我國換電模式風險研究及建議*

趙云峰 李罡 魏丹 楊武雙 雷發常 黃思然

（廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院）

經過多年的發展，我國的純電動汽車保有量逐年增加。但隨著國家財政補貼政策的退坡以及充電基礎設施建設的滯后，電池包在整車中的成本占比仍然居高不下、充電的便利性問題還沒有得到解決、冬季續航里程縮水、電池包存在安全隱患以及純電動汽車二手車殘值較低等問題，導致純電動汽車與燃油車相比，還缺乏明顯的競爭優勢。為解決以上問題，國內外部分企業提出了通過更換電池包為純電動汽車進行能量補充的模式，一定程度上有助于解決以上問題。但換電模式還處于行業發展期，還存在一些不確定因素。為此，文章對換電模式的風險進行了研究。

1 換電模式的概念、類型及發展情況

1.1 換電模式的概念及類型

換電模式是通過更換動力電池為新能源汽車尤其是純電動汽車提供電能補給的一種形式。電池更換主要通過換電站實現。

根據不同的分類方法，換電模式可分為不同的類型[1]：按車載電池的位置，可分為底部、側向、端部、中部、頂部等換電模式；按電池更換的自動化程度，可以分為手動、半自動、全自動等換電模式；按電池箱數量的不同，可分為整包、分包等換電模式；按車輛屬性，可分為商用車、乘用車、專用車等換電模式。文章重點研究純電動乘用車底部換電模式。

1.2 國外發展情況

國外進行過換電模式推廣和嘗試的企業主要有Better Place 公司和特斯拉。其中Better Place 公司曾在以色列、丹麥、加拿大、日本、中國等國家和地區，與個別企業及單位進行過換電模式的推廣和應用嘗試。但因換電模式需要大量的前期資本投入，導致該企業資金鏈緊張，該公司最終在2013 年宣布破產[2]。美國企業特斯拉也嘗試過換電模式[3]，因換電站建設投入成本高、數量少等因素，特斯拉要求車主支付一定的電池更換服務費，這與當時特斯拉主推的超級充電相比沒有價格優勢，特斯拉的換電模式并沒有獲得消費者的支持，最終特斯拉也放棄了換電模式。

1.3 國內發展情況

我國換電模式的發展和應用相對較晚，但我國的新能源汽車尤其是純電動汽車的保有量全球最多，為多種補能方式的發展提供了廣闊的空間。發展換電模式有利于促進新能源汽車產業發展，但換電模式存在著建設成本偏高、技術標準不完善、存在騙取國家補貼空間、換電車輛發生事故后的責任難界定以及管理辦法不規范等問題[4-5]，故在新能源汽車補貼金額比較高的情況下，換電模式只有個別的企業進行過部分試點。隨著新能源汽車國家補貼金額降低及國家政策的逐步放開，越來越多的企業開始了對換電產品、換電模式的研發和投入。

2 換電模式風險識別

文章以市場調研為基礎，以多種方法（德爾菲法、流程圖、頭腦風暴法、SWOT 分析法、故障樹分析法等）為手段，持續對換電模式的風險進行了研究。通過參與國內外大型車展，了解換電相關的技術、產品及市場發展趨勢；通過參加泰達論壇、電動汽車百人會等會議，了解相關企業的發展情況及換電技術布局；通過國家有關部委、行業組織的官方網站、公眾號等，了解國家政策和標準體系的發展情況；通過多次市場調研，深入了解新能源汽車消費者的痛點和爽點，分析換電模式可能存在的市場機遇等；通過對換電站及部分換電車主的調研，了解換電模式的運營、投資、財務及使用情況等。通過以上多種途徑的調研工作，對換電模式的現狀、趨勢、問題及需求進行了風險匯總、研討和識別，并邀請專家組對識別的結果進行評審、判斷，最后對風險進行確認。圖1 示出某次基于市場調研的風險識別流程示意圖。

圖1 基于市場調研的風險識別流程圖

通過多次風險識別，識別出換電模式存在著政策標準風險、市場風險、技術風險、運營風險以及財務風險。其中政策標準風險主要包括宏觀政策風險、政策支持風險、電池管理政策風險以及換電的標準風險；市場風險主要包括市場宏觀環境風險、市場需求風險以及市場競爭風險；技術風險主要包括技術開發風險、換電站安全技術風險、技術競爭風險以及技術替代風險；運營風險主要包括換電站網絡建設風險、換電站網絡運營及維護風險；財務風險主要包括盈利性風險和成本控制風險。

3 換電模式風險評價

3.1 建立風險模型

為充分、系統、條理、完整地評估風險，文章運用層次分析法[6]，建立了一個包含目標層、準備層和子準則層的3 層風險評價模型。其中換電模式整體風險是目標層，而政策標準風險、市場風險、技術風險、運營風險以及財務風險是換電模式風險的準則層，而各準則層之下，又分為2～4 個不等的子準則層，如表1 所示。因準則層和子準則層都由多個風險組成，各風險之間還會相互影響。為此，要分別對目標層和準則層的風險進行評價。

表1 換電模式風險評價模型

3.2 風險評價

文章通過運用層次分析法和模糊綜合評價法[7]對換電模式的風險進行評價。為了準確客觀評估換電模式的風險，設置了2 個指標：一是各風險的風險權重，二是各風險的影響矩陣。因換電模式涉及到的風險較多，文章以政策標準風險的評價為例，說明對風險的評價過程[8]。

