1)单位占地面积下换电站服务能力更强;
2)车电分离下降低购置成本,电池升级灵活性强;
3)换电模式下电池灵活升级,真正解决“补能焦虑”;
4)提升电池利用效率,优化退役电池统一管理;
5)充电模式对电网要求高,换电模式对电网更加友好;
6)当新能源车保有量达到现有小区充电桩无法负荷的时候,换电站就是必然路径,
7)换电单站投资成本较高,但运维降本空间较大。
1.2、换电站单位占地面积下服务能力更强
换电在运营类乘用车和商用重卡车上都具有优势。公用营运车辆和商用车对营运成本敏感,而且具有高频、快速的补电需求,因此换电模式比充电模式更加适用。通过无人值守、智慧充电、电池标淮化、绿电交易、移动电源等优化策略,重卡场景的换电站可以实现挖掘运营收益价值的最大化。
相同占地面积下换电站具有更高的补能效率。一座蔚来换电站占地等于四个车位。同等面积的充电站最多可容纳四台充电桩同时给四辆汽车补能。假设一座充电站有630kVA的电网负荷,一辆车补能60度电,那么一个小时内一座充电站最多给630/60≈6辆车补能,此时每台充电桩的功率大约是158kW。而一座换电站由于电池事先充满了电,每五分钟就可以完成一次换电,一个小时之内就能够给12辆车补能。在相同的占比面积下,换电站的补能效率是充电站的两倍。
1.3、车电分离下降低车辆购置及使用成本
换电模式下所衍生的“车电分离”可显著降低购车门槛。在换电模式加持下,新能源车购置可提供“车电分离”模式,即为用户提供“买车不买电池”的购车服务,以蔚来车电分离的BASS方案为例,单独出售不包含电池的车辆(比原车价低7-12.8万),动力电池则通过租赁的方式从蔚来获得,价格为每月980元(75kWh电池)和1680元(100kWh电池)。此类方案在低价车型经济性体现尤为明显,以飞凡F7为例,配备77kWh电池的进阶版售价为22.99万,如若选择租电方案新用户购车总价仅为14.8万元。
电池并非越大越好,而是要灵活,电池灵活升级有助于减少用户一次性成本投入,最大化电池使用效率。电池容量是用户购车时的考虑重点,但小容积电池与大容积电池通常价差较大,以蔚来为例,75度电池与100度电池差价达5.8万元。对于部分城市通勤为主的用户而言,75度电池即可满足绝大多数日常需求,但难以满足偶发性的长途旅行。如果为了偶发性需求而选择购置100度电池除了要多付5.8万元外,也是对能源与资源的浪费,“是否要为了以后的一次西藏之行而在用车第一日就付出较大成本买大容量电池?”换电模式可提供灵活升级服务,还是以蔚来举例,用户可购置小容量电池版本满足日常通勤需求,如果有长途出行需求可以选择日租50元/天或880元/月方案灵活升级至100度甚至150度电池。简而言之,“日长小电池、长途出行大电池,花最少的钱、跑最远的路”就是换电模式为汽车的赋能让电池回归能源属性。
换电模式下车辆始终可以更新最新电池技术。电池技术的快速迭代也是制约消费者购买新能源车的因素之一,而换电模式下可以始终保持车辆沿用最新电池技术。以蔚来推出的首款车型es8为例,最初搭载70kWh电池版本续航为415KM,而后蔚来推出新一代75kWh三元磷酸锂电池,老版本用户可以直接在换电站换取新版本电池进而升级续航至450km。预计今年底蔚来还会推出150kWh电池包,届时即使2017年上市的初代ES8也可以实现续航里程超800KM。这也是换电模式下汽车可升级的体现之一,由此换电模式可以彻底打消消费者对于新能车电池技术快速迭代所担心的购置需求后置的问题。
新能源购置税减免新政下,换电车型税收优惠政策更优。2023年6月19日财政部、税务总局及工业和信息化部联合发布《关于延续和优化新能源汽车车辆购置税减免政策的公告》。总结来看,2024-2025年新购新能源汽车继续免征车辆购置税额不超3万元(开票价33.9万以内免征购置税);2026-2027年新购新能源汽车减半征收车辆购置税,单车减税额不超过1.5万元(开票价16.95万以内免税)。其中,采用“车电分离”购置方案的新能源车电池价格不计入计税基价,换电车辆税收经济性凸显。以指导价为48.6万的蔚来100度电ET7为例,采用电池租赁后车价为35.8万,如明年购买相较非换电车型可减免1.3万元购置税。
