(報告出品方/作者:開源證券,任浪、李俊逸)
1、 “雙碳”背景驅動下,換電產業蓬勃發展
1.1、 換電優勢明顯,有望在公共車輛和重卡領域快速推廣
2021 年 10 月 26 日,國務院印發《2030 年前碳達峰行動方案》,明確提出大力推廣 新能源汽車,逐步降低傳統燃油汽車在新車產銷和汽車保有量中的占比,到 2030 年,當年新增新能源、清潔能源動力的交通工具比例達到 40%左右。2023 年 2 月,工信部等八部委在全國范圍內啟動公共領域車輛全面電動化先行區試點工 作[公共領域車輛包括公務用車、城市公交、出租(包括巡游出租和網絡預約出租 汽車)、環衛、郵政快遞、城市物流配送、機場等領域用車],試點領域新增及更新 車輛中城市公交、出租、環衛、郵政快遞、城市物流配送新能源汽車比例力爭達到 80%。鼓勵在短途運輸、城建物流以及礦場等特定場景開展新能源重型貨車推廣應 用,加快老舊車輛報廢更新為新能源汽車,支持換電、融資租賃、“車電分離”等 商業模式創新。商用車電動化對實現“雙碳”目標尤為關鍵,新能源商用車正處于 快速發展時期,換電模式作為重要的補能方式可提升新能源商用車運營效率并降低 成本。
換電模式兼具了儲能、補能和共享經濟的特征,是充電補能的重要補充,能夠有效 促進新能源汽車行業快速發展。當電動汽車的電池組電量耗盡時,行駛到換電站內, 直接把電量不足的動力電池卸下,更換為滿電的新動力電池即可繼續行駛;由換電 服務商通過站內或站外的充電設備對更換下來的電池組進行集中充電、管理和維護。 和充電模式相比,換電模式的優勢在于補能速度大幅提高,在短時間內完成的電池 換電將提供和燃油車加油類似的用戶體驗。
通過“車電分離”模式,由電池資產管理公司持有車載電池資產,在車電物理分離 的基礎上,一方面實現車電價值分離,降低用戶首次購車成本,車主也可通過不斷 更換高性能電池以保持車輛的高續航體驗,不會被因電池衰減而導致的續航問題所 困擾;另一方面通過“車電分離”模式,電池資產公司更有利于對電池進行全生命 周期管理,退役電池梯次利用可以作為清潔能源項目配套儲能設施。
在 To B 端,換電相比于充電,明顯減少了充電時間,增加了車輛的運營時間,正 在向出租車、網約車、物流車、重卡等運營車輛群體中迅速推廣。在 To C 端,蔚 來汽車是換電模式的先行者,在換電站建設數量方面具有先發優勢。而基于換電模 式的上述優勢,2021 年以來,包括上汽集團、吉利汽車、寧德時代和協鑫能科等產 業巨頭,相繼加入換電大潮,有望加速換電行業發展。相比充電,換電模式更能有 效解決車隊、消費者電池購入成本高,快充加快電池損耗,慢充效率低等諸多挑戰。 同時,得益于利好政策加碼,且新的車電分離技術具備更高車身安全性及更快換電 速度;因此,換電模式正有望成為重要的補能形式之一,市場需求及發展潛力高度 確定。
1.2、 換電產業鏈參與者眾多,換電站存量與規劃目標差距較大
現階段頭部電池廠、主機廠、能源企業等多類型參與者布局換電,行業正處于快速 發展階段,行業競爭格局尚未完全形成。換電產業鏈上游主要為換電設備制造商、 電池供應商和整車廠。中游換電站運營商主要有三大類型,首先是以蔚來、吉利為 代表的主機廠,前者主要目的是配套銷售換電車型,構建競爭壁壘,后者更多是從 集團戰略布局角度出發;其次是以寧德時代為代表的電池供應商,具有全產業鏈優 勢;第三是以奧動新能源、啟源芯動力、協鑫能科為代表的第三方運營商,換電站 建站成本高,投資回收期長,具有典型的重資產特征,在達到規模化運營之前,需 要持續的資本投入維持現金流,存在明顯的資金壁壘。下游應用 ToB 端包括了出租 車、網約車以及商用車市場,ToC 端當前以蔚來、上汽、吉利為主,而寧德時代重點布局的巧克力電池和 EVEGO 換電站,正在嘗試進入 8-12 萬車型這一銷量占比最 高的乘用車市場。此外,動力電池回收和梯次利用也是產業鏈重要一環。
根據啟源芯動力、玖行能源、吉利、北汽藍谷、寧德時代等主要換電站運營商公布 的換電站存量數據,結合 EVCIPA(僅包括蔚來、奧動新能源以及杭州伯坦科技) 數據,我們測算截止 2022 年底,國內現有換電站存量約 3000 座,其中乘用車換電 站約有 2400 個,商用車(重卡)換電站約 600 個。當前換電站保有量與 2025 年國 內主要企業規劃建站數量仍有較大差距,市場空間廣闊。
2、 換電產業鏈長坡厚雪,2025 年有望超過千億規模
2.1、 重卡換電:經濟性良好,雙碳目標指引下已成新能源主流選擇
2.1.1、 新能源重卡 3 大技術路徑,換電為主要方向
