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五大行业标准出台引爆换电市场!北汽、蔚来、吉利们怎么做?

2020-11-12 16:03
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出品|搜狐汽车·E电园
作者|王磊  |  编辑|周航

换电市场正在迎来新一轮风口。日前,国家能源局发布2020年第5号公告文件,批准了包括锁止机构、冷却接口、电池箱、充换电设施建设、底盘式电池更换系统在内的五项换电行业标准,并宣布上述标准于2021年2月1日正式实施。

行业标准的出台,意味着换电市场已经进入了爆发前期。近年来,新能源汽车产业进入了发展新阶段,不断增长的整车市场正在催生着补能市场的新需求,新能源汽车充换电基础设施得到空前重视。

在今年4月与11月,影响整个新能源汽车产业链的《关于完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》、《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》两项关键文件明确指出支持车电分离等新型商业模式的发展,鼓励换电模式应用。10月中旬,工信部也表示将加快制定《电动汽车换电安全要求》的国家标准。

值得注意的是,在这一轮换电风口到来之时,此前一直表现保守的整车厂成为了推动这轮浪潮的中坚力量。北汽新能源、蔚来、长安、吉利科技等车企和车企相关企业不仅加速布局换电基础设施,也在着力推动国家标准与行业标准的起草与确立。今年8月,由北汽新能源、蔚来、中汽中心等单位牵头起草的GB/T《电动汽车换电安全要求》推荐性国家标准通过审查,10月,蔚来牵头和参与的五项行业标准被批准。

推动整车厂入局的要因在于,充换电基础设施的发展滞后已经开始影响新能源汽车整车市场的增长,而可以研判的趋势显示,随着新能源汽车产业不断发展,补能的需求空缺将会越来越大。因此,整车厂们开始摒弃一些技术上的保守做法,推动技术标准的确立。

一石激起千层浪,换电风口的到来绝不仅仅是补足新能源汽车补能需求的空缺,其造成的影响要比各方的出发点更为深远。作为补能手段,换电模式能够将电动汽车的补能速度拉到与燃油车相近的水平;在消费端,换电模式的存在能够推动车电分离模式的实现,降低消费者购车成本,客观刺激新能源汽车消费市场;此外,在能源端,与车辆分离的动力电池既能够作为储能单元填平电网用电峰谷的差距,提高电网能源利用率,在淘汰后又能被回收或梯次利用进入电网中的其他环节。

可以认为,换电模式的出现改变了新能源汽车单一的出行属性,将其从中观和宏观,转变为智慧电网的一环,助力智慧城市的发展。而这样的应用场景,将成为未来城市图景中不可或缺的一环。

[·马斯克放弃的换电路线 曾两度掀起浪潮·]

换电模式作为新能源汽车的补能手段之一,曾在国内外至少两度掀起补能手段变革的浪潮,但这两次都受制于自身的建设成本、商业模式,以及充电技术的进步而重归于寂。

国内最早进行换电模式探索的厂商是奥动新能源,该公司于2000年成立于广州,开始探索换电技术,彼时是政策有动向大力发展新能源汽车产业的第一个阶段。

奥动新能源敏锐地捕捉到了这个机会,先行进行技术研究,2005年,该公司在兰州设立了世界上首个充换电实验室,并在2008年北京奥运会、2010年上海世博会、2010年广州亚运会期间正式开始新能源汽车换电的商业场景的探索。

与民营企业一同行动的还有国家电网,2010年,浙江电网率先参与可换电电动汽车的国家级项目,在2010年完成了首台可上牌的换电纯电动汽车,完成了底盘换电技术的积累。与此同时,国家电网借此开发出了一套标准箱换电技术,在杭州用众泰朗悦和海马普力马车型进行了换电出租车的试点,这也是国内首次验证了“车电分离,里程计费”的换电商业模式。

奥动新能源等民营企业与国家电网所组成的换电体系,在2010年前后,颇有“星星之火,可以燎原”的趋势,加上彼时“快充”技术的实际补能效率难以令人满意,于是换电模式在2010年前后成为了中国新能源汽车产业补能的主流路线。

在2011年工作会议上,国家电网总经理刘振亚表示:“国家电网电动汽车充、换电站的基本商业模式确定为:换电为主、插电为辅、集中充电、统一配送。2011年,公司将在北京、天津等城市建设电动汽车换、充电服务网络。”

但这一轮换电浪潮的兴起却并没有持续多久,一方面,国家电网所设计的标准箱换电技术所能完成的换电电池容量较小,在补能效率上渐渐逊色于采用插充补能的新能源汽车;另一方面,国家电网所推行的换电模式在利润分配上存在问题,使得车企对能源企业产生了依附效应,在这一背景下,国家电网从2013年开始转变企业主要任务,暂停了换电业务的探索。

