换电模式如何成就能源自由时代?

作者: 陈尧

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电池按需租赁,平常通勤长租一块电池,临时跑长途就多租两块装在电动汽车上。宁德时代(300750.SZ)的眼中,未来新能源汽车电池能像5号电池一样,统一标准、按需安装、即插即用、没电就换。

1月18日,宁德时代通过线上发布会,推出了换电服务品牌EVOGO及组合换电整体解决方案。

目前换电行业缺乏行业标准,各家车企各自为政,而宁德时代作为电池领域市占率超过50%的绝对龙头,正试图统一换电界的“度量衡”。

具体而言,宁德时代提出“三板斧”:换电耗时1分钟的共享量产电池“巧克力换电块”,据称可以适配全球80%已经上市以及未来三年要上市的纯电平台开发的车型。每一个标准站仅需三个停车位,单个电块换电约1分钟,站内可存储48个换电块。用户、车辆、换电站和电块,通过App互相连接。

统一标准、推进换电,宁德时代此举价值何在?

短期,换电有利于解决消费者对于新能源汽车的续航焦虑;中长期来看,换电模式很好地解决了动力电池回收难题;从更长远的角度来看,换电站被赋予了储能功能。从消费者、企业、行业、政府等多个维度,换电模式都有着不可替代的战略意义。

十年前,国家电网曾主推换电模式,当一个新能源汽车产业链里相对边缘的角色来主导换电,得到的是所有车企的质疑;十年后,时移世易,当宁德时代——一个比车企更深度参与新能源汽车产业的角色——来领军,换电的接受程度有望大大加深。

而在这一全新的竞争格局里,无论从电池技术、市场体量以及电池全生命周期服务的完整性来看,宁德时代依然将同行远远甩在身后。

可以预见的是,随着宁德时代的拉动,换电模式将进入快车道,换电站也将作为未来能源互联网中的重要枢纽,助力中国实现“碳达峰、碳中和”的伟大目标。

宁德时代全面进入换电时代

“一次充电要充接近两个小时,一天要充两次电。”是当前新能源汽车充电技术瓶颈给予网约车司机的生活难题。据媒体报道,为了在冬季顺利出车,司机们只能被迫早起抢占为数不多的快充桩,即便如此也往往抢不到。

随着2021年新能源市场超预期发展,“充电慢、充电难”的产业痛点迅速升级,让网约车司机苦不堪言,也极大程度上影响着广大新能源车主的用车体验。

据笔者调查,目前热销纯电车型匹配的动力电池直流快充的理论平均充电倍率约1C(C为倍率单位,1C代表一次完整的充电需要1小时),完成30%到80%SOC(电池荷电状态,也叫剩余电量)至少要30分钟,考虑充电效率和温度等影响,0到100%SOC基本在90分钟以上。一旦需要长途出行,这样的充电效率是消费者所不能接受的。

新能源汽车要想彻底替代燃油车,消除里程焦虑势在必行,从消费者的角度来说,一次换电耗时不到5分钟,和加油的体验基本相仿,换电模式被认为是非常不错的技术路线。

1月18日,宁德时代推出换电服务品牌EVOGO。

这个名字的由来,就可见宁德时代的野心:结合了“evolution”(进化)和“go”(出发),宁德时代正希望借助换电模式为抓手,全面完善公司的转型。

表:宁德时代近两年换电布局

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资料来源:根据公开信息整理。制表:颜斌

从研发、制造、回收、储能利用,再到运营,宁德时代逐渐补齐了整个电池应用领域的拼图,更重要的是,换电让宁德时代有了直接面对消费者的场景,还能通过App直联终端消费者。

宁德时代子公司时代电服在发布会上宣布,将在10个城市首批启动换电服务。时代电服成立于2021年8月,注册资本2亿元人民币,法定代表人及总经理均为陈伟峰。

据笔者了解,陈伟峰自大学毕业起就在东莞新能源科技有限公司工作,2012年加入宁德时代,是参与公司创立的早期班底,在宁德时代,陈伟峰曾先后担任动力电池电芯开发部负责人、公共事务部总监、董事长助理等职务,目前身兼宁德时代市场部部长。

作为组合换电解决方案,时代电服有三套工具体系:其一,形如巧克力的换电块。作为转为换电开放量产的电池,重量能量密度超过160Wh/kg,单块电池提供200公里续航;其二,占地小的快换站。标准换电站相当于三个停车位大小,单个电块换电约1分钟,站内可存储48个换电块;其三,通过App连接用户、车辆、换电站和电块。

时代电服的换电模式,试图解决用户的两大痛点:高昂的自购电池成本;以及,买了大电量电池,但日常通勤只用不到两成电量的尴尬。

巧克力换电块是其核心产品,据称能适配80%已上市及未来三年即将上市的纯电平台开放的新车型,车型跨度从A00至B、C级乘用车及物流车。换电站适配使用前述电块的各种品牌车型。同时,现有电块支持现有家充和快充补电方式。

笔者从宁德时代了解到,换电将按照不同时间和地段,提供差异化的价格。

目前搭载该技术的首款车型为一汽奔腾NAT组合换电版。“我们给很多车企做适配,这是我们的优势。”陈伟峰告诉笔者。

车企对换电模式的接受度正在越来越高,直接原因是换电之于消费者的体验绝佳。“换电不是车企需不需要,而是市场需要不需要,没有企业能够违背市场需求而单独生存。”有业内人士对笔者表示。

