1.2、突破 新能 源车发展 瓶颈,良性 生态 多方受 益 电 站 端:新 能 源 汽 车 充 电 设 施 建 设 相 对 滞 后,为 换 电 模 式 带 来 机 遇。根 据 中 汽协和公 安部 数据,2022 年 我国新 能源 汽车 产销 分别 完成 705.8 万辆和 688.7 万辆,同 比 分 别 增 长 96.9%和 93.4%,渗 透 率 达 到 33.8%。新能源汽车保有量为1310 万辆,同比增 长 67.13%。与此同 时,充电桩、充电站等基础 设施的建设 数量远远低于新 能源汽车 保 有量,难以满 足用户充 电 需求。新能源 汽车市场 已 经从政策驱动转向 市场拉动 的 新发展阶段,然而补能 基 础设施仍是重 要的限制 因 素,这为换 电模 式打 开广 阔市 场空间。图 2、我国新能源汽车 渗 透率 加速提升 图 3、我国充电桩难以满 足新能源汽车补能需 求 资料来源:中汽协,兴业证券经济与金融研究院整理 资料来源:公安部,充电联盟,兴业证券经济与金融研究院整理 用户端:换电模式解决 续 航焦虑,提升用户使用 体 验。中汽 研 调 研数 据显 示,在新能源汽车产 品关注度 方 面,消费者最 关注安全 性 和电池技术性 能;在电 池 技术性能方面,纯 电动消费 者 满意度最低的 指标当属 续 航里程和充电 时长。当 前 新能源车续航里程 焦虑背后 的 根源在于充电 便利性差,只有通过改善 补能体验 才 能提高用户满意度 和信心。与 充电时间动辄 数小时的 充 电模式相比,采用换电 模 式的电动汽 车换 电时 间仅 不到 5 分钟,与 传统 燃油 汽车 加油时 间相 当;换电 模式 大大缩短补能等待 时间,针 对 充电频率较高 的应用场 景,大幅提高新 能源汽车 的 使用效率。此外,换电站采 用 自动化换电技 术,由工 作 人员控制机器 设备完成 电 池更换,驾 驶员 无需 下车 即可 完成换 电过 程,免去 繁琐 的手动 操作。0%5%10%15%20%25%30%35%40%050100150200250()()()00.511.522.533.540100020003000400050002018 2019 2020 2021 2022E 2023E 2024E 2025E()()()请 务必阅读 正文之 后的信 息披露 和重要声 明-8-图 4、新能源汽车产品各 指标消费者关注度 图 5、纯电动车型电池技 术性能消费者满意度 资料来源:CATARC,兴业证券 经济与金融研究院整理 资料来源:CATARC,兴业证券 经济与金融研究院整理 车 企 端:换 电 模 式 提 升 整 车 能 效,降 低 销 售 成 本 和 终 端 价 格。新能源车企可以减少电池的搭 载量,通 过 降低车重提高 整车能效。同时,电池更 换模式实 现 车辆与电池分开销 售,降低 车 企销售成本和 后期电池 维 护保修成本。同级别纯 电 动汽车成本比燃油 车成本高 出 约 30%,而 动力电池 占电 动汽车初始购 车成本 的 40%左右,消费者需 要为其没 有 完全使用全部 寿命的电 池 买单;车电分 离的模式 将 部分初始购置成本 分摊到每 月 作为电池租赁 费用,凸 显 电动汽车相对 于燃油车 的 购置成本优 势。表 2、车电分离突出电动 汽车价格优势 车企 车型 原 指导价 车 电分离后 指导价 价 格降幅 蔚来 ES8 七座版¥468,000¥398,000¥70,000 ES6 五座版¥358,000¥288,000 EC6 运动版¥368,000¥298,000 ET5¥328,000¥258,000 ET7¥458,000¥388,000 ES7¥468,000¥398,000 北汽新能源 EU 乐途版¥129,800¥79,800¥50,000 EU5PLUSR600 尊享版¥129,900¥103,900¥26,000 一汽红旗 E-QM5 乐享版¥165,800¥122,800¥43,000 电 网 端:换 电 模 式 通 过 削 峰 填 谷 降 低 用 电 成 本,具 备 储 能 功 能 以 缓 解 电 网 压 力。换电站出于成 本控制原 因,需要有序调 整充电时 间 和充电状态,在夜晚可 利 用波谷用电时间以 较低的电 价 为电池充电蓄 能,有效 减 小电网用电负 荷、缓解 城 市用电压力。