缺少国资企业的推动,加上政策逐渐向快充倾斜,换电路线的第一轮浪潮在国内归于沉寂。

在国内换电技术开始进行商业模式探索的同时,海外的换电浪潮也在悄然兴起。2007年,被称为以色列“天才连环创业家”的夏嘉曦(Shai Agassi)成了换电初创公司Better Place,在以色列前总统佩雷斯的亲自背书下,该公司获得包括通用电气、摩根士丹利、汇丰、以色列集团等企业的投资,融资额超过8.5亿美元。

该公司试图通过机械臂为任何车辆在3分钟内完成换电,这意味着Better Place需要建立全球车企认可的换电标准,而车企则需要出让电池差异化设计的权利。显然,这样的策略触及到了车企的核心利益,最终,仅有雷诺Fluence ZE一款车型配合该公司的电池标准进行设计,而这款车型最终的销量不足1000辆。

2013年,商业模式探索的失利使得Better Place不再受到资本市场青睐,最终在这一年5月26日,这家公司停止运营,成为了换电路线探索过程中的“先烈”。

“头铁”的特斯拉在2013年6月接过了Better Place的衣钵,马斯克曾经表示,在特斯拉首款量产车型Model S的设计过程中,特斯拉就考虑了换电模式。而在这款车型发布时,换电站与超充站一同进行了发布。

相比于不具备整车设计能力的Better Place,特斯拉在车辆的设计上掌握着主动权,能够自主设计可换电车型。只是相对于特斯拉成熟的超充服务,换电模式的价格和使用方式都不太友好。据了解,特斯拉当时一次换电的价格在60-80美元之间,而超充则完全免费,除此之外,车主需要返回换电站换回旧电池,如果不想更换,则需要补回新旧电池的差价。

于是,特斯拉的换电站逐渐变得门可罗雀,而随着第一条打通美国东西海岸的超充站线路的建成,特斯拉的换电项目彻底销声匿迹。

随着Better Place的倒闭与特斯拉取消换电模式,换电路线的第二轮浪潮在国外不了了之。

[·换电路线第三次浪潮到来 北汽蔚来引领市场风口·]

即便前两次换电浪潮最终都草草收场,但这条路线的优势是客观存在的,因此这条路线的发展趋势总体仍然呈现螺旋上升。

2016年-2017年,随着国内新能源汽车市场的快速增长,尤其是To B市场的快速增长,集中式充电造成了充电站负荷饱和、电网峰谷效应进一步加剧。为解决新能源汽车充电体系所存在的缺陷,部分整车厂联合换电企业开始重新推行换电模式。

曾与Better Place合作过的北汽新能源一直在默默推广换电车型,2014年开始,北汽新能源重启换电车型研发,于同年推出EU220,并于2015年开始先后向北京、厦门、兰州、广州等城市的出租车公司进行推广,3年时间投放超过6000辆。

2017年,北汽新能源发布“擎天柱计划”,宣布到2022年,该计划将投资100亿元在全国超过100个城市建成3000座光储换电站,投放换电车辆50万辆,梯次储能电池利用超过5Gwh。

而后在近几年的发展中,北汽新能源先后携手奥动新能源、国家电网大力推动新能源汽车换电技术发展。北汽新能源汽车股份有限公司技术总监兼工程研究院常务副院长李玉军表示:“北汽新能源旗下蓝谷智慧能源所拥有的换电技术已经能够兼容5款车型,预计将会在明年落地,换电站的电池数量可做到灵活扩展,利用车联网技术,这些换电站还能够实现无人值守和智能预约。”

据了解,北汽新能源已经在换电站的落地过程中摸索到了盈利的可能性,李玉军认为,如果能够在地价较低的地区进行换电模式推广,通过技术实现换电站的无人值守,并让电池在电网中发挥价值,换电站的经济性将会在未来2-3年内体现出来。广发证券的研究报告为李玉军的说法提供了数据支撑,该研报显示,当换电站利用率达到8%-9%,即可实现盈亏平衡,而换电站利用率每提升1%,单站平均收益就将提升13.25万元。

如果“擎天柱计划”能够顺利推进,那么北汽新能源将坐拥大量二三线城市,乃至四线城市资源,这些城市虽然在新能源乘用车上推广进度较慢,但在出租车、公交车等出行领域,新能源车型的推广进度非常快。牢牢把握B端市场,逐渐向C端市场拓展将是北汽新能源在这一轮换电浪潮中取得优势的核心策略。

蔚来则与北汽新能源采取了不同的策略,作为造车新势力中唯一涉足换电市场的车企,蔚来的换电设施主要面向私家车消费者,支持蔚来全系车型。

据了解蔚来换电业务的人士介绍,在一开始的设想中,蔚来主要想推广单站5块电池的换电站,只不过目前换电服务已经处于供不应求的状态。因此,蔚来也开始推进二代换电站的建设,增加换电站数量,并将单一换电站电池数量提升到8块或10块。截止目前,蔚来已经建成159座换电站,覆盖城市超过60座,在覆盖方式上,蔚来主要覆盖高速公路与特大型城市。