1.4、换电模式下电池灵活升级,真正解决“补能焦虑”
1.5、车电分离优化电池利用效率,利好电池回收和梯次利用
电池问题始终是影响新能车用户购买决策的关键因素。根据中国消费者协会公布的《2021年全国消协组织受理投诉情况分析》,新能车消费者主要投诉问题前三分别为:1.安全问题如行驶中断电、自燃、自动驾驶失灵等;2.电池质量问题;3.续航里程缩水。电池作为新能源汽车最为核心部件也是影响消费者购车的关键因素,大多数起火自燃等事件与电池健康状态及电芯老化不无关系,也是阻碍新能源车发展的主要障碍之一。
CTB、CTC电池车身架构技术提供高性能,但维护及易修复性较低。在电池技术发展的当下愈多车型逐步采用CTB、CTC等电池方案,通过将车身、电池、底盘融为一体的方案提升电池包能量密度和车身轻量化水平,这种方案可以减少电池包厚度,从而减轻电池包对车内垂直空间的挤压,缺点是车身与电池组一体化在碰撞或电池包受损或更换维修时较为复杂,只能拆开底盘更换电芯,从而推高碰撞维修成本。
换电模式的电池包安全性、维护及可维修性相较CTB、CTC等车身架构方案更优。新能车自燃多来自于电气线路短路和电池包受损,车身一体化电池方案较难做到对电池包高频维护保养;而对于换电模式来说,每一次换电都是电池包的自检,有效消除电芯安全隐患。以蔚来的充换电站充电系统为例,其充电设备和供电设备已经能完成充电过程和供电状况的实时监视;换电的每一次补能都是对电池的一次检测保养,除了电池包外壳受损的问题,电池包内部电芯状况也可以实时监测预防电芯潜在风险。
1.6、充电模式对电网要求高,换电更加电网友好
1.7、换电单站投资成本较高,但运维降本空间较大
目前充换电站主要服务乘用车,因此我们对乘用车充换电站投资成本进行对比。同时需注意在不同地区内不同数据信息如购电成本等存在一定的微小差异,相应比例为取平均值后等进行处理过的数据;此外由于各地充电单桩/换电单站一次性补贴不等,多居于200-300元/KW间,因而不计入下文成本分析与计算。
1.8、运营端:换电站运营成本更具优势
换电站具有购电成本优势。据艾瑞咨询,换电站和充电站的运营成本主要包含购电成本、设备维护成本、劳务成本、场地租金、其他运营成本。购电成本方面,充电站购电电价为电网实时电价,而换电站内充电系统主要以集中充电、交流慢充的方式对更换下来的电池进行充能,在电度电价低谷时段集中充电使得换电站具有购电成本优势;劳务成本方面,换电站仍需一定人力进行运营、电池更换,而充电站基本可实现无人运营,换电站劳务成本高于充电站;设备维护、场地租金和其他类成本二者大抵相同。
多家智能汽车制造商积极推进无人换电站布局,进一步优化换电运营成本。在蔚来第三代换电站上,通过加装两块Orin-X芯片和两个激光雷达,实现召唤换电与自动泊入的功能。车主将车辆停在换电站旁边的指定起始区域后,车辆便能够自动泊入电站并进行换电。无人换电站不仅人工成本大幅降低,换电效率也显著提升,从而提高换电站的可持续性和经济性。
2、从需求端来看:乘用车、商用车换电渗透率逻辑各异
换电模式应用场景广泛。根据应用场景的不同,车辆可分为乘用车、商用车两种。乘用车多用以方便出行,主要用于载运乘客、随身行李等;商用车指为商业活动设计的车辆,主要用于大规模运载人员、货物及牵引挂车。目前来看,私家车、出租车、公交车、短途重卡均可作为换电的应用场景,并且大多场景已开始逐步落地。未来随着政策端支持和技术端推动,预计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。
2.1、商用车:重卡发展前景广阔,或成换电模式主流方向
“车电分离”模式破局成本劣势,换电重卡赛道持续发展。新能源换电重卡主要采取“车电分离”的运营模式:1)运营商仅购买裸车,电动重卡所需动力电池由资产管理公司向电池企业批量购买并运营;2)用户以租赁方式从电池资产管理公司租用电池;3)电池管理公司融资布局形成换电全产业链生态圈(动力电池、动力总成、换电集成、智能联网),向用户提供换电车辆、换电站、车联网以及投资、融资租赁等服务。据我们测算,相比于传统的充电模式,换电模式在行使105万公里的全生命周期下相较燃油重卡可节省约37万元的电池成本。