1）確定政策標準風險中各子風險的權重A1：該權重主要通過德爾菲法進行確定。利用德爾菲法確定權重的主要過程是：選取奇數位專家，組成專家組（各專家之間相互匿名）、設定權重評價規則（各權重之和為1）、組織各專家進行多輪打分，直到得出一致結果。政策標準各子風險的權重結果，如表2 所示。

表2 政策標準風險各子風險權重結果

由此得到政策標準風險U1的風險權重A1=（0.250，0.200，0.250，0.300）。

2）確定政策標準風險中各子風險的影響矩陣R1：為了比較明確地定義各風險等級的影響程度，對各風險的賦值等級分別進行了劃分：極小影響程度賦值區間為[0，10%]、較小影響程度賦值區間為（10%，40%]、中等影響程度賦值區間為（40%，60%]、較大影響程度賦值區間（60%，80%]、極大影響程度賦值區間為（80%，100%]。根據這一定義，設定調研問卷，并發給覆蓋政策、技術、市場、運營、財務等具有多年經驗的、分布在20 家企業（單位）的40 位專家，收到各專家的反饋后，對調研數據進行如實分析處理。風險影響程度調研問卷的分析結果，如表3 所示。

表3 政策標準子準則層風險調研問卷框架及調研結果

由此政策標準風險U1的評價矩陣R1，如下所示：

3）政策標準風險U1的綜合評價矩陣：

B1=A1R1=（0.080，0.224，0.138，0.301，0.256）

根據最大隸屬度原則，從綜合評價矩陣的運算結果可以看出，政策標準風險的風險評價等級是較大風險。

同理，分析出市場風險U2、技術風險U3、運營風險U4和財務風險U5等準則層風險的等級分別為“較大、較小、中等和較大”。基于對換電模式下準則層各風險的權重分析及評價矩陣，同理可分析出目標層的風險等級。經分析，換電模式的整體風險是“較大”。換電模式各風險的評估結果與市場上相關換電企業面臨的實際情況基本吻合。說明該評估方法合理、有效。

4 換電模式的風險應對建議

換電模式的整體風險較大，而當前的參與企業較多。為促進換電模式的健康發展，建議參與企業重點關注政策標準落地、換電產品市場推廣進度、技術競爭及替代風險，并合理控制運營規模、有效控制財務風險。

政策標準風險：雖然近期國家出臺了相關政策，比如《新能源汽車產業發展規劃（2021-2035 年）》[9]明確提出了“加快充換電基礎設施建設”和“鼓勵開展換電模式應用”，但該文件屬于國家綱領性文件，還需要各部委、行業、省市出臺相關的細則才能落地。在2020 年9 月，中汽協、電池產業聯盟、充電聯盟、一汽、上汽、東風等20 家企業，成立了車電分離生態圈建設[10]，旨在促進換電平臺、換電技術、換電電池包等標準的研究和制定。但因各企業的產品平臺、車身型式、尺寸等不同，難以進行兼容，要形成統一的換電標準并執行，預計還需要較長的時間才能落地。因此對于政策標準風險，建議參與換電模式的企業，積極關注國家、部委、省市及行業的政策、標準的制定及落實情況。必要時，企業也可主動參與到政策、標準的建議或起草工作中。

市場風險：發展新能源汽車是我國從汽車大國邁向汽車強國的必由之路。新能源汽車的保有量將會逐年增多。國家鼓勵開展換電模式應用，但目前主要集中在城市出租、網約車等公共用車領域，面向個人的換電車輛，還處于起步階段。對于市場風險，建議如下：在宣傳上，加強引導，讓消費者增加對換電模式的認識；在產品上，換電車輛與普通的車輛相比，增加一定的辨識度，并適當增加換電產品的開發；在使用端，要打消消費者的顧慮，讓消費者相信更換的電池包與原裝的電池包一樣安全、可靠。

技術風險：經過多年的嘗試運行，換電技術本身的風險已基本可控，但面臨一定的技術競爭和技術替代風險。換電模式與慢充、快充、無線充電等方式，都是電池能量補給的一種方式。有專家認為，換電會與純電動汽車其他電能補充方式一樣，在各自的使用場景下長期互補、并存[11]。對于想在換電領域發展的企業，重點關注充電技術尤其是快充技術的發展及普及。

運營風險：在換電模式中，換電站的建設及運營是該模式的核心。在建設初期，做好首個城市的換電站數量規劃、位置規劃、規模規劃、周邊配套等至關重要；同時要集中力量，促進當地換電車輛的推廣和使用，增加換電車輛的數量及換電次數，在運營中，不斷規避風險并提升效率。在首個城市的運營達到一定規模后，再向其他城市進行拓展，必要時，可適時引入當地的合作伙伴，共擔風險。

財務風險：包括成本控制風險和盈利性風險。換電模式涉及到的技術開發、產品開發、換電站建設、換電站運營等，都應納入到成本控制之中。對于超支的部分，建議通過縮減不必要的開支、開拓融資融券渠道、引入資金實力強的合作方等方式解決。對于盈利性風險，主要取決于車輛的換電次數及單次換電的收益。具體來說，可通過鼓勵增加換電車輛的數量及使用、降低換電站的建設成本、爭取換電站用電價格的政府優惠等措施進行應對。

5 結論

換電模式有助于解決純電動汽車面臨的一些問題，并且是國家鼓勵發展的方向之一，很多車企都想進入換電市場。文章通過多種方法研究的結果顯示，換電模式不僅存在著政策標準、市場、技術、運營、財務等風險，而且換電模式的整體風險等級較大。文章的研究結果與市場上相關企業面臨的實際情況基本吻合。建議有志于參與換電模式的企業，要科學、理性、系統地及早應對相關風險。