周旼（天堂硅谷合伙人，專注于新能源、新材料、新汽車領域投資多年）
張成（天堂硅谷金融研究院高級研究員）
新能源汽車是新能源與新汽車結合，其前世今生及未來的產業變遷歸結到能源與汽車的演化，當前談新能源汽車從產業界到投資界往往焦點在“車”而極少探究能源領域的新，其中固然有特斯拉盛名之下的遮蔽因素，同時中國電網建設獨步全球所導致多數人對電的感覺固化為如空氣般的隨處可取，我們認為新能源對于新能源汽車產業是重要的產業與投資課題，有必要認真研究并三思而行。
對照石油與燃油網絡這傳統燃油車能源供應范式，電與電能網絡就是新能源汽車能源供應范式，過去20年以西方發達國家主導的新能源革命主要集中在發電領域的可再生發電側，各國政府對光伏與風電投入極大，中國政府以負責任大國也積極參與可再生電能國際洪流并大力推動國內產業發展。我國自2006年開始征收可再生能源補貼，主要用于補貼光伏、風電等新能源電力的發展。發展至今，該補貼缺口巨大，國家能源局相關負責人表示，目前我國可再生能源發電補貼缺口已超過1200億元。據國家發改委能源研究所測算，當年補貼需求峰值在2021-2025年，每年2000億元左右。
隨著歐洲電能價格持續走高與中國棄光棄風現象難題，新能源發電側的痛點逐步顯露其本質。可預見，隨著新能源汽車（特別是純電動汽車）這種既有規模電能儲存特性，又有電能消耗特點的產業快速發展起來，儲電、用電兩方面要形式良好的平衡步伐才會真正引爆全球的新能源與新能源汽車兩大巨型產業。
新能源汽車發展至目前階段，充電模式似乎是市場普遍認可的一種方式，但其短板就是時間成本過大，以及電池衰減過快。據新聞報導，香港自2013年開始的綠色的士業務（比亞迪e6(參數|圖片)車型）因為充電時間長、充電站少等原因陸續退出了運營，香港純電動出租車的時代在2018年畫上了暫時的句點。退出的主要原因就是時間成本以及電池衰減后實際里程數下降。
我們認為，新能源汽車的換電模式是新能源汽車能源供應網絡中的重要篇章，其發展能力與軌跡對未來新能源汽車產業能否進一步擴大有非常大的影響。在這種巨大的潛在影響之下，我們認為換電模式是值得市場對其過去再一次復盤。在了解過去、看清現狀后，探討其未來。
換電模式過往
2008年，以色列的Better Place公司就以換電的模式融資，并在美國和歐洲推廣換電車，當時根據換電思路設計的車為雷諾Fluence(參數|圖片) ZE。但是這種換電模式沒有取得成功，最后Better Place公司也停止運營。主要的原因在于換電站的造價過于昂貴，每一個換電站的投資在200-500萬美元，而且換電站發展比較緩慢，雷諾Fluence ZE的銷量又比較慘淡，用戶數量少，入不敷出，最后只能不了了之。
同期，“十城千輛”為代表的中國新能源產業開始星星之火，國家電網與南方電網是能源供應服務商業模式創新主導參與方。其中國家電網積極試點換電模式，對于換電模式這種通過集中型充電站對大量電池集中存儲、集中充電、統一配送，并在電池配送站內對電動汽車進行電池更換服務或者集電池的充電、物流調配、以及換電服務于一體的方式，從國電頂層給予高度重視，特別在新能源汽車產業還缺乏足夠產業鏈支持的情況下，高強度的研發與試點投入，以求構建一個以換電網絡為核心，整車企業、三大電核心零部件企業充分參與的平臺體系。國家電網設想“換電為主、插充為輔、集中充電、統一配送”的商業運營模式，統一進行了有關智能充換電服務網絡運行管理系統的開發，并開展充換電網絡的示范運營和電池租賃試點。北京、蘇滬杭、青島等城市已經建成了一批電動汽車充換電示范工程，同時在環渤海和長三角2 個區域建設跨城際的智能充換電服務網絡。
國家電網換電模式杭州試點情況
在2009年全國選出的25個節能與新能源汽車示范推廣試點城市中，杭州在2011年1月26日推出了30輛純電動出租車，成為第一個推出商業運營新能源出租車的城市。國家電網向車輛提供智充電換電服務，最大的特點就是所謂的“電池供給+換充服務+里程計費”的商業模式。這些車輛一改新能源車只能停車充電續航方式，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。速度上與傳統燃油汽車加油相差無幾。但是作為新生事物，核心問題之一就是三元電芯的安全性在沒有充分驗證前只能選擇低能量密度的電芯導致續航里程較低，換電池之后里程只有80公里，這對于準一線城市尺度的杭州而言是必須解決的挑戰。