换电方案和换电品牌的推出,意味着宁德时代全面进入换电时代,完成了从新能源供应链上游到下游到跃迁,成为一家真正意义上的能源科技公司。

“宁德时代向下游拓展实为必然。”中国电动汽车充电基础设施促进联盟秘书长许艳华对笔者分析称,其一,伴随电动汽车的保有量增长,能源补给的市场规模很有想象空间;其二,基于换电,能让其实际运营电池资产,了解电池的具体情况;其三,换电有助于电池梯次利用回收,让电池的再资源化形成商业闭环。

许艳华补充称,宁德时代作为一家面向全球产研销售的企业,自然也需要适应全球不同地区的双碳目标要求,换电有助于管理电池全生命周期的碳足迹。

中金公司在相关研报中测算,至2025年换电站保有量约在1.25万至5.19万座。远期来看,全国需要乘用车换电站55万座,重卡类换电站6万座,对应换电站设备及电网侧设备合计1.8万亿元。

换电也是当前国家政策倡导的方向。国务院在2020年11月发布《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》,要求加快充换电基础设施建设,协调推动智能路网设施建设。推动充换电、加氢等基础设施科学布局、加快建设,对作为公共设施的充电桩建设给予财政支持。

换电模式好在哪里?

短期来看,换电模式的推行解决了新能源汽车的续航焦虑,同时,将电池充电和保养环节交由换电站负责,也意味着动力电池将经常由专业人士进行监测、护养和管理,有利于延长电池寿命;更重要的是,车主直接规避了当前电动车最危险的时段——充电(目前大部分电池自燃事故,都来自于充电时段)。

换电不只对电池有利,同时也降低了消费者的购车成本。一方面,换电模式的普及有利于动力电池梯次利用的展开,降低电池全生命周期的成本;另一方面,车电分离可以提供更丰富的商业模式,例如买车租电池,大大降低购车门槛。

中长期来看,换电模式很好地解决了动力电池回收难题。2021年,动力电池回收多次登上热搜榜单,其中包括20万吨动力电池流入黑市的恶劣事件。业内统计数据显示,2020年中国动力电池累计退役总量约20万吨,而到2025年,这一数字将升至约78万吨。

事实上,早在2018年工信部就发布了《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》,要求汽车生产企业应承担动力蓄电池回收的主体责任。2018年至今,共27家企业进入工信部符合“新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件”的白名单。

然而四年过后,电池回收体系非但没有成熟,反而随着报废动力电池越来越多,局面陷入混乱。2021年6月,工信部等四部委再次点名电池回收,印发《汽车产品生产者责任延伸试点实施方案》,提出到2023年形成一批可复制、可推广的汽车生产企业为责任主体的报废汽车回收利用模式。

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时代电服总经理陈伟峰

建立成熟的回收体系并非易事,中国废旧动力电池回收行业仍缺乏成熟规范的行业规范和指标,也没有合理的商业机制。

目前,电池梯次利用是最为理想的回收方式,但难度极大。华友循环科技有限公司副总经理高威乔在接受笔者采访时表示,“回收电池质量的参差不齐以及电池原料的持续性差、规模小,是目前遇到的两大困难。”

电池回收产业的乱象是整个汽车产业回收利用匮乏的缩影,而换电模式则跳过了“回收”环节。换电站通过对使用过程中的电池性能指标进行监测,可以清晰判断电池的健康状态,一旦该电池不具备服务电动汽车的安全标准,换电站可对电池进行深度、科学的评估、修复、筛选、搭配,来对电池进行梯次利用或报废处理。

一个行业共识是,只在使用环节无二氧化碳排放的电动汽车远远谈不上绿色,只有从生产、使用到回收,都能满足可持续发展需求,电动汽车才称得上绿色出行。毫无疑问,换电模式更利于专业的团队对动力电池全生命周期进行专业的服务,让新能源汽车回归绿色本质。

从更长远的角度来看,换电站被赋予了储能功能。全球范围内以可再生能源替代化石能源的趋势已不可逆转,储能的意义不言而喻。此前也有电动汽车V2G的概念,所谓V2G,是Vehicle-to-grid(车辆到电网)的缩写,即当电动汽车不使用时,车载电池的电可以销售给电网的系统。如果车载电池需要充电,电流则由电网流向车辆。

然而在实际过程中,电动汽车的充放电选择是不可控的,V2G只是一个美妙的构想。但换电模式的普及,让电动汽车的储能属性得到了完美释放,换电站完全可以根据电网需求“削峰填谷”,降低城市电网负担,甚至可以V2X(车到万物),来作为能源互联网的重要枢纽。

同时,换电站还有着比充电站更高的效能,有利于城市规划,据奥动新能源营销中心总经理黄春华介绍,奥动3.0型号换电站,占地面积200平方米左右,能效是相同占地面积充电桩的50倍以上。

无论是短期、中期、长期,换电模式都有着不可替代的战略意义。根据中国电动汽车充电基础设施促进联盟数据显示,截至2021年底中国换电站保有量仅1298座,其中蔚来汽车789座位列第一。相较于全国114.7万台充电桩的保有量,换电站的建设仍处于非常初期的阶段。

十年后再推换电,宁德时代赶上行业风口

毫无疑问,宁德时代的转型将换电的这一波风口推向了高潮。但事实上,换电并不是近年才崛起的产业模式,早在中国新能源汽车产业发展初期,换电与充电就是针锋相对的发展路径。

十年前,时任国家电网总经理刘振亚在公司2011年工作会议上高调宣称,国家电网将电动汽车的基本商业运营模式确定为:换电为主、插充为辅、集中充电、统一配送。

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