2022年換電產(chǎn)業(yè)鏈全景圖鑒

2022年換電產(chǎn)業(yè)鏈全景圖鑒一、換電產(chǎn)業(yè)鏈及發(fā)展背景1、產(chǎn)業(yè)地位新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展一直受限于電池續(xù)航和電能補(bǔ)充問題困擾，隨著動力電池及充換電等相關(guān)技術(shù)持續(xù)發(fā)展，電池容量和補(bǔ)能方式持續(xù)加速，為新能源汽車快速打下基礎(chǔ)設(shè)施擴(kuò)張基礎(chǔ)。當(dāng)前國內(nèi)新能源汽車補(bǔ)能方式按照補(bǔ)充方式可分為充電模式和換電模式，其中充電模式相對較為成熟，充電樁和充電站并行發(fā)展?fàn)顟B(tài)下，基本可滿足大多數(shù)普通應(yīng)用情況，換電模式按方式可分為固定換電(換電站)和移動換電(換電服務(wù)車)，換電站為當(dāng)前主要換電方式，按照換電方式主要可分為底盤換電、側(cè)方換電、分箱換電，其中底盤換電為市場主流換電模式。就當(dāng)前移動充電和換電情況而言，當(dāng)前移動充電車主要用于道路應(yīng)急救援，整體規(guī)模較小，換電服務(wù)車受限技術(shù)和成本因素，整體尚未產(chǎn)業(yè)化，未來隨著換電需求持續(xù)增長，換電服務(wù)車存在商業(yè)可能性。新能源汽車補(bǔ)能方式分類換電模式具備降低購車成本、提高補(bǔ)能效率兩大優(yōu)勢。相比充電模式，換電時間能夠壓縮至5分鐘以內(nèi)，極大程度提高效率；車電分離后新能源汽車可除去電池費(fèi)用由高價轉(zhuǎn)為平價降低成本；此外換電過程中還能更好利用峰谷電價差降低電費(fèi)；換電站對電池進(jìn)行集中監(jiān)測能夠延長電池壽命。換電模式痛點(diǎn)在于重資產(chǎn)、電池標(biāo)準(zhǔn)化程度低、車企配合難度大。以往換電的痛點(diǎn)主要包括換電站建設(shè)前期投入高，融資需求較大，同時換電電池的標(biāo)準(zhǔn)化程度低，難以開放使用形成規(guī)模效應(yīng)，導(dǎo)致技術(shù)的應(yīng)用推廣存在難度，需要車企和電池企業(yè)之間加強(qiáng)配合。換電模式和充電模式對比2、發(fā)展背景換電逐漸納入補(bǔ)貼考慮。2022年1月，十部委發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步提升電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)保障能力的實(shí)施意見》，擬圍繞礦場、港口、城市轉(zhuǎn)運(yùn)等場景，因地制宜布局換電站，加快車電分離模式探索和推廣，隨著行業(yè)規(guī)范不斷完善和利好政策不斷推進(jìn)，新能源汽車換電模式飛速發(fā)展?！督K省純電動重型卡車換電電池包系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》成為全國第一個純電重卡換電電池包標(biāo)準(zhǔn)。純電乘用車換電標(biāo)準(zhǔn)起草組會議在廈門召開，加快推進(jìn)《純電動乘用車車載換電系統(tǒng)互換性》及《純電動乘用車換電通用平臺》系列標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。純電商用車換電標(biāo)準(zhǔn)起草組會議在廈門召開，加快推進(jìn)《電動商用車換電安全要求》的立項(xiàng)工作，加快推進(jìn)《純電動商用車車載換電系統(tǒng)互換性》系列標(biāo)準(zhǔn)的研究制定工作。換電模式相關(guān)政策梳理回顧換電政策發(fā)展，2011年國家電網(wǎng)工作會議上就曾確定“換電為主、插充為輔、集中充電、統(tǒng)一配送”的新能源汽車基本運(yùn)營模式，而2013-2014年由于新能源汽車數(shù)量不足、換電生態(tài)尚未建立等原因被擱置。2019年6月，國家發(fā)改委、生態(tài)環(huán)境部和商務(wù)部重新提及推廣新能源汽車電池租賃等車電分離消費(fèi)方式，鼓勵企業(yè)研制充換電結(jié)合的新能源汽車產(chǎn)品。2020年4月，《關(guān)于調(diào)整完善新能源汽車補(bǔ)貼政策的通知》明確支持“車電分離”等新型商業(yè)模式發(fā)展。