由于 换电系统 由 一组电池构成,其本身 具 备储能能力,除了从电 网 获取电力之外,也 可以将电 力 注入电网,平 滑净每日 电 力需求曲线,向整个电 力 系统提供调频、负 载跟踪等 服 务。随着工业 物联网时 代 的来临与光伏 等新能源 发 电的普及,灵活的 电力调度 策 略将成为十分 有前景的 研 究方向:在以 微电网为 代 表的智能电网中,能量管理 系 统(EMS)和 换电站(BSS)的结合可以实 现最佳的 能 量管理,有效控 制来 自不 同来 源的能量流,无需上 游电 网干预即可 在各终端 创造 利润;0.00.20.40.60.81.01.21.41.61.8 75.9 76.1 76.1 76.0 75.7 75.5 请 务必阅读 正文之 后的信 息披露 和重要声 明-9-这将优 化可 再生 能源 的供 需模式,完 善能 源交 易与 市场机 制。图 6、换电站与电网的互 动关系 图 7、不同补能方式的能 量输入输出差异模拟 资料来源:Research Gate,兴 业 证 券 经 济 与 金 融 研 究 院 整理 资料来源:Elsevier,兴业证 券经济与金融研究院整理 图 8、换电站可与能量管 理系统组成微电网提 供电 力服务 资料来源:Grid integration of battery swapping station:A review,Journal of Energy Storage,兴业证券经 济与金融研究院整理 换电站可以充当虚拟电厂,高效参与削峰填谷。例 如蔚来 换电 站在 2022 年 夏天集 体 参 与 合 肥 市 电 网 调 峰。在 供 电 公 司 统 一 调 度 控 制 下,15 座 蔚 来 换 电 站 集 体参与了 合肥 市虚 拟电 厂的 电网调 峰,1 分 钟内,合 肥电网 累计 降低 负荷 达 1.4 兆瓦,合 肥蔚 来换 电站 单站 的平均 功率 降低 约 100 千 瓦,每 块电 池的 充电 时间 仅增加了 约 5 分 钟。换电 站五 天内累 计调 整电 力负 荷 8 兆瓦时,相 当于 为 3000 余户普通居民家庭 省出了实 时 用电量。在指 定的时间 参 与电网调 峰,充当虚拟 电 厂,换电站的优 势突出。它可 以通过专网 直联到电 网的 调度中心,接受电网 调度 指令,做到分钟级甚 至秒级的 功 率响应,高效 参与调频。此外,换电站 在电网电 量 充足时还能 帮助 电网 削峰 填谷,降低 用电 成本,让 用户 获得相 应实 惠。电池端:延长电池使用 周 期,创新梯次利用商业 模 式。换电 模式 可利 用电 池 全生命周期管理 模型判断 电池 的状态,通 过统一充 电、统一管理延 长电池的 使用 寿命,请 务必阅读 正文之 后的信 息披露 和重要声 明-10-减少因不规范 使用造成 的 电池损伤。换 电技术可 以 让车辆和动力 电池分离,为厂商提供单独销 售和租赁 动 力电池的可能 性。这种 创 新商业模式将 电池产业 链 多个环节打通 形成 闭环,延 展 电池梯次利用 体系,实 现 电池效益最大 化,同时 也 减少了电池 报废 对环 境的 隐患。图 9、一种车电分离模式 下的电池梯次利用简 化模 型 资料来源:CNKI,兴业证券经济 与金融研究院整理 换 电 与 充 电 两 种 模 式 形 成 互 补 关 系,基 于 自 身 特 点 具 有 各 自 的 应 用 场 景 和 客 户基础。换电 模式尽管 拥有 补能方式快 捷高效、缓解 用户里程焦 虑、减 轻城市 用电压力、梯次利 用闭环管 理 的优势,但目 前还存在 建 设投入成本过 高、电池 标 准化难度大等问题。目前换 电 模式发展仍处 于初级阶 段,政策体系的 完善与成 熟 技术的市场推广 尚需时日,换 电模式在特 定场景下 的发 展应用将成 为充电模 式的 补充。从用电的角度 看,充电 和 换电方式的使 用成本差 异 有限,换电势 必会在广 阔 的补能市场中占有 一席之地,但并不会取代 充电:在 私 家车领域,公 共充电桩、私家充电桩和换电 站将共同 满 足车主的需求,而在强 调 时间效率的出 租车、网 约 车、重卡车 等商 用领 域,换电 站的优 势则 得到 凸显。