本篇報告討論的新能源商用車是以換電為主的新能源重卡,新能源重卡主要有三條 技術路線。第一是純電動重卡,包括充電和換電;第二是氫燃料電池重卡;第三是零碳內燃機混合動力重卡,其中零碳內燃機包括氫內燃機、甲醇內燃機,還有生物 柴油內燃機等。現階段海外與國內重卡企業都以電動化作為主要發展方向,但選擇 了不同技術路徑。海外廠商以 Tesla 為例,其 Semi 重卡以高壓超充作為補能方式, 充電功率或超過 1120KW,需配備儲能站以減輕對電網沖擊,而國內電動重卡領域 換電模式和車電分離已成為主流方案。根據 Tesla Semi 官網信息,其后軸配備三個 獨立電機,共有標準續航和長續航兩款車型,滿載時可行駛約 300 英里(483 公里) 或 500 英里(804 公里),滿載重量超過 37 噸,百公里加速度約為 20 秒。整車功耗 “低于每英里 2kWh”,根據《Master Plan Part 3》報告,短續航和長續航 Semi 分別 采用了 500 kWh 磷酸鐵鋰和 800 kWh 高鎳電池。在充電方面,Semi 配備 Mega Charger 充電樁,30 分鐘可補充 70%的續航里程,結合充電時間和電池容量,可測 算出 70%充電狀態(Soc)的平均充電功率將高達 700kW 或 1120kW(1.12MW), Semi 的充電功率遠超當前乘用車 800V 高壓平臺充電水平,對電網改造和擴容的要 求較高,需配備儲能。
國內方面,根據第一電車網數據,截止 2022 年底,換電重卡已占據新能源重卡 50%份額,是新能源重卡主要技術方向。根據歐陽明高院士預測,至 2025 年換電重 卡有望占據 80%以上新能源重卡份額。長期來看,重卡快換可與轎車快充形成互補。 當前 800V 平臺乘用車使用 350KW 快充,5 分鐘續航可以達到 150KM 以上。大功 率超充如果直接從電網取電,會對電網穩定性造成較大沖擊,而且電網擴容成本較 高,因此需要通過儲能電池放電來解決大功率超充問題,而換電站的備用重卡電池 包可以進行換電,從而構成一個互補型的加電站,轎車、卡車都可以在同一個充換 電站內快速解決能量補給。2022 年 1 月,由歐陽明高院士工作站(四川新能源汽車 創新中心)與清華大學、殼牌聯合研發,全球首座集低溫超充、重卡換電、光伏發 電、智能微網為一體的新能源綜合示范平臺在張家口亮相投用,并在冬奧會期間進 行運營示范。此外,包括蔚來、奧動新能源等代表性換電運營商正在其新一代換電 站中加速充換電一體化布局。
2.1.2、 燃油重卡保有量僅 3.1%,卻是污染物排放主力,貢獻 38.99%碳排放
根據同濟大學教授、國際汽車工程師學會會士韓志玉教授測算,2020 年汽車運行階 段 CO2 排放量達到 8.9 億噸,分別占全國 CO2 排放總量和能源燃燒領域的 7.1%和 9.0%;而汽車全生命周期 CO2排放量為 11.16 億噸,分別占全國總量的 8.9%和能源 燃燒領域的 11.3%。商用車是汽車行業碳排放的主要來源,其中重型貨車(重卡) 占比最高,2020 年 CO2 排放量占整個汽車運行階段碳排放的 38.99%。根據公安部 數據,2020 年我國汽車保有量 2.81 億輛,其中重卡保有量約 840.64 萬輛;重卡保 有量僅占到汽車保有量的 3.1%,卻貢獻了接近 40%的汽車行業碳排放。在雙碳目 標指引下,重卡新能源化迫在眉睫。
根據生態環境部《中國移動源環境管理年報(2022 年)》數據,2021 年全國汽車 CO、HC、NOx、PM 排放量分別為 693.5 萬噸、182.0 萬噸、568.5 萬噸、6.4 萬噸。 全國貨車 CO、HC、NOx、PM 排放量分別為 206.2 萬噸、51.6 萬噸、480.7 萬噸、 5.8 萬噸,占汽車排放總量的 29.7%、28.4%、84.6%、91.1%。其中重型貨車的四項 污染物排放量分別為 73.5 萬噸、32.2 萬噸、432.5 萬噸、3.3 萬噸,占汽車排放總 量的 10.6%、17.7%、76.1%、51.5%。根據公安部數據,2021 年我國汽車保有量 3.02 億輛,其中重卡保有量約 907.09 萬輛。重卡保有量僅占到汽車保有量的 3.0%, 卻貢獻了 76.1%的 NOx 和 51.5%的 PM,重卡作為污染物排放重災區,對于環境治理和減輕大氣污染具有戰略意義,換電重卡有望助力我國雙碳目標的實現。
2.1.3、 換電重卡全生命周期成本占優,換電站運營環節經濟性較好
