吴聃 ，范向红，牛立全，杜纾，赵春艳，于营丽

(1.中国石油大学（北京）；2.中国石油集团经济技术研究院；3.中国石油重庆销售分公司）

1 新能源汽车与换电模式

“车电分离”模式提出时间较早，进行过换电模式尝试和推广的企业主要有以色列电动车公司Better Place和美国的特斯拉公司。其中Better Place公司曾在以色列、丹麦、加拿大、日本、中国等国家和地区进行过换电模式的应用和推广尝试，但因前期资本投入太大导致资金链紧张，最终在2013年破产[1]。特斯拉公司也尝试过换电模式，但因建设成本高，与当时特斯拉主推的超级充电相比没有价格优势，最终特斯拉也放弃了换电模式，选择了发展超级快充[2]。

在中国，早年间新能源汽车市场尚未打开，换电缺乏用户基础，换电模式被逐渐搁置。近10年来，中国新能源汽车产业成果丰硕，成绩斐然，年产销量均突破100万辆，位居世界第一。换电模式凭借其快捷高效、安全稳定等核心优势以及在电池统一管理、梯次利用、可再生利用等领域的发展潜力重回大众视野[3]。相关专业人士对中国换电市场的前景、换电市场发展存在的风险进行了研究[4-11]，总体来看，目前对于换电市场的认识“褒贬不一”。在传统能源公司绿色低碳转型的浪潮下，中国石油企业入局新能源汽车换电市场的发展前景值得深入研究。

2 新能源汽车换电市场前景分析

2.1 新能源汽车市场前景乐观，换电市场潜力巨大

中国新能源汽车换电市场有望迎来快速发展期。中国汽车工业协会公开数据显示，中国2021年新能源汽车产、销量分别达到354.5万辆和352.1万辆，比上年分别增长159.5%和157.5%，在汽车市场中的占有率已提升到13.4%，比上年增长8个百分点。新能源汽车市场呈现出市场规模和发展质量双提升的局面。

2021年，换电车型和保有量均大幅度增长，目前进入工业和信息化部产品公告目录的换电车型已达300款。其中，2020年增长27款，2021年增长254款，累计销量已超过15万辆。东方证券公司预测换电车型和保有量将持续增加，预计2025年换电车销量将占新能源汽车销量的30%，2030年将达到60%。2025年换电车保有量将达到496万辆，占新能源汽车保有量的16%；2030年换电车保有量将近4000万辆，占新能源汽车保有量的45%。艾瑞咨询研究院预测2025年新能源换电汽车销量将达192万辆，占新能源汽车总销量的近19%，保有量将突破400万辆。

2020年底中国换电站数量为555座，2021年底达到1298座，增长了133.9%。2021年12月，中国汽车工业协会发布的《电动乘用车共享换电站建设规范》将使换电站建设和管理有规可循。换电站建设市场需求有望持续增长，多家机构对换电站市场前景持乐观态度，国金证券公司预测至2025年中国换电站将达到2.2万座，运营市场规模有望达到2631亿元，换电设备市场有望达到693亿元。

2.2 利好政策将加速新能源汽车换电模式发展

2019年6月以来，中央非常重视“车电分离”这一商业模式，给予了一系列政策倾斜。2020、2021年，《政府工作报告》连续将换电站建设纳入新基建基础设施建设范畴，鼓励开展换电模式应用。2020年11月，国务院办公厅印发的《新能源汽车产业发展规划（2021－2035年）》明确要求“十四五”期间适度超前建设电动汽车充换电体系，并鼓励企业根据使用场景研发换电模式车型。2021年10月，工业和信息化部发布了《关于组织开展新能源汽车换电模式应用试点工作的通知》，总体目标是在11个试点城市推广10万辆以上的换电车辆和1000座以上的换电站，还包括突破换电产品关键技术，打通基础设施审批流程，建立换电汽车监管平台，健全换电技术标准体系，形成换电模式产业生态，构建换电政策支持体系等。上述利好政策的支持，无疑会刺激相关企业大胆创新，试水换电市场。

2.3 电池制造技术不断突破，换电技术日趋成熟

近年来，动力电池制造技术的发展主要围绕保证安全，降低成本，提升能量密度，满足快充和提升环境适应性。规范的动力电池出厂测试验证、使用过程中的可靠性控制以及充电安全管理技术标准的实施，提高了动力电池的安全性能。动力电池制造逐步走向大规模和智能化，呈现出高精度、高速度和高可靠性特点，制造成本大幅度下降。2021年动力电池组均价为132美元/千瓦时，比2020年下降6%，较2010年的1200美元/千瓦时下降了89%。动力电池能量密度也越来越大，其中，三元锂电池能量密度已提升到260瓦时/千克，磷酸铁锂电池能量密度为140瓦时/千克，快充30分钟均能充电到80%。但动力电池对温度极为敏感，对环境的适应能力仍需提高。