表 3、换电模式与充电模 式的比较 充电 换电 补能形式 交流慢充(数小时)、直流快充(30-60 分钟)直接更换电动汽车的电池组(5 分钟)电池维护 插电盲充减损电池组寿命,需优化系统管理和提升电池质量 有专业人员对电池进行管理,可以及时发现单电池缺陷并予以更换 消费成本 购置成本较高,使用成本较低 购置成本较低,使用成本较高 商业运营 充放电过程是电化学反应,对电池的冲击比机械磨损具有更大离散性 将电池集中在充电站内循环使用、有序充电并及时检测 站点建设 充电站(占地面积较大)、充电桩(壁挂式和立柱式占地面积小)换电站(占地面积约 3-4 个车 位)基础设施 全国公共充电桩保有量 179.7 万台 全国换电站保有量 1973 座 投资成本 单站投资较少(数万到数十万元)单站投资较高(数百万元),包括固定资产、场地租赁和人员运营 对电网影响 局部用电负荷增长给电力系统带来供电压力 经过合理规划,可实现削峰填谷 政策标准 国标对传导充电系统、直流连接、交流连接、电池管理系统出具统一标准 标准化程度较低,电池包容量、电池包尺寸、电池组种类无统一标准 资料来源:CNKI,充电联盟,兴业证券经济与金融研究院整理 注:基础设施建设情况截至 2022.12/请 务必阅读 正文之 后的信 息披露 和重要声 明-11-1.3、技术 路径 逐渐清晰,行 业标准 呼之 欲出 电池更换技术不断延伸。按照电池 拆卸 方式可 将换 电方式分 为底 盘换电、分 箱换电 和侧方换电。近年来 国 内换电技术发 展迅速,形 成了针对不同 类型车辆、不同运营场景的不 同换电技 术 路线:乘用车 的换电安 全 性和一致性提 高,整包 自 动底盘换电成为主 流;商用 车 多采用多箱侧 向换电。换 电技术经历“从手动到 自 动、从分箱到整箱”的发展 阶 段,实现了更 高的自动 化 程度和更短的 换电时间,能够服务更 多电 池型 号。表 4、换电模式技术路径 比较 底 盘换电 模 块分箱换 电 侧 方换电 自动化程度 全自动 全自动/半自动/人工 人工 换电时间 1-3 分钟 1-3 分钟 5 分钟 技术要求 高 高 低 兼容车型 少 多 少 换电成本 高 低 高 应用规模 高 高 低 发展潜力 高 高 低 应用场景 私家车、出租车 分时租赁车 出租车、物流车 代表车企 蔚来、北汽、奥动 伯坦科技、东风、力帆、众泰 时空电动 资料来源:CNKI,兴业证券经 济与金融研究院整理 目前已经得到 商业化推 广 的换电站基本 结构组件 包 括:配电变压 器、直流 交 流转换器、电池充 电器、车 辆 电池、机械臂、充电架、维护系统和控 制系统。配 电变电站由控制室 进行监控,控制室 负责监 控换电站 整 体功能;充电 架配备慢 速 或快速充电 功能,换电 轨道 为 安全检查和 电 池装卸提 供 空间;换电 机 器人 与汽 车 底盘电池仓对接,并从电池 架 上取出或存入 电池;系 统 维护区 可以在 有需要时 完 成检修工作。图 10、换电站基本结构 资料来源:Battery swapping station for electric vehicles:opportunities and challenges,IET Smart Grid,兴业证券经济与金融研究院整理 请 务必阅读 正文之 后的信 息披露 和重要声 明-12-国 家 牵 头 扩 充 换 电 标 准 清 单,行 业 协 力 发 展 共 享 换 电 站。换 电 技 术 的 推 广 应 用高度依赖于标 准化。现 阶 段的换电标准 制修订落 后 于换电产业的 发展,目 前 换电国家或行业标 准集中在 换 电电池箱、电 池系统接 口 以及换电设施 等方面,标 准内容主要是涉及 基本架构、功能要求等,而具体技 术 要求与互换性 指标缺乏 明 确规定。一方面,中国电力 企 业联合会标准 化管理中 心 正牵头制定一 系列电动 汽 车电池更换 标准,在 电池 更换 标 准体 系方 面已 有规 划 30 项,其 中 25 项 已发 布。另 一方面,行业正 在尝试从 车 端标准化着手,优先共 用 换电平台和结 构,再逐 步 转变为换电站的标 准化,以 期 可以让同一个 换电站为 不 同规格、不同 品牌车辆 进 行共享换电。图 11、电动汽车电池更换 标准体系 图12、电动汽车换电站换 电流程 资 料 来 源:电 动 汽 车 换 电 产 业 发 展 白 皮 书,兴 业 证 券 经 济 与 金 融研究院整理 资 料 来源:北汽 新能 源官 网,兴 业 证券 经 济与 金融研究院整理 2、商业模式 成型,产业链 齐入局 2.1、综合 使用 成本低,凸显 换电经 济性 换 电 模 式 电 动 乘 用 车 裸 车 价 格 低 于 同 级 别 的 电 动 车 整 车 与 燃 油 车,每 月 使 用 成本 低 于 加 油 模 式 但 高 于 充 电 模 式。