得益于“车电分离”模式持续推广,换电重卡迎来高速发展。从销售数量来看,据电车资源统计,2022年1~12月换电重卡共销售12431辆,同比增长285%,成为新能源重卡第一补能车型;其中12月份换电重卡销量更是呈现井喷式增长,共销售3349辆,同比增长353%。从换电站规模来看,据艾瑞咨询统计,2021年商用车换电站数量658座,同比增长139%;用电市场与运营市场分别达9.5亿、23.3亿元,同比分别增长138%与75%;换电重卡配套设施短板日渐补齐,未来有望迎来更大发展。从目前新车申报来看,根据工信部2023年1月最新发布的第367批新车申报产品公示,本批上榜的298款新能源专用车中,换电重卡占据28款,环比增长21.7%。
我们测算,换电重卡的TCO成本相较燃油重卡大幅减少。全生命周期成本理论(TCO,TotalCostofOwnership)将总成本分为三部分:设备购置成本、生命周期运行成本、停工期间损失的生产成本。考虑到交通运输行业特点,叠加疫情管控放松对停工损失的减少,我们将购置成本、使用成本和维护成本纳入TCO理论分析框架,并作出如下假设:1)基本电费(含税,含服务费)1.40元/kwh,燃油价格参考2023年2月8日92#油价,取7.8元/升;2)总运行里程假设为105万公里(5年×300日/年×700公里/日);3)假设电池采用三块,电池租赁成本1300元/月,电池购买成本31.02万元/块;4)燃油重卡购置税2.60%。我们的测算结果显示:采用电池租赁/单独购买方式的换电重卡TCO成本仅为388.24/379.90万元,相较于燃油重卡分别节约5.9%与7.9%,未来随着成本进一步下降预计经济性将更加凸显。
换电模式对基本电费极为敏感,对运行里程则表现稳健。根据我们的敏感性分析测算:1)其他条件不变,当基本电费小于1.55元/kWh时,换电重卡相较于燃油重卡拥有成本优势;2)其他条件不变,当全生命周期运营里程在50万~250万公里变动时,对应年运营里程10万~50万公里,换电重卡相较于燃油重卡有明显成本优势。目前,一方面,随着疫情管控的放松和经济逐渐回暖,交通运输行业有望迎来复苏,成本对运行里程稳健的换电重卡表现优异,未来有望迅猛发展。另一方面,碳中和背景下,预计新能源行业电价将受益于补贴或行政性降价,未来电价上涨空间有限,换电重卡优势将长期维持。
2.2、乘用车:B端赛道确定性较强,C端未来可期
出租车市场未来可期。出租车换电模式未来可期,主要体现在:1)出租车每日行驶里程在300~400公里,且对充电时长较为敏感,适合于快速的换电模式;2)出租车质保需要里程在40万~50万公里以内,采取快充易损伤电池,在里程超出后将导致电池使用寿命下降,因而换电模式更为有利;3)出租车多为集中采购,可采用统一车型,与换电合力规范化、规模化发展。
双班制出租车场景更适合换电车型,司机收入优于充电模式4.61%。对高频使用的运营车来说,电动汽车的补能效率极大影响了运营车辆的收入水平。根据《纯电动出租车换电运营模式收益分析》(刘青,2022)中的测算,在理想情况下,采用换电模式的出租车司机可实现月盈利7834元,分别高于天然气型、充电型3.12%、4.61%。
2.3、行业空间测算:成长空间广阔,2022~2026年CAGR有望达93%
基于新能源车保有量,我们对换电站保有量进行测算。通过前文论述,我们对换电行业未来发展做出如下关键假设:1)得益于产业链各环节企业的积极推进与换电出租车、换电重卡的未来前景,我们认为2023-2026年换电车渗透率逐年提升,其中乘用车2023/24/25/26年渗透率分别为4%/6%/8%/10%,商用车渗透率分别为15%/22%/29%/35%;2)参考过往三年平均水平,假设2023-2026年新能源乘用车/商用车占新能源车销量比重保持不变,分别为95%/5%;3)年度内的汽车保有量损耗(报废车辆)可忽略不计,因而,当年度保有量=上年度保有量当年度新增量;4)考虑规模效应的存在,假设单站价值量以每年2%的速度下行。基于上述测算,我们认为,换电行业将在未来迎来井喷式发展,预计2026年换电站保有量将达到27489座,对应2022~2026年CAGR达93%;2026年换电设备市场规模有望达305亿元。