2021年4月，首個國家標(biāo)準(zhǔn)《電動車換電安全要求》發(fā)布，2021年11月起實(shí)施。2021年下半年，工信部與能源局開展新能源汽車換電模式應(yīng)用試點(diǎn)工作，2022年來看，3、4月份國內(nèi)政策持續(xù)推動，地區(qū)電池標(biāo)準(zhǔn)已出現(xiàn)。中國換電行業(yè)相關(guān)政策發(fā)展歷程換電站收入模式分類情況3、產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D換電行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游由電池供應(yīng)商、換電站基礎(chǔ)組件供應(yīng)商、配套充電系統(tǒng)等供應(yīng)商組成，分別負(fù)責(zé)提供對應(yīng)應(yīng)用范圍的動力電池和換電站設(shè)備、軟件系統(tǒng)等；中游主要為整車制造商、運(yùn)營商和電池銀行，下游主要由換電服務(wù)用戶和動力電池回收方組成，目前商用車、出租車等B端用戶對換電模式需求較為強(qiáng)烈。換電技術(shù)不斷迭代。換電時間最快已縮短至90秒；換電站自動化程度提高，已實(shí)現(xiàn)無人值守；換電過程未來趨于標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)換電站對多種車型進(jìn)行換電。換電產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D換電模式主要指通過集中型充電站對大量電池進(jìn)行集中存儲、集中充電、統(tǒng)一配送，再于電池配送站內(nèi)對電動車提供電池更換服務(wù)，當(dāng)前換電站是換電模式的主要應(yīng)用方式，主要組成主要包括充電系統(tǒng)和換電系統(tǒng)和動力電池(備用電池)，換電站具備時間較短，可回收梯次利用等優(yōu)勢。換電站示意圖4、商業(yè)模式目前換電站有兩種收費(fèi)模式，面向C端車主的換電站大都采用包月套餐的模式，將電池租賃費(fèi)及有限次數(shù)的換電費(fèi)用包含在套餐價格中。由于換電套餐一般在購車階段簽訂，換電站的盈利能力主要受換電車型銷量的影響。B端換電站根據(jù)與所在城市運(yùn)營車輛公司簽訂協(xié)議的不同，分為包月套餐收費(fèi)和按換電度數(shù)(行駛里程)收費(fèi)兩種方式，運(yùn)營車輛普遍有較高換電需求，同城市換電車輛基數(shù)基本決定該城市B端換電站的盈利能力，目前換電使用率高城市中部分換電站已達(dá)盈利。中國換電站成本結(jié)構(gòu)占比情況換電模式受限成本和盈利能力發(fā)展較慢，需求推動下行業(yè)積極探索車電分離、換電站建設(shè)、電池銀行等產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新模式。“車電分離”是實(shí)現(xiàn)鋰離子動力電池梯次利用的商業(yè)運(yùn)營模式基礎(chǔ)，有利于大幅提升電池利用率以及降低用戶購車成本，其中電池銀行是關(guān)鍵組成部分，作為電池的所有者及管理者，業(yè)務(wù)為電池租賃和電池管理，收入包括電池資產(chǎn)租賃獲得固定收益、電池運(yùn)營管理獲得運(yùn)營收益、梯次利用及電池回收獲得電池剩余價值等。車電分離模式示意圖二、換電站產(chǎn)業(yè)鏈上游端1、整體概述及成本換電產(chǎn)業(yè)鏈上游主要包括按照硬件可分為換電系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、動力電池等主要設(shè)備及軟件廠商。換電設(shè)備方面，相關(guān)軟硬件技術(shù)已經(jīng)成熟，整體技術(shù)水平無明顯阻礙，部分自動化設(shè)備供應(yīng)商已完成早期技術(shù)積累和少量產(chǎn)品交付。動力電池方面，換電站需要儲備大量備用電池，產(chǎn)品市占率高且通用性好的頭部龍頭企業(yè)具備先發(fā)和規(guī)模優(yōu)勢。小型自動充換電站軟硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖設(shè)備供應(yīng)商以提供整套換電站產(chǎn)品為主，零部件自供率50%以上，核心設(shè)備包括自動化和充電設(shè)備等。