以 蔚 来 推 出 的 BaaS(Battery as a Service)电池租 用服 务计 划为 例,蔚来汽 车用 户选 择 BaaS 后,车 辆首 付 减 7 万 元,可租用 75kWh 的 动力 电池;另 外用户 可选 择每 月 980 元 的能量 无忧 套餐,包 括 15 次一键加 电服 务和 1000kWh 加电服 务。加油 模式 下用 户使用 成本 主要 来自 汽油 费用,充电模式下用 户使用成 本 主要来自电力 费用(家 用 充电和公共充 电)。如 果 换电模式的用户选 择 能量无 忧 套餐,其使用 成本则来 自 每月固定的订 阅费用;如 果用户不订阅套餐,其换电 成 本由服务费和 电费构成,换电费用与补 充电量成 正 比。我们按 照月 行驶 里程 1500km 测算 奔驰 GLC、蔚来 ES6 充电、蔚来 ES6 换电 的 每月使用 成本 分别 约 为 1185/240/980 元。请 务必阅读 正文之 后的信 息披露 和重要声 明-13-表 5、加油、充电与换电 模 式下用户每月使用 成本 对比 加油 充电 换电 代表车型 奔驰 GLC 蔚来 ES6 蔚来 ES6 购置成本(万元)40.6 35.8 28.8 油箱/电池容量 66L 75kWh 75kWh 续航里程 772km 455km 455km 单位公里能耗 0.086L/km 0.16kWh/km 0.16kWh/km 单位能源价格 7.84 元/L 1.00 元/kWh 4.08 元/kWh 单位公里费用 0.79 元/km 0.16 元/km 0.65 元/km 月行驶里程 1500km 1500km 1500km 每月使用成本(元)1185 240 980 资料来源:各公司官网,汽车之家,兴业证券经济与金融研究院测算 乘用车换电模式综合成本 优于充电模式。换电 模式 的综合 成本 降低主 要通 过 两个途径。其一,随着每月 行 驶里程的增加,固定套 餐 费用机制下单 位公里换 电 费用呈下降趋势并 逐步与单 位 公里充电费用 趋同。其 二,换电模式与 充电模式 相 比,将电池的产权 从用户剥 离 到了电池资产 公司,因 此 换电用户无需 在使用一 定 年限后自行更换车 辆动力电 池。我们沿用上 述关于使 用 成本的假设,对每月行 驶 里程进行变 量控 制,进一 步假 设动力 电池 循环 寿命 为 1000-2000 次,则 蔚来 充电 车主每 10 年左 右需要更 换电 池(电池更换 无需单独 购 买,而是可使 用换电站 换 电服务 并 支 付 服 务 费),选 取 4%折 现 率 计 算 充 电 与 换 电 模 式 的 综 合 成 本。由 于 换 电模式可以让用 户以更低 初 始价格购买裸 车,其综 合 成本在早期低 于充电模 式,当且仅当 使用 年限 超过 9 年 后,换 电的 综合 成本 才会 赶超充 电的 综合 成本。若 考虑充电车主为更 换电池所 额 外支付的电池 及维修费 用,则换电模式 的成本优 势 更加明显。图 13、蔚来每月行驶里程 与单位公里费用(元)图 14、蔚来换电与充电模 式总成本(万元)资料来源:蔚来官网,兴业证券经济与金融研究院测算 资料来源:蔚来官网,兴业证券经济与金融研究院测算 换 电 技 术 同 样 降 低 商 用 车 购 置 成 本 和 使 用 成 本,解 决 重 卡 电 动 化 难 题。纯 电 动专用车占据我 国第二大 车 用动力电池市 场,重卡 电 动化在节能减 排方面具 有 巨大潜力。然而重 卡普遍存 在 载重高、功耗 高和运距 长 的特点,因此 需要大电 量 动力电池满足使用 功率和续 航 要求。换电模 式有效地 解 决了纯电动重 型载货汽 车 在实际应用中存在 的充电速 度 慢、续驶里程 短、充电 场 站配套建设难 度大的问 题。换0.98 0.65 0.49 0.39 0.33 0.28 0.25 0.22 0.20 0.18 0.16 0.000.200.400.600.801.001.20(BaaS)202530354045500yr1yr
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