由于在電池標準化、整車企業參與度、產業鏈成熟度等方面存在瓶頸，國網與南網并未真正大規模推進換電站建設，隨著電網新一屆領導班子調整新能源汽車產業的布局思路，2012 年換電模式在國內發展進入了低谷期。
2013年的時候，特斯拉也曾推出過換電技術，由于美國電網的基礎建設不夠完善，試點的換電服務沒有達到理想狀態，最終只能放棄。特斯拉的換電服務與其主推的超級充電站相比有不少問題，第一需要車主額外支付換電的服務費用，一次換電服務的價錢為60-80美金，相較汽油費用要更昂貴。第二車主要返回換電站換回電池，不然車主需補上新舊電池差價。特斯拉的換電模式沒有真正實現換電模式首要解決的車電分離，試點的糟糕體驗讓其不得不放棄換電模式。
純電汽車產業當前挑戰
2018年新能源汽車產銷超預期發展，中汽協表示在國內整體車市進入低增長時期，新能源汽車反而表現亮眼，截止2018年11月累計銷量首次突破100萬輛，達到103萬輛。這其中純電乘用車銷售65.2萬輛（圖1）。
圖1：2018年前11個月純電乘用車銷量
數據來源：中國汽車工業協會
但純電汽車產業高速發展也難掩其面對的幾大挑戰：
1.純電汽車銷售明顯受到補貼政策的影響，隨著2020年補貼退出時間表臨近，純電汽車在成本與品質上還不足顛覆燃油車；
2.純電汽車幾大核心零部件生命周期錯配，當前電池技術還不足以匹配其余純電汽車其余核心零部件的有效生命周期，導致明顯的資源浪費（圖2）；
圖2：電動汽車各核心零部件生命周期對比
數據來源：時空電動股份有限公司
3.從2017年新能源汽車國補對于純電汽車的電芯與電池組能量密度進行了高指標的明確傾向性，導致整車企業加速采用高能源密度的電池，純電汽車頻頻出現電池燃燒高風險事故，2018年前三季度經證實的電池燃燒事件達27起。
換電模式優勢
從十年前國家電網在杭州試點出租車換電服務到近期幾大換電服務企業的情況看，換電模式相比普通充電模式優勢在于：
1.不改變用戶的能量補充習慣，換電效率到提升至與燃油車加油時間類似；
2.換電后的電池采用慢充方式補電，有效保護電池使用壽命；
3.平衡用電功率，提高電網能源效率，削峰填谷，還能減少可再生能源的浪費；
4.通過梯次利用使得電池資產價值最大化（圖3）；
圖3：動力電池梯次利用規劃
數據來源：時空電動股份有限公司
5.可實現電池包集中回收，回收率高，和原材料回收形成循環經濟；
6.在建設方面一方面便于電網配網工程，一方面節約土地空間資源，能源供應效率高；
7.國內城市中心區域并不方便安裝充電樁，影響私家車新能源汽車普及。而有了換電站，家用充電樁就不是必要的了。另外目前純電汽車快充模式對電網沖擊較大，需要未雨綢繆。舉個例子，容量50度電的電動車，如果需要30分鐘充滿達到加油般的快速體驗的話，功率需要達到100KW，20臺純電汽車同時快充可以達到一座辦公樓的用電功率，對于城市中心區域老舊電網的沖擊巨大；
8.充電需要占用大量停車位，在城市土地成本昂貴，利用停車位大量從事充電服務將導致充電服務費高企，影響純電汽車進一步普及。但一個換電站只需要換電車位，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一二線城市。
另外隨著出行市場的火熱，高頻用車與換電模式的結合優勢明顯，擁有性價比優勢。
換電模式發展現狀與瓶頸
新能源汽車企業對不同充電模式的探索正得到來自政府職能部門的認可與支持。國家發改委在2018年12月10日公布的《提升新能源汽車充電保障能力行動計劃》中明確要“繼續探索出租車、租賃車等特定領域電動汽車換電模式應用”。相對于插電模式，換電模式目前仍處于行業發展初期，規模較小。但在政策紅利的形勢下，新能源汽車的換電模式無疑擁有廣闊的發展空間。
近兩年，時空電動、北汽、力帆是國內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換電，電池不通用，主要應用在出租車上。但是北汽在新能源汽車整體快速發展之下，將換電模式由出租車延伸至私家車，并于2018年7月宣布啟動針對私家車的車電價值分享商業模式。具體而言，消費者購買整車后，電池由電池管理公司回購，消費者之后則租用電池使用。這樣就可以降低前期購車成本以及后期使用成本。以北汽的EU300車型做的測算顯示，新車售價約為12.98萬元，電池回購之后，消費者實際只需要支付7.8萬元。