其中自動化設(shè)備價值量占比50%，包括RGV加解鎖平臺、電池周轉(zhuǎn)倉和液壓舉升機(jī)等；充電設(shè)備價值量占比20%，主要包括充電柜和充電模塊，以外部采購為主；集裝箱由于技術(shù)含量不高通常采用外部采購；其他系統(tǒng)主要包括站控、溫控系統(tǒng)、消防和監(jiān)控系統(tǒng)等。資料來源：公開資料整理2、換電設(shè)備為適配各型號換電車型(不同電池廠商的動力電池能量密度、結(jié)構(gòu)、尺寸大小不同，尤其是乘用車領(lǐng)域)，連接技術(shù)是關(guān)鍵。行業(yè)當(dāng)前主要聚焦換電安全性和換電速度等指標(biāo)，具體主要包括換電機(jī)構(gòu)的可靠性和耐久性、連接器的機(jī)械壽命與可靠性以及車輛到位檢測后的電池更換時長等，相關(guān)核心技術(shù)包括機(jī)械連接技術(shù)、電連接技術(shù)、液冷連接技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)等。換電設(shè)備核心軟硬件主要技術(shù)及基本性能細(xì)分換電路線及方式來看，可按電池包形態(tài)劃分和按換電方向劃分。按電池包形態(tài)劃分，主要分為電池包整包換電和電池包分箱換電兩種，其中乘用車主要采用電池包整體式換電和電池包分箱式換電，商用車主要采用電池包分箱式換電。按換電方向劃分，可分為底部換電、頂部換電和側(cè)方換電三種技術(shù)。多技術(shù)路線相互交叉融合之后當(dāng)前底部換電成為主流換電技術(shù)。換電技術(shù)路線分類狀況全球換電產(chǎn)業(yè)發(fā)展較早，隨著全球新能源汽車產(chǎn)業(yè)快速擴(kuò)張，專利儲備作為產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展和成本降低并商業(yè)化擴(kuò)張的關(guān)鍵需求整體表現(xiàn)為持續(xù)增長趨勢，數(shù)據(jù)顯示，2003年以來，全球換電產(chǎn)業(yè)相關(guān)專利數(shù)量持續(xù)提升，其中當(dāng)年公開量從1315個增長至2021年的17865個，2022年來看，整體專利數(shù)量仍將保持持續(xù)增長態(tài)勢，為換電產(chǎn)業(yè)擴(kuò)張奠定技術(shù)基礎(chǔ)。2003-2022年全球換電相關(guān)專利數(shù)量公開量變動注：截止2022年11月22日就國內(nèi)換電專利現(xiàn)狀而言，我國是全球換電相關(guān)專利最多的國家，占比超9成，就整體數(shù)量變動情況而言，數(shù)據(jù)顯示，目前我國大陸地區(qū)專利數(shù)量超17萬個，其中實(shí)用型新型專利數(shù)量最多，約為8.5萬個，占比近一半；發(fā)明授權(quán)和公開專利分別為3.4萬個和5.1萬個，分別占比19.7%和29.9%；外觀專利1400多個，占比1.5%左右。2022年中國大陸換電相關(guān)專利數(shù)量占比情況注：截止2022年11月22日3、主要企業(yè)目前換電產(chǎn)業(yè)鏈上游企業(yè)主要有設(shè)備制造商和動力電池企業(yè)，其中換電設(shè)備企業(yè)有山東威達(dá)、科大智能、瀚川智能等。換電產(chǎn)業(yè)鏈上游設(shè)備主要相關(guān)企業(yè)一覽就我國當(dāng)前換電產(chǎn)業(yè)鏈上游整體現(xiàn)狀而言，作為全球新能源汽車發(fā)展最快的國家，我國擁有全球最多的換電產(chǎn)業(yè)相關(guān)技術(shù)儲備和經(jīng)驗(yàn)，近兩年國內(nèi)政策逐步將換電納入補(bǔ)貼并持續(xù)完善換電產(chǎn)業(yè)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(目前已有行業(yè)首個換電領(lǐng)域基礎(chǔ)通用的國家標(biāo)準(zhǔn)《電動汽車換電安全要求》和首個地區(qū)重卡電池標(biāo)準(zhǔn)《江蘇省純電動重型卡車換電電池包系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》)，為我國換電產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，未來隨著國家級電池標(biāo)準(zhǔn)逐步出現(xiàn)并完善，上游技術(shù)設(shè)備將保持良性高速發(fā)展，帶動換電產(chǎn)業(yè)快速擴(kuò)張。