財務視角下的乘用車換電模式研究

張寧

（中汽研（天津）汽車信息咨詢有限公司，天津300300）

主題詞：電動汽車 換電 產業鏈 經濟性

0 前言

自2008年起，我國就已經開始在純電動客車領域開展換電模式的推廣，但受限當時政策環境、技術水平、成本因素和市場規模，換電模式并沒有大規模推廣[1]。隨著換電技術進步、換電站建設成本降低、換電標準不斷完善，以北汽新能源、力帆、蔚來汽車等為代表的企業開始加大換電模式的研究和推廣。中國新能源汽車的能源補給方式正逐漸由充電為主轉變為充換并舉，換電模式成為充電模式的重要補充，是后補貼時代推動我國新能源汽車產業發展的創新商業模式之一[2]。

1 換電模式的發展概述

1.1 純電動汽車補能方式

目前，純電動汽車主要有交流慢充、直流快充和換電3種補能方式[3]，詳細數據見表1。

(1)交流慢充需6～8 h；

(2)快充一般為大功率直流充電，0.5 h可以充滿電池80%容量;

(3)超過80%后，為保護電池安全，充電電流需要變小，充到100%的時間將較長。

相比交流慢充和直流快充，換電模式具有以下3個優勢[4]：

(1)運營效率高，普通換電站換電僅需3 min，加上車輛進出時間，全流程大概需5 min，換電站單日換電次數超過200次，補能效率接近加油站。

(2)降低用戶購車成本，換電模式車電價值分離，換電網絡代替消費者承擔動力電池成本，有效地降低了用戶購車門檻。

(3)提高動力電池全生命周期價值，換電模式下，動力電池統一充電，統一維護，可以增加電池循環壽命，同時，換電模式可控制電池回收渠道，為動力電池梯次利用和再生利用奠定基礎[5]。

表1 充換電模式的參數對比和優劣勢分析

1.2 換電模式技術路線

換電模式可以分為整包換電和分箱換電2種技術路線，核心區別是電池包的標準。

現階段，主流的車企多采用整包換電，原因現有車輛的電池規格不用做調整，在原電池包基礎上進行換電升級，流程簡單，成本較低。蔚來、北汽新能源、一汽、長安等企業均采用整包換電，由于整包換電電池包尺寸較大，該模式只能使用全自動換電站[6]。

分箱換電是將大尺寸電池包更換為3～4個小尺寸電池包，每個小尺寸電池包有固定的規格，串聯后放電，為車輛提供動力。分箱換電的優勢是小電池包容量小，易于移動，可以使用微型、中小型、半自動和全自動4種換電站，目前伯坦科技、時空電動等企業采用分箱換電[7]。

2 換電模式產業鏈

2.1 換電模式參與主體

換電模式的產業鏈和充電模式相似，電流的起點是電網，終端是用戶，中間包括換電站建設和換電站運營2個環節（圖1）。換電站建設環節主要包括零部件供應商和技術供應商，零部件供應商主要提供換電站的零部件建設，如山東威達；運營商主要提供換電的技術解決方案，包括車輛的改造以及換電站的技術改造，如伯坦科技。

換電站運營環節主要包括：換電網絡運營商和電池資產管理公司，換電網絡運營商主要負責換電網絡的日常運營，電池資產管理公司主要承擔電池資產，一般由車企、電池企業和電網組成[8]。

圖1 換電模式產業鏈組成和分工

2.2 換電模式參與方利好

換電模式的本質是挖掘動力電池全生命周期價值，實現企業和消費者利益再分配。換電模式對于車企、電池企業、電網、消費者和政府的多方參與者都大有好處。

（1）車企：根據換電推出多種銷售方案，促進銷售，方便電池監控，減少電池故障產生的召回問題。

（2）電池企業：增加電池用量，便于對電池進行梯次利用和回收利用。

（3）電網：增加售電量，降低電網負荷不均的風險。

（4）消費者：降低購車初始成本、減少充電時間、解決充電樁不夠問題、緩解里程焦慮。

（5）政府：在土地利用率、電網管理、電池管理的多方面均有較好的社會效益，便于管理。

3 換電模式經濟性測算

3.1 經濟敏感性分析模型

3.1.1 敏感性模型基本概念

敏感性分析法是指從眾多不確定性因素中，找出對投資項目經濟效益指標有重要影響的敏感性因素，并分析、測算其對項目經濟效益指標的影響程度和敏感性程度，進而判斷項目承受風險能力的一種不確定性分析方法，把所有其它不確定因素保持在基準值的條件下，考察項目中每項要素的不確定性對目標產生多大程度的影響。根據不確定性因素每次變動數目的多少，敏感性分析法可以分為單因素敏感性分析法和多因素敏感性分析法，單因素敏感性分析在計算特定不確定因素對項目經濟效益影響時，須假定其它因素不變，實際上這種假定很難成立，故采用不多。