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，主要用在分時租賃A00級車上，電池分布散，效率較低，通用性差。伯坦的換電技術（時空東風車系、力帆B級車系、東風物流車等）采用15度電的通用PACK，換電方式可以從底盤、側面等多個位置實行，通用性、靈活性、效率、梯次利用率都很高，可以涵蓋客車、物流車、轎車等各種車系，服務私人用車、網約車、出租車、物流車等多種應用。
從目前市場主要參與者的產品布局來看，換電模式面臨幾大挑戰。該類模式距離大規模普及還需要幾點突破。我們認為當下換電模式當下的瓶頸：
1.電池標準化仍是瓶頸
換電模式發展的阻力并不是來自于技術，而是來自產品標準化，來自于商業模式，來自整車廠、換電運營商、用戶三方利益不統一。不斷發展的電芯與統一規格的電池組還無法作為更換電池穩定的保障，對于私家車來說，不同品牌的電動汽車連充電設施充電樁都沒有統一，更別提電池的統一；另外當前車電銷售不分離的現狀也影響電池資產的有效流轉。即使是每個整車廠的不同級別車型續航里程不盡相同，電池容量與電芯供應商也也有所區別，換電難度不小；
2.換電站建設成本巨大
傳統整車廠與蔚來新造車勢力紛紛試行換電模式，但在實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，且缺乏換電站國家統一標準而無法共享，如果各個汽車廠商都建設遍布全國的換電站，加上后期維護，這個成本無疑是巨大的，幾乎沒有一個整車廠能承受；
3.換電站電池投入較大
換電模式另一阻力來自高昂的前期成本投入，其中電池是大頭。國家電網杭州換電出租車試點中，由于采用磷酸鐵鋰電芯和小尺寸標準電池箱，運行車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聯網技術的發展，電池組容量快速提升并可時刻監測車輛的SOC數據與實際運營數據，以時空電動為例，換電站的后備電池比例為1：0.3，冗余度有效降低趨勢明顯。
換電模式爆發窗口
隨著純電汽車在數量上快速提升，與之相匹配的電能供應網絡需要必然快遞提高，我們認為換電模式爆發窗口期臨近，主要影響因素如下：
1.城市級換電網絡模式驗證
以燃油加油站作為參照，單點換電站的日服務純電汽車數量約800輛，一個城市空間布局五座站（東南西北中）即可服務4000臺左右的純電汽車。目前單個換電網絡服務商在單個城市具備五座以上換電站的城市數量尚在個位數，且與之配合的換電版純電汽車在單個城市數量超過4000臺的更寥寥無幾，所以商業模式的實踐驗證尚需時日。但商業模式一旦在某些城市完成驗證，在資本的推動下會以較快速度完成長三角、珠三角、沿海發達與中西部核心城市的布局；
2.出行市場高頻市場純電汽車與換電網絡良好示范
2020年前，新能源汽車下游最確定性的市場需求就是出行市場，一方面地方政府樂見新能源汽車成為當地公共交通的主力，助推環境改善與綠色GDP；另一方面在補貼與油電差價的貨幣激勵作用下，出行企業與司機有較強動力采用新能源汽車。回到本文前述中關于純電汽車核心零部件周期錯配與充電模式低效的問題，換電網絡的比較優勢隨著充電版純電汽車進入出行市場18個月后開始顯現，預計2019年下半年是時間窗口開啟；
3.車電分離銷售模式突破
由于電芯與電池組是新能源汽車的核心零部件，且占據整車成本的50%左右，當下整車銷售模式與補貼政策并不支持車電分離的銷售模式。但隨著補貼退出與電池成本下降的趨勢下，加上燃油與燃油車的傳統范式，我們認為車電分離并不存在剛性約束，且整車企業從電池安全與容量衰減風險倒逼，顯然樂于接受車電分離模式；
4.車聯網下的數字化能力提升
純電汽車天然是“電”與“數字化”的，隨著5G與車聯網技術的快速發展，車將大概率取代PC與手機成為個人擁有的最大算力中心與網絡接入點。所以基于車聯網和算力稟賦的條件下，錯峰換電、移動電池調配都將成為有效提升換電網絡效率與用戶體驗的可行方案。
總結
綜合而言，新能源汽車發展是一個全球性趨勢。該產業以及相關產業鏈整體將是一個體量巨大的新興產業。發展至今，我國新能源汽車年銷量已經突破100萬輛，但與之形成落差的是充電系統并沒有深度發展。充電樁數量不足、充電時間長、電池衰減等都是新能源汽車后期發展的瓶頸。通過之前對新能源汽車產業過往十年的發展歷程、換電模式發展的前世今生的分析，我們認為換電模式作為新能源汽車產業鏈中能源供應網絡的重要組成，有其發展的價值。在政策支持以及相關企業進一步研發之下，或將成為一個新的發展方向。