當(dāng)前國內(nèi)換電站整體規(guī)模和數(shù)據(jù)較小，上游設(shè)備需求仍存在較大擴(kuò)張空間，產(chǎn)業(yè)仍處于成長期，整體增速較快，數(shù)據(jù)顯示，2021年，中國換電設(shè)備市場規(guī)模達(dá)45億元，同比增長2020年增長近1.5倍，其中乘用車換電站設(shè)備市場規(guī)模約19億元，同比增長1.71倍，商用車換電站設(shè)備市場規(guī)模約26億元，同比增長1.36倍。2020-2021年中國換電站設(shè)備市場規(guī)模變動三、換電站產(chǎn)業(yè)中游端1、市場規(guī)模2019-2022年10月中國乘用車換電站保有量走勢圖就我國換電站整體規(guī)?，F(xiàn)狀而言，隨著國內(nèi)新能源汽車爆發(fā)，整體換電站規(guī)模持續(xù)擴(kuò)張，目前運(yùn)營市場規(guī)模占比較高。2021年，中國用電市場規(guī)模達(dá)16億元，同比增長1.67倍，其中乘用車換電站用電市場規(guī)模約6.3億元，同比增長1.63倍，商用車換電站用電市場約9.5億元，同比增長1.38倍。中國運(yùn)營市場規(guī)模達(dá)45.7億元，同比增長近1.2倍，其中乘用車換電站運(yùn)營市場規(guī)模約22.3億元，同比增長1.8倍，商用車換電站運(yùn)營市場規(guī)模約23.3億元，同比增長75%。2020-2021年中國換電站細(xì)分市場規(guī)模變動2021年中國換電站市場規(guī)模細(xì)分車型結(jié)構(gòu)占比2、換電站保有量龍頭企業(yè)紛紛入局，三足鼎立局面形成。在利好政策的推動下，換電賽道得到各方支持，大量資本涌入，各大車廠先后進(jìn)入換電領(lǐng)域，逐步形成以整車企業(yè)、電池廠商以及第三方服務(wù)商三足鼎立的市場格局。整車企業(yè)代表如蔚來、吉利、北汽，電池廠商代表如寧德時代，第三方服務(wù)商代表如協(xié)鑫能科、奧動新能源。根據(jù)中國充電聯(lián)盟數(shù)據(jù)，截至2022年10月，全國換電站保有量為1827座。細(xì)分主要省市來看，北京、廣東和上海等相對經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的省份整體保有量數(shù)量較高，具體來看，截止2022年10月，換電站保有量超100的僅北京、廣東、浙江、江蘇和上海五個省份。2022年10月中國換電站保有量主要省市分布情況3、地區(qū)分布細(xì)分地區(qū)來看，華東地區(qū)整體保有量最高的同時近年來整體增長量最高，數(shù)據(jù)顯示，我國華東地區(qū)換電站數(shù)量從2019年8月的48座增長至2022年8月的620座。華北地區(qū)保有量位列第二，數(shù)據(jù)顯示，我國華北地區(qū)換電站數(shù)量從2019年8月的114座增長至2022年8月的375座。華南地區(qū)保有量位列第三，數(shù)據(jù)顯示，我國華南地區(qū)換電站數(shù)量從2019年8月的53座增長至2022年8月的272座。另外，截止2022年8月西南、華中、東北和西北地區(qū)換電站保有量分別為174座、138座、66座和40座。2019年8月-2022年8月中國換電站地區(qū)分布走勢圖4、收費(fèi)情況換電站售電服務(wù)費(fèi)用的收費(fèi)方式可分為單次收費(fèi)以及套餐收費(fèi)。就單次收費(fèi)而言，面向C端用戶主要按換電度數(shù)進(jìn)行收費(fèi)，面向B端用戶主要按行駛里程進(jìn)行收費(fèi)。就套餐收費(fèi)而言，用戶按月或按年繳納費(fèi)用，并在此期間享有一定的換電次數(shù)或換電總度數(shù)或行駛里程，在套餐服務(wù)限額內(nèi)的換電不單獨(dú)收費(fèi)，超過限額后進(jìn)行單次計(jì)價。目前，面向C端用戶，蔚來的套餐收費(fèi)為0.9-0.98元/kWh，奧動新能源的套餐收費(fèi)為0.35-0.45元/公里；面向B端用戶，協(xié)鑫能科的換電服務(wù)及電池租用服務(wù)費(fèi)共計(jì)0.35元/公里。