商用車,特別是重卡作為生產資料,車隊在采購時,通常考慮全生命周期(TCO) 成本,主要包括初始購置成本、維護成本和使用成本。根據歐陽明高院士團隊調研 數據,在鄂爾多斯煤礦換電重卡示范運營區,換電重卡已經在 TCO 經濟性方面全 面超越了燃油重卡。如果選擇車電分離模式,換電牽引車不含電池裸車購置成本略 高于柴油牽引車 2 萬元;而電動車在維修和保養方面費用顯著低于燃油車,以使用 重卡壽命 5 年計算,換電牽引車綜合持有成本低于柴油重卡約 6 萬元。
從使用成本看,當柴油價格為 6.3 元/升時,換電重卡干線運輸能耗成本年節省 5.2 萬;短倒運輸能耗成本由于裝卸貨時間長,運行時長和運載里程較短,經濟性低于 干線運輸,年節省約 1.5 萬。
根據啟源芯動力數據,綜合考慮購置成本、維護成本和使用成本,在每日運行里程 200km 的場景中,5 年生命周期內換電重卡較燃油重卡可節約 26.5 萬元成本,年化 油電節約率為 15.99%。
在運營環節,根據協鑫能科公告,單個重卡換電站投資額約 915 萬,投入運營后每 年營業收入 746.26 萬元,營業成本 621.38 萬元,單個重卡車換電站的投資收益率 (稅后)為 11.59%,對應靜態投資回收期為 5.21 年,經濟性較好。
2.1.4、 換電重卡適用場景多元化,由封閉場景向干線運輸加速滲透
重卡換電基礎設施運營商通過試點示范探索出了以礦山、鋼廠、港口、城市渣土、 電廠為主的封閉場景,并形成了成熟的技術解決方案及商業模式。這些場景有以下 共同特點:一是鋼廠、礦山等“高頻” “重載”場景,通常需要重卡 24h 連續運營; 二是重卡主要服務于大宗商品物流運輸,如港口、鋼廠、礦山、城市渣土等,是環 保壓力下尋求新能源轉型的重點產業。
由于重卡具有使用頻次高、運輸負荷大、運輸距離長等特點,使得其單車帶電量較 大,按照現有充電技術,一個典型重卡電池包 (282kWh 容量)充電需 1~1.5h,而采 用換電重卡整個換電過程只需 3-5 分鐘,運營效率大幅提升。不同場景運營數據顯 示,換電模式整體油電經濟性在 10%~30%。換電模式彌補充電重卡使用效率低下 的缺陷,目前主要應用于以下場景:(1)封閉場景,主要包括港口、鋼廠和礦山等。 該場景下重卡常處于 24 小時連續作業,日均行駛里程約 80 公里/天,具有高頻次、 高負荷、對運輸效率要求高等特點;(2)短倒運輸場景,主要包括城市渣土運輸、 混凝土攪拌運輸、城市環衛運輸、鐵路轉公路接駁運輸、煤礦至電廠短途運輸等。 該場景下重卡每天能夠往返運輸 4-6 次,日均行使歷程約 750 公里/天,使用換電重 卡可每單程或往返 1 次更換 1 塊電池,實現對柴油重卡的替代;(3)干線中長途運 輸場景,主要包括高速公路干線中長途運輸。該場景下重卡日均行駛里程可達 800 公里以上,可以通過高速服務區內的換電站實現快速補能需求。根據科爾尼數據, 依據不同續航里程和應用場景分類,53.0%的重卡應用在 500 公里里程以下的短途 場景;22.7%的重卡應用在 500 公里-1000 公里的中長途干線場景;24.3%的重卡應 用在 1000 公里以上的長途場景。隨著全新正向設計、采用底部換電技術、能量密 度更高的重卡車型陸續上市,以及重卡換電站覆蓋密度提升,換電重卡有望向 500KM 以上的中長途干線物流加速滲透。
2023 年 3 月,能源行業電動汽車充電設施標準化技術委員會發布了《新能源汽車換 電試點城市標準化建設情況調研報告》,指出換電重卡應用于封閉場景的技術解決 方案及商業模式已相對成熟并具備批量復制推廣的條件。而探索重卡換電應用于中等距離干線運輸成效顯著。以啟源芯動力為例,基于川渝地區達州、萬州、開州三 地礦山電廠、商用混凝土園區等高頻重載運輸場景,結合電能補給優勢,在重慶等 長江沿線進行換電站整體布局,打通四川達州、重慶開州、重慶萬州三地,建成國 內首組省際換電重卡干線網絡,總長 420km。從 2021 年年底開始在唐山市規劃建 設“三縱一橫”重卡換電干線組網,結合唐山各大鋼廣的實際分布、運力情況及兩 港區的運輸需求,打造出了國內首組“三縱一橫”換電干線網絡,全長 620km。干 線已投運服務周邊 20 余家鋼鐵企業,為超 5000 輛換電重卡提供換電服務,是重卡 換電站城市內組網的標桿。實踐表明換電模式在中等距離干線運輸中擁有良好的經 濟性。
2.1.5、 換電重卡滲透率提速,2025 年銷量有望超 10 萬輛
