劉松

（一汽奔騰轎車有限公司，吉林 長春 130000）

一、電動汽車換電模式及其背景

（一）電動汽車換電模式

1.集中充電模式。集中充電模式是指通過集中型充電站，對大量電池進行集中存儲、集中充電、統(tǒng)一配送，并在電池配送站內對電動汽車進行電池更換服務。其優(yōu)點如下：第一，配送站不承擔充電功能，沒有電網(wǎng)接入的問題，站址選擇靈活；第二，集中型充電站充電功率大，且可集中控制充電功率，有利于制定電網(wǎng)友好的充電方案。主要缺點如下：第一，充電站所需供電容量很大，一般需依托變電站建設，投資成本很高；第二，需解決電池箱在集中充電站與配送站之間的物流配送問題。

2.充換電模式。充換電模式以換電站為載體，這種電池換電站同時具備電池充電及電池更換功能，站內包括供電系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、電池更換系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、電池檢測與維護管理系統(tǒng)等。

采用這種充換電模式無須考慮電池的物流配送問題，充滿電的電池可以立即滿足車輛的換電需求。其主要缺點如下：第一，換電站的建設既要考慮地價因素及交通便利性，又要顧及電網(wǎng)接入的問題，站址選擇不夠靈活；第二，每座換電站均需配置充電機、電池箱換電設備等，投資大且需要專業(yè)維護，日常運營成本高。

（二）電動汽車換電模式的背景

1.宏觀政策。2020年10月，國務院印發(fā)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》，要求加快充換電基礎設施建設，科學布局充換電基礎設施，加快形成適度超前、快充為主、慢充為輔的高速公路和城鄉(xiāng)公共充電網(wǎng)絡，鼓勵開展換電模式應用，加強智能有序充電、大功率充電、無線充電等新型充電技術的研發(fā)，提高充電的便利性和產(chǎn)品的可靠性。

2.換電技術。目前主流換電技術有兩種，分別是模塊分箱、底盤換電，其主要區(qū)別如表1。

二、換電模式的優(yōu)勢

（一）從技術上來看

目前，在換電模式實際應用的方案中，一般換電操作實際耗時為3～5分鐘，在一定時期內，換電模式的便捷性對快充模式具有壓倒性優(yōu)勢。

表1 模塊分箱與底盤換電

表2 充電模式與換電模式特性對比

（二）從實際應用層面來看

換電模式的成熟運營可以實現(xiàn)對電池有效壽命的最大化利用，減少對電網(wǎng)接入的沖擊，提供更好的用戶體驗。第一，對電池組采用適度的慢充速率，以延長電池壽命；第二，合理配置充電時間，充分應用峰谷電價；第三，換電模式可以通過集中管理、使用電池，將每一塊電池的充放電壽命盡可能多地開發(fā)、利用起來；第四，在換電站足夠多的情況下，可以消除用戶的續(xù)航焦慮。

三、換電模式目前存在的問題

（一）政策層面

1.補貼政策。目前我國的新能源補貼政策是針對一車一電池組的整車系統(tǒng)進行設定的。換電模式則是將車與電分開處理，取得相應的補貼在政策執(zhí)行上存在障礙。

2.車輛管理政策。電池組作為新能源汽車重要的動力組成部分，在車型申報管理上屬于重點項目。更換電池組，特別是未來按需更換不同容量的電池組，存在私自改裝的政策障礙。

3.新能源發(fā)展方向。國家對乘用車電池的引導性發(fā)展方向為高能量密度，而目前來看，三元鋰電池是迎合政策的主力軍。但目前主流的電池廠家生產(chǎn)的三元電芯在配組做成電池包后，由于一致性問題，其循環(huán)壽命大幅縮短，導致三元鋰電池采用集中換電管理的意義遠低于磷酸鐵鋰電池。

（二）技術層面

1.電池的尺寸規(guī)格標準。2016年，工信部發(fā)布了《電動汽車用動力蓄電池產(chǎn)品規(guī)格尺寸》的推薦性國家標準，其中對動力電芯推薦了18款尺寸規(guī)格，而不同的車型、車體，涉及的電池包和電池模組的尺寸更是千差萬別。要匹配這些不同型號的電池模組進行換電，換電站需要“庫存”一定數(shù)量的不同型號電池模組。

2.電池模組的質量問題。即使模組規(guī)格相同，不同駕駛環(huán)境替換下來的電池性能也各不相同。即使舊電池進行了保養(yǎng)維修，車主是否愿意將舊電池換給自己還有很大疑慮。

3.安全問題。當前換電的技術瓶頸包括但不限于電動車輛的高壓安全、防水防塵、電池包的維護、電池包健康情況監(jiān)控、長期接插件耐久性問題、充電安全等等。

（三）商業(yè)模式層面

1.換電站的規(guī)劃與布局。要大規(guī)模應用，換電站就需要同加油站一樣星羅棋布。如今，新能源汽車的主力市場為經(jīng)濟高度發(fā)達的大型、特大型城市，建設用地極為緊缺、拆遷困難、地價高昂等都限制了換電站的大規(guī)模布局。同時，充電站的建設同樣面臨與快充樁一樣的電網(wǎng)負荷限制。

2.需要協(xié)調多方面資源和長期投入。換電運營需要有大量的同型號純電車輛投放，同時需要考慮換電站場地、用電成本，以及時刻保持電池的滿電狀態(tài)，這大大增加了換電站的投資建設以及運行成本，需要大量的資源配合（包括政府、主機廠、換電供應商等），而且需要長期的投入。

3.換電模式目前只適用于日行駛里程長的營運行業(yè)。當電動車的續(xù)航里程能夠滿足日行駛里程時，用戶對日間充電或換電沒有需求。從目前的情況來看，換電模式可以在每年行駛較長里程的出租車、網(wǎng)約車中進行初步嘗試。

四、結論與建議

（一）新能源汽車能源供給模式的發(fā)展方向

換電模式確實是解決新能源汽車續(xù)航問題的最理想途徑，但是受制于政策、技術和市場環(huán)境等多方面的因素，短期來看，換電模式難以較快發(fā)展。在電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展成熟階段，換電為主、充電服務并存的能源供給模式可期。

（二）換電模式目前適用行業(yè)

換電模式目前主要適用于日營運里程要求較高的一、二線城市的出租車，續(xù)航里程能夠滿足日行駛里程需求的行業(yè)和城市，換電需求不大。

（三）換電模式目前適用城市

換電模式目前適用的城市具有兩個特點：一是出租車規(guī)模較大；二是地方政府強有力的支持，包括提供換電站建設支持以及電價補貼支持等，如北京、廈門、廣州等城市?？紤]到技術的標準化、統(tǒng)一化將成為換電模式普及的最大障礙，先進入市場的車企無疑占據(jù)先機。

（四）主機廠與供應商合作關系

換電模式需要換電運營商與新能源汽車主機廠具備強合作關系，共同開發(fā)市場。主機廠需要對換電商業(yè)模式進行一定的、長期的投入。目前，北汽藍谷子公司北京新能源汽車股份有限公司對北京奧動新能源投資有限公司進行了增資，這是典型的新能源車企為布局新能源汽車市場，與換電運營商組成聯(lián)合體，為用戶提供綜合解決方案的案例。