换电技术路线目前主要有底盘换电、分箱换电和吊装式换电三种，底盘换电和分箱换电主要面向乘用车，吊装式换电主要应用于重卡。三种技术路线均能快速完成换电，且都已实现商业运营。例如，蔚来汽车公司第二代换电站采用的底盘换电实现了3分钟内自动换电，单座换电站每天最多可提供312次换电服务。宁德时代公司推出的EVOGO分箱换电服务能满足不同里程需求的换电，单块电池换电只需1分钟。国家电力投资集团有限公司与华菱公司投资的纯电动重卡采用的吊装式换电可以在5分钟内完成整个换电过程。国家电网、奥动新能源、北汽以及蔚来汽车等企业已在国内外布局了一批换电专利（见表1），这也标志着换电技术日趋成熟。

表1 中国新能源汽车换电技术专利申请人排名

2.4 市场竞争主体、合作模式均呈现多元化

传统能源企业和电池制造商纷纷进入换电市场。2021年4月，中国石化集团与奥动新能源公司、蔚来汽车公司签署了战略合作协议，将在场站共建、资本合作等方面开展深入合作，计划在“十四五”期间建设混合站不少于5000座。2021年11月，bp与奥动新能源签署股权购买协议，将共同运营换电站，为广州的出租车等乘用车辆提供换电服务。2021年11月，蔚来汽车公司与壳牌签署了战略合作协议，双方将在全球范围内开展电动汽车能源领域的合作，计划到2025年在中国共建100座换电站。国家电网与北汽等车企开展合作，探索商业建设与运营以及充电、换电、储能的综合使用场景。国家电力投资集团有限公司与北汽公司合作致力于重卡换电，计划到2025年新增投资规模1150亿元，推广换电车辆57万辆，建成换电站4000座，新增持有动力电池22.8万套。2022年1月，动力电池龙头企业宁德时代也宣布进入换电市场。

3 石油企业布局换电站试点现状及利弊分析

3.1 石油企业参与模式、盈利模式单一

当前，中国石化已经在北京、广东等地建设了一定数量的换电站，中国石油在陕西咸阳和重庆开展了试点。以中国石油陕西销售公司与蔚来汽车公司合作的换电站为例，咸阳销售分公司提供安装充、换电站以及配套换电设备的场地进行合作经营，场站的建设、维护以及运营均由蔚来汽车公司负责，咸阳销售分公司只收取换电站的场地固定收益，每月4200元。该站点日均换电频次只有13次，很难实现盈利。以中国石油重庆销售公司与长安汽车公司、奥动新能源公司三方合作的换电站为例，重庆销售公司合作换电站主要面向运营出租车及网约车，目前合作投运6座，占全市的9.2%，全市换电运营车辆约为1200辆，站点日均换电次数约为50次。重庆销售公司收取每座换电站的场地租金每年约7万元，而已投运换电站预计最高年营业额仅为80万元，除去电费成本、运营成本、设备折旧等费用，长安汽车公司和奥动新能源公司很难实现盈利。

3.2 石油企业进入换电市场优势明显，但短期内经济回报有限

大中型城市、高速路上的加油站是最理想的换电站建设场所，因此石油企业进入换电市场的最大的优势是拥有完善的加油站网络和场地资源。提供场地资源满足换电站建设需求是石油企业进入换电市场的机会所在，以此收取固定场地租金以及参与换电服务费分成是石油企业进入换电市场的获利方式。

石油企业的劣势主要是在动力电池制造以及换电领域没有技术储备，暂时不具备仅依靠自身力量全产业链布局换电市场的能力。外部最主要影响因素是目前的换电市场规模有限，换电汽车保有量仅占新能源汽车保有量的不到1%，换电站短期内能带来的经济回报有限。除此之外，长远来看，石油企业进入换电市场将会面临车企和其他传统能源公司的市场竞争。

4 换电模式的普及面临的挑战分析

4.1 “通用换电”模式的落地和推广还需时日

受限于换电平台、电池包技术等方面的通用性不足，目前换电站的服务对象相对单一。长远来看，基于单一车型甚至单一车企的换电模式难以持续。与之对应的“通用换电”模式的核心是动力电池标准化。动力电池标准化除需要国家政策和标准的引导外，更需要依靠车企和动力电池企业共同推动和引领。但目前车企和动力电池企业还处于各自为战的局面。虽然动力电池龙头企业宁德时代公司最近宣布了进入换电市场，但其能否得到众多车企的支持，还是个未知数。目前主流新能源车企的车型仍以充电为主，只有诸如蔚来、北汽、长安等少数中国企业在不断探索。短期内，车企之间很难形成“通用换电”模式，车企与动力电池厂商之间也很难在完善产业配套上达成一致。