根據中汽數據,2022 年我國商用車保有量為 3328.6 萬輛,同比增長 0.7%。在新冠 疫情影響下,實體經濟需求低迷,工業生產、實物消費增速放緩,房地產建設、服 務消費規模收縮,疊加油價高位運行、市場情緒趨向謹慎,市場新增運力需求動能 減弱,汰換需求也隨著營運利潤收縮延后或暫緩。重卡保有量在經歷連續多年高增 速增長后,首次出現同比下行,2022 年同比下滑 2.6%至 839.0 萬輛,拖累保有量 同比下滑 0.7%。在整體市場遭受多重壓力背景下,重卡市場受到房地產市場快速下 滑以及排放標準切換打亂銷售節奏的影響更為顯著。
重卡作為生產資料,存在穩定的更換需求。2017-2021 年,重卡銷量都穩定在 110 萬輛以上。2022 年重卡銷售受上述因素影響,銷量僅 67.2 萬輛。2022 年新能源重 卡銷量 2.51 萬輛,換電重卡銷量 1.24 萬輛,換電重卡市場空間廣闊。根據中汽=協 會數據,2022 年重型貨車整體銷售 67.19 萬輛,同比下降 51.84%。而新能源重卡銷 量同比增長 140.7%,達到 25151 輛。其中換電重卡銷量 1.24 萬輛,占新能源重卡 比例約 49.4%。
根據中汽協數據,2016-2022 年中國乘用車新能源滲透率分別為 1.4%、2.3%、4.4%、 4.9%、6.2%、15.5%、27.8%;2020-2022 年新能源重卡滲透率為 0.16%、0.75%、 3.73%,當前時點新能源重卡滲透率水平接近 2018-2019 年新能源乘用車滲透率水 平。隨著換電試點城市換電模式應用試點工作推進,以重卡為代表的換電商用車車 型品牌不斷豐富,產銷量大幅增長。2022 年,新能源重卡累計銷量為 25072 輛,其 中換電重卡銷量達到 12386 輛,占新能源重卡 49.4%,較 2021 年上漲 18.7PCT。 2022 年,全年換電重卡在純電動重卡中的銷量占比呈螺旋上升態勢,12 月換電重 卡占比達到 63%。考慮到重卡作為生產資料,對全生命周期(TCO)成本的考量 以及雙碳背景下政策向電動化方向傾斜,我們認為新能源重卡滲透率有望進一步加 快。
截至 2023 年 1 月工信部《道路機動車輛生產企業及產品公告》(第 367 批),有 88 家主機廠共 526 款換電重卡車型上榜。換電重卡之所以更受消費者青睞,是因為其 在成本及應用上優勢顯著,重卡在應用場景及技術上也相對成熟,適合換電模式推 廣落地。除長途物流外,重卡大部分運輸線路相對固定,基本以點到點為主,相對 容易鋪設換電站,而換電站的鋪設也讓換電重卡的應用范圍得到擴大,二者相輔相 成。政策的出臺也利好新能源重卡推廣應用。2022 年年底,生態環境部等 15 部門 聯合印發了《深入打好重污染天氣消除、臭氧污染防治和柴油貨車污染治理攻堅戰 行動方案》,提出:到 2025 年,新能源和國六排放標準貨車保有量占比力爭超過 40%。在政策及環保的壓力下,各城市將加速推動新能源重卡擴大應用范圍。
2.2、 乘用車換電:ToB 和 ToC 市場有望加速滲透
2.2.1、 ToB 端換電:出租車與網約車保有量約 350 萬輛,換電前景廣闊
根據交通部數據,2016-2021 年我國巡游出租車保有量穩定在 140 萬輛左右,巡游 出租汽車相比私家車,具有行駛里程長、使用強度高等運營特點。為保障道路交通 安全,商務部、發改委、公安部和環境保護部聯合出臺《機動車強制報廢標準規定》 (商務部、國家發展和改革委員會、公安部、環境保護部令 2012 年第 12 號),明 確小、微型出租客運汽車使用年限為 8 年,即出租車每年替換需求約 17.5 萬輛。截 止 2022 年底,國內網約車車輛運輸證已達到 211.8 萬本,即國內已有 200 萬輛以上 網約車。而根據《網絡預約出租汽車經營服務管理暫行辦法》第三十九條,網約車 行駛里程達到 60 萬千米時強制報廢;行駛里程未達到 60 萬千米但使用年限達到 8 年時,退出網約車經營。根據八部委在全國范圍內啟動公共領域車輛全面電動化先 行區試點工作的要求,至 2025 年在試點城市出租(包括巡游出租和網絡預約出租 汽車)車輛的電動化率有望達到 80%以上。截止 2022 年底,國內出租車保有量約 140 萬輛,網約車保有量約 210 萬輛。兩類運營車的運營年限都為 8 年,按照 6-8 年更換車輛,保守估算,則每年更替需求約 43.8-58.3 萬輛。截止 2023 年 1 月,接 入國家監控平臺的換電出租租賃車輛共有 6.6 萬輛,其中出租車約 5 萬輛,租賃車 輛 1.6 萬輛。換電在出租車和網約車領域的推行很大程度上能夠緩解司機補能焦慮, 增加實際運營時間,為司機提供較好的的體驗和收益,成長確定性較高。
2.2.2、 ToC 端換電:先行者蔚來,吉利、上汽快速跟進
