目前,電動汽車電能供給方案主要分為直流大電流充電、交流慢充方式、電池更換方式及無線充電四種方式。中國工程院院士陳清泉曾在其《雙碳目標下充換電發展機遇》主題演講中提到:
傳統充電方式充電時間長、受環境溫度影響較大,而大功率快速充電會加速電池組的老化,降低電池安全性。而采用電池組更換方式的電動汽車在補能時間、電池使用率、采購成本等方面具有顯著優勢。整體來說,換電模式既符合推動電動汽車模式創新的要求,又能解決純電動汽車在普及過程中的難點問題,為用戶的綠色智慧出行帶來全新的選擇,具有可觀的社會效益,因此,換電模式的純電動乘用車在換電站普及之后將會被廣泛應用于市場。那純電動汽車換電方案具體有哪些優勢?有哪些分類?面臨哪些機遇與挑戰?本文將詳細為大家分享。什么是換電?新能源汽車換電模式指的是利用集中式充電站集中存儲、集中充電、統一配送大量電池,并在電池配送站內對新能源汽車進行電池更換,換電模式是一種的新能源汽車快速補電方式,采用更換電池的方式快速為新能源汽車補電,新能源汽車換電模式集電池充電、物流調配和換電功能于一體。
換電的六大優勢1. 安全性更有保障采用換電模式的電池組,能夠得到及時的體檢和維護,基于電池組最優的呵護,專業人員監督過程,充電更安全,因此電動汽車也可更安全地行駛。2. 運營效率高采用換電模式的電動汽車從低電量到滿電,3分鐘即可完成快速補能,有效解決里程焦慮,符合傳統燃油補給方式。而對于直流快充模式,則需要1小時。對于站點的單量而言,同等時間內,換電站可以服務更多的電動汽車。3. 資源利用率高同等能力下,換電站的資源利用率約為快充站的3倍,且不會因為電池升級而造成浪費。對場地也沒有限制,可以實現快速部署。4. 電池壽命長相關研究表明,采用換電方案的電池壽命約為快充模式的2~4倍。5. 對電網沖擊小換電所需功率是同等服務能力快充的1/4,負荷波動較小,對電網的沖擊小。6. 商業運營模式可持續換電站背景下,可催生車電分離商業模式,從出租車到私家車,實現梯度利用。以“車、電”分離的換電業務生態模式為例,該生態圈參與方式眾多,將上下游相關企業緊密地聯系起來,共同提取動力電池的全壽命周期的價值。
換電站服務方式換電站的功能同樣類似于加油站,主要安裝在公共區域,為一種或多種型號的電動汽車提供換電服務。按照功能的不同,換電站有不同的服務方式,常見的換電方式包括:底盤垂直、底盤側方、分箱換電三種方式;自動化形式包括:手動、半自動及全自動換電;電池包形式分為整包和分箱兩種。換電方式主要應用在商業運營車及私家乘用車。(1) 底盤垂直換電方式,也叫垂直對插式換電電池組通常安裝在車輛底盤,電池隱蔽性較好,安全性較高,但需要導正,換電站需要3個方向的自由度,蔚來、特斯拉換電相對復雜,成本較高。(2) 底盤側方換電方式,也叫平行對插式換電電池以框架形式固定,電池安裝穩固,電氣連接可靠。電池的防護性依賴整車底盤的防護,密封性不易保證,需手動進行對正,操作工藝流程難以形成規范,換電時間較長。(3)分箱方式,也叫端面式換電沒有導向的軸孔,換電時行程較短,接合區域密,相應的車輛預留的換電位置和電池安裝空間更小;主要靠電池車和車身上插件的接合面接合進行對正,插件本身制造精度較高,插件較復雜,成本較高。
換電站產業鏈
上游:換電設備。電池企業和換電設備生產商,分別負責提供對應應用范圍的動力電池和換電站設備。
中游:換電運營商和電池銀行。換電站建設和運營商,負責換電站的搭建和運營,面向市場提供換電服務。根據中國充電聯盟,目前我國換電站運營企業主要有奧動新能源、蔚來、杭州伯坦科技等。
下游:應用場景。私家車、出租車、公交車、短途重卡均可以作為換電的應用場景,并且大多場景已經開始逐步落地。
機遇與挑戰近兩年新能源汽車銷量跨越式增長的趨勢,一方面對充電基礎實施建設提出了更高的要求,另一方面也為換電模式創造了發展空間;并且隨著新能源汽車相關技術不斷發展,車電分離模式逐漸成熟(BaaS 模式或將成為主流),可買可租可換的換電模式應該會得到越來越多的消費者的認可;再加上政策和資本的推動,換電領域正面臨著前所未有的發展機遇,將進入加速發展階段。不過換電模式仍然面臨著一些痛點,一是換電站建站成本高,包括用地、換電設備、電池儲備等,單個換電站建站成本約 400 至 600 萬,屬于典型重資產項目;二是短期內換電站利用率可能不高,目前換電剛需市場主要是營運類乘用車和商用車,而私家車短期內滲透率仍較低,需要進一步發力,并且后期運營成本也比較高,因此短期內較難盈利;三是換電技術標準亟需統一,雖然目前各方已經在共同努力,但實際可能仍然道阻且長;四是配套服務和政策需要進一步完善,包括車電分離模式下,電池保險以及車輛事故責任劃分等。