4.2 乘用车领域的政策扶持力度还有待进一步加强

虽然国家和地方层面都陆续出台了相关换电的利好政策，但换电模式的推广应用首先是围绕特定行业、特定场合进行。例如，近期国家发展改革委联合工业和信息化部、交通运输部等10个部门发布的《关于进一步提升电动汽车充电基础设施服务保障能力的实施意见》（发改能源规〔2022〕53号）指出，要加快换电模式推广应用。围绕矿场、港口、城市转运等场景，支持建设布局专用换电站，加快车电分离模式探索和推广，促进重型货车和港口内部集装箱卡车等领域电动化转型。可见，换电模式要成为乘用车领域的主流还有很长的路要走。

4.3 换电站面临建设、运营成本高，难以盈利的问题

近年来，国内多家企业推行的换电模式，在技术上虽取得了一定突破，但成本投入和盈利模式未得到实质性改善。据协鑫能科公司披露，建设一座乘用车换电站需投资500万元，其中，换电站投资260万元，线路投资100万元，电池投资140万元。换电站运营收入完全依赖站点的换电频次。据北汽公司统计，单座换电站使用率需达到60%～70%才能实现盈亏平衡，但目前市场还远远达不到这一水平。为促进新车销售，蔚来公司推出了购车享受每月前4次免费换电服务。在这种汽车销售模式下，换电站盈利将更加困难，目前蔚来的换电业务还一直处于亏损状态。

4.4 换电模式将面临传统油气能源、新能源以及其他补能技术进步的多重挑战

能源与交通创新中心发布的《中国传统燃油汽车退出时间表研究》报告指出，中国有望于2050年以前实现传统燃油车的全面退出。但短期内，燃油车的产销量不会大幅度减少，传统油气能源仍将是交通运输领域的主要能源供给。

国际能源署（IEA）近期发布的《全球氢能回顾2021》报告预测，交通领域的氢能需求将由2020年的0.01%增长到2050年的25%。随着低碳制氢技术的进步与制氢成本的下降，氢能作为清洁能源，特别是氢燃料车在交通领域的推广也会给换电市场带来一定竞争。

换电的本质是解决补能效率问题的一种方案，但并不是唯一方案。解决这一问题有很多种方法，例如改进电池技术、快充技术，优化汽车能耗，提升能源使用效率等。任何其他方面的技术突破都可能让换电模式的市场大幅萎缩。以快充技术为例，如果新能源汽车快充的安全速度能达到350千瓦（即1小时能充350度电，按这个速度，一台续航700千米车辆完成充电大概只需10分钟），甚至更高，那么换电的速度优势将会越来越小。到那时，所有的换电技术开发、换电站建设以及换电站电池储备都将可能成为负债，并且投入越大，损失越大。

5 发展建议

1）中国石油企业入局换电市场仍需谨慎，现阶段应稳步推进，以积累经验为主，为中后期实现营利和推动传统加油站向“油气电氢”一体化综合能源补给站的转型作准备。

中国换电市场正处于从兴起阶段向快速成长阶段发展的过渡期。从市场需求、政策导向以及石油企业自身优势来看，虽然中国石油企业已具备进入换电市场的内外部有利条件，但仍需谨慎。目前乘用车领域的政策扶持力度以及产业配套还不足以促进换电模式的快速普及；市场以燃油车为主的状况仍将持续，换电市场短期内难以实现可观盈利；而且“通用换电”模式的痛点还未解决。现阶段进入换电市场的主要目的应该是抢占市场先机，需谨慎稳妥推进，可以先介入换电市场，一旦产业配套、盈利模式以及痛点问题得到解决，便可以迅速发展。

2）加强与掌握资源、技术或客户的新能源车企合资合作应成为中国石油企业试点换电市场的重要战略选择。

从石油企业自身的劣势以及传统能源公司进入换电市场的举措来看，与掌握资源、技术或客户的新能源车企合资合作是快速进入换电市场的最佳路径。既可以优势互补，推动公司传统加油站向“油气电氢”一体化综合能源补给站的转型，又可以降低公司的投资风险。此外，新能源汽车市场竞争激烈，与拥有核心知识产权的新能源车企合资合作进入换电市场能有效规避知识产权风险。

3）以销售公司为主导，充分调研各地区充换电市场，优先在大中型城市规划换电网点。在新建和改建加油站网络时，应统筹考虑站点的充换电功能。

工业和信息化部纳入换电试点范围的共有11个城市，未纳入试点范围的包括上海、深圳、广州以及重点二线城市，这些城市应当成为石油企业进入换电市场的重点区域。石油企业可以统一部署，以各地区销售公司为参与主体，紧密结合各地电动汽车发展、充换电需求特点，深入调研市场规模、市场潜力、所适配的换电主要车型和保有量情况，因地制宜，优选合适的加油站作为换电站建设试点。除此之外，在新建和改建加油站网络时，应结合地方政府对新能源汽车充换电的相关政策以及网络布点规划，统筹布局充换电业务。