換電模式在補能時間、降低消費者購車成本、延長電池使用壽命、排除安全隱患、 緩解用電壓力、土地坪效等方面存在諸多優勢。截至 2023 年 1 月底,國家監管平 臺累計接入換電車輛 29.7 萬輛。其中乘用車 28.5 萬輛,占比 89.9%,換電私人乘用 車累計接入 15.6 萬輛,占 55%乘用車份額,主要為蔚來汽車用戶。吉利在 2021 年 12 月通過整合力帆科技,成立新的合資公司“睿藍汽車”,通過引入吉利現有產品 線,發展重點將聚焦換電產品和換電服務的落地。上汽飛凡在 2022 年 9 月和 2023 年 3 月分別發布了飛凡 R7 和 F7,全系車型支持換電。隨著國內頭部主機廠加入換 電陣營,換電車型日益增加,價格帶已下探至 10-20 萬區間,憑借堪比加油時效的 良好補能體驗和車電分離帶來的初始購車成本降低等優勢,我們認為私家車換電有 望進入黃金發展期。
2.3、 2025 年,換電行業規模(設備和運營環節)有望突破 1300 億元
根據中汽協、公安部、電動汽車百人會、NDANEV、第一電動車網等關于重卡銷量 和預測的最新權威數據,基于以下假設條件,我們對換電產業鏈主要環節市場空間 進行了測算: 1、2021-2025/2030 年,重卡換電站設備成本分別為 420/350/300/270/250/200 萬元,乘 用車換電站設備成本分別為 260/200/185/175/170/150 萬元; 2、2021-2025/2030 年 , 國 內 每 kwh 的 動 力 電 池 銷 售 價 格 ( 含 稅 ) 分 別 為 890/1100/1000/950/903/698 元; 3、單個乘用車換電站帶電量為 47.8kwh*28,重卡換電站帶電量 282kwh*7; 4、重卡/乘用車換電站運營收入每年分別為 746.26/337.78 萬元; 5、2023-2025 年/2030 年單個乘用車換電站可服務 100/120 輛車; 6、2023-2025 年/2030 年單個重卡換電站可服務 40/45 輛車; 7、2025 年起換電重卡滲透率維持在 80%;
2021-2025 年 換電站 設備、 動 力 電 池 、 運 營 環 節 的 CAGR 分別為 70.7%/94.5%/91.0%,換電產業鏈各環節有望實現高速增長。
3、 換電打消續航焦慮,新勢力積極探索
在乘用車換電場景中,奧動新能源與蔚來展開了積極探索。奧動是國內最早推廣換電模式的運營商,客戶主要以出租車、公務車為主,聚焦 ToB 市場;而蔚來作為新 勢力主機廠,自建換電網絡并負責運營,客戶主要為蔚來車主,聚焦 ToC 市場;在 商用車方面,DeepWay 作為重卡造車新勢力,不同于當前主流重卡主機廠采用的 “油改電”設計,而是全新正向開發,底部換電車型將于 2023 年 6 月啟動交付。 全路程作為輕卡換電服務商,目前已經在京東物流、菜鳥物流等城市物流領域實現 了換電輕卡的突破。
3.1、 奧動新能源:換電模式開創者,實現“換電-儲能-閃充”一體化
奧動新能源汽車科技有限公司聚焦乘用車換電場景,是國內換電模式開創與引領者, 從 2000 年起上海電巴(奧動新能源集團全資子公司)開始探索換電。奧動致力成 為全球領先的智慧能源服務平臺,作為工信部“專精特新”小巨人企業,在技術儲 備方面奧動擁有超 3000 項全球換電專利技術及專利申請,并積極參與超 80 項國內 外行業標準制定。在商業模式方面奧動已形成換電核心技術研發、換電站商業化運 營、電池銀行、電池全生命周期管理、換儲一體、電力交易、碳交易等多位一體的 換電商業閉環。在車企合作方面,奧動已與一汽、東風、長安、上汽、北汽、廣汽、 東風日產、合眾等超 16 家主流整車企業開展合作,并共同開發超 30 款換電車型, 為其提供多品牌車型共享換電服務。在市場布局方面,已覆蓋北京、上海、廣州、 廈門、海口、三亞、重慶、合肥、鄭州、長春、南京、武漢、杭州、昆明、張家口、 蘭州等全國 54 座城市,投運 800 座換電站(含在建),形成規模化商業換電運營解 決方案。奧動規劃在全國投運超過 10000 座換電站,為 1000 萬輛以上新能源汽車 提供換電服務,為城市建設高效分布式儲能網絡,以換電對“雙碳”戰略實現最佳 響應。奧動最新一代 5.0 換電站,集合“換電-儲能-閃充”一體化,可兼容服務轎 車與微面,實現“乘商并舉”。換電站配備雙向充電機,可實現“車-站-網”三者之 間的能源高效交互,對電網友好,符合新型低碳電力體系;換電站增設超充槍,可 支持 120kW-480kW 快充,提供應急補能服務。
3.2、 蔚來汽車:乘用車換電引領者,換電站保有量國內第一