随着换电业务的发展,蔚来开始将换电业务融入到生态闭环之中,为此,蔚来在去年年底的NIO DAY上提出了BaaS服务,并在今年与宁德时代、国泰君安等单位合资成立了蔚能电池资产有限公司。前者主推车电分离,通过电池租赁等方式降低消费者购车成本,刺激消费市场,后者则是为车电分离模式提供了相当数量的电池作为基础支撑。

B端市场快速增长,新的业务模式破土而出,且有政策作为强力支撑,这一轮换电浪潮将会真正带来换电市场的爆发。除了北汽、蔚来等整车厂,奥动新能源、时空电动、伯坦科技等长期耕耘换电市场的厂商也将迎来一轮发展红利。

[·风口之前 北汽、吉利科技如何推动换电标准建立·]

风口到来之前,换电行业却并非已经万全就绪。一个产业共识是,换电产业需要成熟的标准体系才能有更加广阔的未来。

而整个行业对于换电体系标准的确立,实际上仍然处于摸索阶段。今年8月,GB/T《电动汽车换电安全要求》推荐性国家标准通过审查,标准将整车、换电系统、换电电池包、换电机构、换电接口等关键要素作为研究对象,充分分析换电过程及车辆行驶过程中潜在的失效模式,确定换电车辆的一般安全要求、整车安全要求及系统部件安全要求,并提出相应的试验检测方法。

根据标准,通过分析不同技术方案差异、车辆实际运行场景及运行数据,分别规定了5000次(卡扣式)和1500次(螺栓式)的最低换电次数要求,确保用户在车辆设计使用寿命内换电时的安全性。

今年10月,蔚来、吉利科技等单位引领和深度参与的五项换电行业标准通过国家能源局批准,分别定义了锁止机构、冷却接口、电池箱、充换电设施建设、底盘式电池更换系统在换电车辆实际使用过程中的耐用性、机械强度、建设标准等内容。

但这些标准相比实际换电行业所需要的标准体系而言,还有这相当长的距离。

吉利科技相关人士在与我们的沟通中指出,当下换电标准化的建设包含换电站及设备产品标准、检测标准,换电站运行及服务管理标准,换电站规划设计、建设施工验收标准,换电接口(电连接器、冷却连接器)及通讯协议(车站通讯、换电车辆与电池箱)标准,快换电池箱规格、产品及检测标准,车辆段换电机构及换电专用模块产品标准、检测标准,换电相关术语定义、标识标志、安全要求等通用标准。

该相关人士向我们独家透露到,吉利科技集团旗下负责换电技术研发的“吉智新能源研究院”已经深度参与了NB/T10435-2020《电动汽车快速更换电池箱锁止机构通用技术要求》、NB/T10436-2020《电动汽车快速更换电池箱冷却接口通用技术要求》、NB/T33025-2020《电动汽车快速更换电池箱通用要求》三项标准的编制工作。

北汽新能源李玉军则指出,换电的站端、车端与运营方式等方面都需要进行标准化,如果需要进行多家场站的互相打通,那么目前各家的计价方式、结算方式等也需要进行标准化设计。

“标准的缺失是当下最大的难题,政策虽然对换电行业发展利好,但尚未对标准化进行明确引导。”他表示。

但可喜的是,变化也在发生。在这一轮换电浪潮中,包括政府、车企、换电厂商、行业协会等相关机构都参与进了行业的建设。

在政府层面,相关的政策、法规正在出台,规定换电站同时兼容车型数量等内容;车企则在推动车端换电标准化的相关工作,如统一电池包尺寸、统一车站交互方式、统一换电电池技术要求等;换电厂商则在所致结构、加解锁方式、换电系统兼容等方面进行统一的标准化工作;在这背后还有行业协会与研究机构提供的支持。

对于换电标准化未来的发展路径,吉利科技认为应该从两方面入手,一方面,加强企业间合作,研究换电互换性技术,制定通用性要求、测试方法标准;另一方面,可以从一定区域或应用范围内的标准化电池开发入手开展工作,逐步达到换电电池的系列标准化。眼下需要快速推进的,是对换电服务与管理系统及平台、快换电池箱换电锁止机构布置位置及与站端加解锁机构配合结构等进行标准化。

[·写在最后:行业渴望标准化的“东风”到来·]

当这些标准确立,换电站的标准化设计,将能使零部件成本大幅降低,有利于换电站的大批量推广;另一方面,换电站还可以兼容更多的车型,有利于进一步整合行业资源,避免换电资源的浪费, 在为司机提供更为便捷换电的同时,充分利用换电站的服务能力。

产业释放的信号已经表明,换电赛道上的各家企业已经准备就绪,距离换电市场的爆发,可能只差标准化这股东风了。

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