多因素敏感性分析法是指在假定其它不確定性因素不變條件下，計算分析2種或2種以上不確定性因素同時發生變動，對項目經濟效益值的影響程度，確定敏感性因素及其極限值。多因素敏感性分析一般是在單因素敏感性分析基礎進行，且分析的基本原理與單因素敏感性分析大體相同，但需要注意的是，多因素敏感性分析須進一步假定同時變動的幾個因素都是相互獨立的，且各因素發生變化的概率相同[9]。

3.1.2 敏感性模型分析步驟

（1）確定敏感性分析指標

敏感性分析的對象是具體技術方案及其反映的經濟效益。因此，技術方案的某些經濟效益評價指標，例如：息稅前利潤、投資回收期、投資收益率、凈現值、內部收益率，都可以作為敏感性分析指標，本文敏感性分析目標為內部收益率，縮寫為IRR。

（2）計算該技術方案的目標值

一般將在正常狀態下的經濟效益評價指標數值，作為目標值，本文主要目標值為IRR=10%。

（3）選取不確定因素

在進行敏感性分析時，并不需要對所有的不確定因素都考慮和計算，而應視方案的具體情況選取幾個變化可能性較大，并對經效益目標值影響作用較大的因素，本文主要影響因素為服務費和車輛單日行駛里程。

（4）計算不確定因素變動時對分析指標的影響程度

若進行單因素敏感性分析時，則要在固定其它因素的條件下，變動其中一個不確定因素；然后，再變動另一個因素（仍然保持其它因素不變），以此求出某個不確定因素本身對方案效益指標目標值的影響程度。

3.2 換電項目經濟性測算和敏感性分析

3.2.1 整車和電池基礎數據

測算用的整車和電池基礎數據見表2。

表2 整車和電池基本數據

（1）項目測算以A級車作為標準車型，燃油車整車銷售價為14萬元，整車電耗為15 kW·h/100 km;

（2）動力電池容量采用主流A級純電動車容量60 kW，電池類型為三元鋰離子電池，循環壽命1 000次，單車電池包成本為6萬元。

3.2.2 換電網絡運營基礎數據

在經濟性測算模型中，換電網絡以單個城市為基本單位，模型以二線城市為例（表3）：

表3 換電網絡基本數據

（1）根據用戶調研的數據，換電站的平均距離最遠控制在6 km，在720 km2的二線城市中（直徑30 km），至少需要20個換電站（平均每36 km2一個換電站），才能保證城市換電便利性。

（2）單站單日服務車輛次數為200次，20個換電站可以滿足3 000臺車的日常運營。

3.2.3 IRR關鍵因素設定

在經濟性測算模型中，換電網絡以單個城市為基本單位，模型以二線城市為例，主要參數見表4。

表4 IRR關鍵因素設定

3.3 IRR測算結果和敏感性分析

根據IRR測算結果得知，電費收入和讓利用戶幅度是影響換電網絡IRR的主要因素，將2個參數進行調整（表5），在個人用戶與企業用戶方面可得到如下敏感度，總結如下：

（1）C端場景：用戶單日行駛里程較少，即使收取用戶服務費，企業也難以盈利，在現有模型下，不賺錢，投入越大，虧損越大，尚無企業運用該模式。

（2）B端場景：用戶單日行駛里程較多，即使不收取用戶服務費，IRR也能維持在10%左右，當前的主流模式。

表5 換電網絡內部收益率隨用戶日均行駛里程和服務費的敏感性分析 %

4 問題與解決方案

綜上財務分析及實地調查，認為換電模式當前仍然存在6大核心問題，但也有相應的解決方案：

（1）財務問題，電池成本高，投資大，企業要面對較高的財務壓力，只有規模化的運營，單個城市換電網絡的IRR才能達到一定的經濟指標。

（2）運營問題，相關運營參數直接影響IRR，企業要探索精細化的運營，應用數據平臺的應用數據平臺解決以上問題。

（3）電池標準問題，短期內車企之間很難實現大規模的電池標準化，未來車企可以在企業內部實現2～3個車型的電池互換，車企之間推動1～2個車型的電池互換。

（4）電網協同問題，換電站的電容要和當地的電網協同發展，換電網絡要拿到當地較低的電價和土地資金，企業須在地方有較強的資源整合能力。

（5）用戶接受度，用戶是把換電池當做加油還是換發動機，用戶能否按照協議來用車都是現階段需要解決的問題，提高用戶體驗是解決該問題的有效辦法。

（6）潛在風險問題，如果電池技術和充電技術的升級超預期，會在一定程度上影響換電模式的推廣。

不管未來場景如何，換電模式將長期存在，建議在標準端實現車端換電電池包的通用性，以及換電站設施的共享，在政策端對車電分離的商業模式給予適當的鼓勵。