蔚來計劃 2023 年計劃新增 1000 座換電站,到 2023 年底累計建成超過 2300 座換電 站。截止 2023 年 3 月 31 日,蔚來已建成 1339 座換電站,其中 13 座位于海外。根 據 NIO Power Day 2022 公布規劃,至 2025 年,在全球范圍內累計建成超 4000 座 換電站,“電區房”覆蓋率達到 90%,全面覆蓋“九縱九橫十九大城市群”高速換電網絡。
2023 年 3 月,蔚來第三代換電站上線,采用全新三工位協同換電模式將電池流轉路 徑降到最低,換電時間縮短 20%。電池倉位增至 21 個,單站日服務能力達 408 次, 相較第二代換電站服務能力提升 30%。換電站搭載 2 顆激光雷達、2 顆英偉達 Orin X 芯片,總算力達 508TOPS 更精準地實現車站協同以支持召喚換電、自動泊入等智 能換電功能。此外,換電站搭載了蔚來自研 HPC 雙向大功率液冷電源模塊,最高 效率 98%,充放電功率 62.5kW,大幅提升換電站內電池充放電效率,實現電網雙 向互動,幫助電網削峰填谷。
截至 2023 年 4 月,蔚來用戶累計換電達到 2000 萬次,日均提供換電服務超過 4.5 萬次,平均每 1.9 秒就有一臺車從換電站滿電出發。根據 NIO Power Day 2022 數據, 蔚來用戶加電總量中,選擇換電場景超過了 50%,而在 2023 年 2 月 5 日,蔚來換 電電量占比超過 60%,換電已經是蔚來用戶最喜愛的加電方式。換電不僅可以作為 日常的加電方式,也可以提供電池升級服務,讓用戶更方便靈活地升級車輛續航。 截至 2023 年 4 月,蔚來已經為用戶提供 63136 次電池升級服務,讓用戶持續享受 電池技術進步的紅利。
3.3、 DEEPWAY:全新正向設計重卡,前瞻研發底部換電
DeepWay 成立于 2020 年 12 月,專注于智能新能源卡車的研發和制造,由自動駕駛 技術領跑者百度與公路干線物流產業互聯網頭部企業獅橋聯手打造。2021 年 9 月, 推出首款全正向設計研發的智能新能源重卡— DeepWay·深向星辰。2022 年 8 月, DeepWay 完成 4.6 億 A 輪融資,啟明創投領投,聯想創投、光躍投資、建信信托、 慕華科創、中電基金、交銀國際、華蓋資本等參與投資。2022 年 9 月,DeepWay 工 裝 B 樣車下線。2023 年 3 月,公司宣布完成 7.7 億 A+輪股權融資,本輪融資由魏 橋創業集團聯同軟銀中國資本領投,老股東啟明創投等繼續投資;此輪融資是距 DeepWay 完成 A 輪融資僅半年時間,已累積融資超過 12 億元,領跑卡車造車新勢 力企業。DeepWay 首款產品“深向星辰”已進入小批量試運營階段,將于 2023 年 6 月正式開啟量產,2023 年計劃交付 1000 臺智能新能源重卡。與傳統自動駕駛解 決方案公司以有限的改裝車輛來進行測試驗證的方式不同,DeepWay 通過規模化的 量產車輛在真實場景下的數據積累,來推動其智能駕駛能力的快速迭代。公司目前 已完成百度自動駕駛技術在“深向星辰”車輛上的適配工作,車輛保持、撥桿變道 等多種自動駕駛技術功能得以應用。同時,順利拿下了多張 L4 級自動駕駛測試牌 照以及商用車 AEB 和雙預警的法規認證,充分展示了 DeepWay 自動駕駛實力。而 在落地場景方面,車輛成功覆蓋多個真實運營場景。公司已啟動中途干線運輸、快 遞快運分撥、集疏港等豐富落地場景的試運營。
DeepWay·深向星辰區別于傳統主機廠油改電的技術方案,DeepWay 全新正向設計 研發的新能源平臺,車身風阻系數僅 0.35。創新性采用了高能量密度的底部換電模 式,將電池與底盤完整的結合在一起,有效載貨空間提升了 10.68 立方米,貨廂容 積率提升 9.6%,實現一體化。在電池研發方面,DeepWay 與電池供應商聯合研發, 將系統能量密度由 100Wh/kg 提升至 130Wh/kg。同時,車輛采用了分布式電驅動橋, 滿載巡航時可將多個電機冗余使用,不但將能量利用率提高了 3%-5%,并且有效延 長了電驅橋的使用壽命。動力方面,采用 450 度磷酸鐵鋰電池組,滿載 49 噸續航 可達 300 公里,滿足干線物流需求。
2023 年 4 月,公司底部換電站正式在天津測試場亮相,首座商用車底部換電站宣告 正式建設完成,換電站建設有望在新能源重卡啟動交付后加速布局。
3.4、 全路程:城市物流領跑者,推動輕卡換電模式