部分換電站售電服務(wù)費(fèi)收費(fèi)情況在車電分離模式下，客戶購買整車后，以租賃方式獲得電池使用權(quán)，因此需要支付電池租用服務(wù)費(fèi)。電池租用服務(wù)收入包括電池包租用以及電池保障收入，其中電池包租用收入約10-17元/kWh。根據(jù)蔚來的電池租用服務(wù)條款，未購買換電服務(wù)無憂套餐，采用單次換電模式的用戶，還需額外支付80元/月電池保障費(fèi)用。部分公司車電分離模式下電池租用服務(wù)費(fèi)5、主要企業(yè)2021-2022年10月中國新能源重卡銷量走勢細(xì)分企業(yè)我國換電站保有量情況來看，據(jù)EVCIPA不完全統(tǒng)計(jì)，截至2022年10月，蔚來/奧動/伯坦科技換電站數(shù)量為1023/516/108個。隨著政策鼓勵、標(biāo)準(zhǔn)加速落地，換電模式加速推廣，諸多企業(yè)開始布局換電站，布局換電站企業(yè)類型包括專業(yè)運(yùn)營商、能源企業(yè)、主機(jī)廠和電池廠四種，其中主機(jī)廠的換電站布局建設(shè)多與專業(yè)換電運(yùn)營商和能源企業(yè)進(jìn)行戰(zhàn)略合作。根據(jù)各企業(yè)建設(shè)規(guī)劃，預(yù)計(jì)2025年換電站保有量將超過3萬個。隨著換電基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，新能源換電車輛預(yù)計(jì)也將快速放量。2019年8月-2022年10月中國換電站主要企業(yè)保有量走勢截至2022年10月中國換電站保有量主要企業(yè)占比四、下游端1、換電重卡新能源重卡整體來看，雖然我國新能源重卡相較乘用車發(fā)展較晚，但整體速度較快，滲透率提升較快，細(xì)分車型來看，牽引車 (含半掛)和自卸車(含自卸垃圾車)占比較高。月度銷量來看，2021銷量持續(xù)走高，一度在年底12月超3000輛，2022年整體波動較大，月度穩(wěn)定在1500-2000輛左右。整體銷量來看，2021年整年銷量為10513輛，占比重卡約0.75%。2022年1-10月銷量為13354輛，占比重卡約2.33%。2021-2022年10月中國新能源換電重卡銷量變動新能源重卡按照動力組成可分為純電、換電、氫能源、混動等，隨著換電認(rèn)可度和短途需求帶動，占比持續(xù)提升。車型來看，2022年1-10月中國新能源牽引車(含半掛)、自卸車(含垃圾車)、攪拌車和載貨車銷量分別為9720輛、4010輛、1328輛和390輛。2022年1-10月新能源重卡銷量車型結(jié)構(gòu)占比換電重卡作為新能源重卡的主要組成部分，隨著整體需求擴(kuò)張，占比新能源重卡持續(xù)走高，細(xì)分換電重卡類型來看其中牽引車占比最高，是主要增長動力。比充電式純電動重卡，換電模式更有優(yōu)勢。一方面，換電重卡消除里程焦慮，實(shí)現(xiàn)“無限續(xù)航”；另一方面，換電模式可大幅減少充電時間，提高運(yùn)輸效率。換電重卡在專線運(yùn)輸、港口內(nèi)倒、支線短倒等短途運(yùn)輸場景下，擁有較大推廣價值。我國換電重卡銷量持續(xù)增長，2021年整年銷量為3228輛，占比國內(nèi)整體新能源重卡30.7%，占比整體重卡滲透率約0.23%。2022年1-10月中國換電重卡銷量為8123輛，占比國內(nèi)整體新能源重卡47.1%，占比整體重卡滲透率約1.42%。2016-2022年9月純電動汽車產(chǎn)銷量變動換電牽引車在港口、鋼廠、電廠等短運(yùn)輸場景中，彌補(bǔ)了續(xù)航里程不足和補(bǔ)電效率低的劣勢，干線運(yùn)輸同等里程下,相比柴油牽引車、氫燃料牽引車,換電牽引車年均能源費(fèi)用能節(jié)省5.2萬元。作為換電重卡市場的主要推動力銷量持續(xù)增長。2022年1-10月中國換電牽引車(含半掛)、自卸車(含垃圾車)和混凝土攪拌運(yùn)輸車銷量分別為5824輛、2046輛、253輛。2022年1-10月中國新能源換電重卡銷量結(jié)構(gòu)2、乘用車乘用車換電模式極速補(bǔ)能和運(yùn)營成本低的優(yōu)勢極為切合運(yùn)營車輛需求，換電模式在B端運(yùn)營車輛中推廣迅速，2021年推出換電主要車型多用于出租車。C端來看，主要以中高端車型為主。我國純電動一直是我國新能源汽車的主要組成，2016年以來整體產(chǎn)銷量持續(xù)增長，一直占比整體新能源汽