全路程旗下已擁有江淮換電輕卡、大運換電輕卡、上汽換電輕卡、吉利換電輕卡、 徐工換電輕卡、金旅換電面包車等六款核心換電產品,與菜鳥、京東等頭部物流開 展國內換電物流車的全面運營。并計劃推動標準模塊化電池,適用更多品牌和車型, 助力新能源商用車適應各種運輸場景需求。2022 年 8 月,全路程首批換電輕卡投入 實際運行,成功助力京東物流成為全國首家規模使用換電新能源車的物流企業。 2023 年 3 月,全路程&江淮汽車首批量換電輕卡圓滿交付,成功助力菜鳥物流成為 全面規模使用換電新能源的物流企業。根據京東物流測算,通過新能源車整體換電 解決方案,預計可提升所在物流園區儲能電量消納比超 25%,減少投放車輛超 20%, 單車碳減排量可進一步提升超 15%,綜合碳減排提升率超過 35%。相同的運行時間 里,一輛 4.2 米廂式貨車的新能源運輸車充滿電需要數小時,而通過換電模式,同 樣規格的新能源車僅需 5 分鐘,有效解決新能源物流車輛的續航“焦慮”,在提升 車隊運輸效能的同時,通過換電模式還可進一步優化車隊結構,有效降低運營成本。
4、 換電模式日趨成熟,產業龍頭加速布局
4.1、 寧德時代:積極布局乘用車和重卡換電,覆蓋全場景應用
4.1.1、 乘用車:成立 EVOGO,推出巧克力換電
2022 年 1 月 18 日,時代電服在線上舉行首場發布會,發布換電服務品牌 EVOGO 及組合換電整體解決方案。時代電服是寧德時代全資子公司,致力于為用戶提供便 捷可靠的移動電能解決方案和服務。組合換電整體解決方案由“換電塊、快換站、 APP”三大產品共同構成。同時,時代電服總經理陳偉峰表示,將在 10 個城市首批 啟動 EVOGO 換電服務。“巧克力換電塊”是專門為實現共享換電而開發量產的電 池,具有小而高能,自由組合,極簡設計三大特點。采用寧德時代最新 CTP 技術, “巧克力換電塊”重量能量密度超過 160Wh/kg,體積能量密度超過 325Wh/L,單 塊電池可以提供 200 公里左右的續航,并可以適配全球 80%已經上市以及未來 3 年 要上市的純電平臺開發的車型。消費者換電時可以任意選取一到多塊電池,靈活匹 配不同里程的需求。此外,“巧克力換電塊”采用無線 BMS 技術,外部只有高壓正 負接口,大幅提高了插拔部件的可靠性。快換站具有占地小、流通快、容量大、全 氣候四大特點。每一個標準站僅需三個停車位,單個電塊換電約 1 分鐘,站內可存 儲 48 個換電塊,確保用戶時時都有滿電的電塊可以更換,無需長時等待。同時, 換電站還可提供適配不同地區氣候環境條件的版本。截止 2023 年 1 季度末,“巧克 力換電塊”已實現批量生產,并具備幾千臺車的服務網絡能力。
2022 年 4 月 18 日, EVOGO 換電服務在廈門正式啟動, 2022 年 6 月 18 日,寧德 時代 EVOGO 換電服務在安徽合肥正式啟動,標志著合肥市成為全國第二座“小綠 環”城市,首批啟動換電服務有三座快換站。2022 年 12 月,寧德時代官方宣布在 貴陽啟動 4 座 EVOGO 換電站,貴陽也成為第三座“小綠環”城市。 寧德時代曾提出 8-12 萬元價格區間車型的終極解決方案是巧克力換電,我們認為 其定位 8-12 萬價位區間的汽車市場,是因為 8-12 萬價格區間是國內乘用車銷量最 高的價格段,根據乘聯會數據,2018-2021 年期間,8-12 萬元車型分別銷售 758 萬 輛、705 萬輛、677 萬輛、655 萬輛,分別占當年乘用車總銷量的 33.9%、34.1%、 35.1%和 32.5%。此外,8-12 萬價格段既是純電車型滲透率最低的價格段,2021 年 僅 12.0%;又是常規燃油車市場占有率最高的價格段,2021 年為 35.1%;寧德時代 定位 8-12 萬價位區間的汽車市場,以巧克力電池換電配套相應車型,通過車電分離, 按需租電,可使新能源車(不含電池)首購成本低于燃油車,補能速度優于充電車 型,性價比顯著。電池包標準化一直是換電模式面臨的主要挑戰,各車企出于技術 保密考慮,對電池標準化意愿較弱,尤其是規格尺寸方面;目前主要換電運營商均 未實現標準化,適用車型受限,無法為用戶提供便捷服務,同時多種型號電池對換 電站運營造成了較大壓力。寧德時代試圖通過運營換電站,提供換電電池,進一步 加深與主機廠合作,憑借產能優勢和技術優勢帶來的供應鏈強勢地位統一不同車型 的換電標準,提高市場份額。
4.1.2、 商用車:推出 MTB 技術,新能源重卡份額第一
2022 年 12 月 6 日,福田汽車發布對外投資公告稱,為匹配新能源業務市場競爭需 求,促進公司新能源業務發展,公司擬與寧德時代共同出資成立福田時代新能源科 技有限公司(暫定名,最終以市場監督管理部門核準為準),開展新能源電池經營性 租賃業務,共同開拓新能源場景運營市場,提升公司新能源業務的市場競爭力。合 資公司注冊資本為 2 億元人民幣,公司與寧德時代各出資 1 億元人民幣,分別占比 50%,本次合資意味著雙方在換電領域的合作進一步加深。早在 2020 年 7 月,北汽 福田就推出了換電重卡產品,并交付 20 輛換電重卡車輛給北京公鐵綠鏈新能源股 份有限公司,本次交付開啟了中國首個換電重卡商業化場景應用,其動力電池由寧 德時代供應。根據寧德時代官方微信號數據,每臺換電重卡每年可以減少 140 噸二 氧化碳和 12.5 噸污染物排放,相當于 77 棵樹的二氧化碳吸收量。燃油重卡百公里 油耗 40L,約合 240 元,而換電重卡百公里電耗僅 120kwh,約合 180 元,一萬公里 節省近 6000 元。3-5 分鐘即可完成換電,比加油還快。續航里程達 180km,滿足礦 山砂石骨料運輸工況需求。此外車電分離模式,初期投入減少,減輕運營負擔;后 期持續創收,前景可觀。
2022 年 9 月 17 日,歷經一年多研發,寧德時代宣布其首創的 MTB(Module to Bracket) 技術將率先應用于國家電投啟源芯動力換電項目。雙碳背景下,重卡及工程機械電 動化是大勢所趨。但是重卡及工程機械給電池的布置空間有限且多樣化,復雜惡劣的 應用場景又進一步給電池系統帶來嚴苛的挑戰,阻礙了電動化快速發展。寧德時代的 MTB 技術,將模組直接集成到車輛支架/底盤,系統體積利用率提升 40%,獨創的 U 形水冷系統攻克了散熱難題,為換電重卡及工程機械電動化提速提供更優解。 MTB(Module to Bracket)技術較傳統電池包+車架/底盤的成組方式體積利用率提升 40%,重量減輕 10%,增大車輛載貨空間,提高載貨重量。采用模塊化設計,可自由 組合 140kwh-600kwh 帶電量,覆蓋多品類重卡主機產品,滿足市場差異化需求。當 前,重卡/工程機械電動化已成為我國踐行“雙碳”承諾,推動綠色發展的重要方面。 寧德時代憑借技術先進和產品可靠贏得客戶口碑,市場份額全球領先。此次寧德時 代首創 MTB 技術,以技術革新推動整車性能全面提升,支撐行業新舊動能高效轉換。 寧德時代新一代 MTB 技術還可應用于底掛充換電重卡及工程機械上,為換電重卡及 工程機械提供綠色、高效、可持續的解決方案,助力商用市場全面電動化。根據 EVTank 數據,2022 年寧德時代以 80.5%的市場份額排名第一,其次分別為億緯鋰 能和盟固利,其市場份額分別為 9.4%和 3.8%。從主要配套電動重卡的鋰電池企業 來看,整個行業處于寧德時代一家獨大的市場格局。
4.1.3、 寧普時代(普洛斯):加碼新能源商用車賽道,布局整車和換電業務
在雙碳目標大背景下,新能源商用車因其零排放、能耗低的顯著優勢,已經在城市、 干線物流,以及港口、采礦、金屬冶煉等場景實現規模化應用,獲得了充分的產品 驗證和市場認可。國內新能源商用車滲透率快速提升,新能源化和智能化已經成為 行業發展的必然趨勢。普洛斯旗下私募股權投資機構隱山資本先后領投了新能源商 用車領軍企業遠程科技 Pre-A 輪及三一重卡 A 輪融資。2022 年 10 月,吉利新能源 商用車集團旗下品牌遠程宣布完成 Pre-A 輪融資,融資金額超 3 億美元,隱山資本 領投。2022 年 12 月,三一重卡宣布完成近 10 億元人民幣 A 輪融資,由隱山資本、 招商資本、國投招商聯合領投。此外,隱山資本還重點投資布局了商用車自動駕駛 賽道的嬴徹科技、主線科技、友道智途,發揮生態體系優勢,助力自動駕駛技術在 干線、港口、城市等物流場景下的商業化落地,加速行業發展。
普洛斯下屬企業中國物流控股一一六號公司還與寧德時代新能源科技股份有限公司 與以及寧德市交通投資集團有限公司共同出資設立了寧普時代電池科技有限公司, 通過能源即服務(EaaS)解決方案擴大新能源的使用,促進物流和運輸行業的可持 續發展。截至 2022 年底,寧普時代已投入運營 5 座重卡換電站,單個換電站的換 電服務能力超過 150 車次/天。2023 年 2 月,寧普時代與福建省海絲高速新能源科 技公司簽署重卡換電項目合作協議。雙方將充分發揮“高速+新能源”的資源融合 優勢,開展電動重卡換電站的投資建設及運營管理。項目首期將以高速公路長樂和 洛陽江服務區為試點,投入運營 4 座電動重卡換電站,為往返寧德、廈門之間的電 動重卡提供及時補能服務,解決新能源重卡的“里程焦慮”、“補能焦慮”,打造福建高速公路新能源綠色物流專線。