2022年新能源汽车换电设备产业现状及发展路径分析.docx
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1、2022年新能源汽车换电设备产业现状及发展路径分析1换电行业介绍什么是换电?定义:新能源汽车换电模式是一种通过集中式充电站对 大量电池集中存储、集中充电、统一配送,并在站内对新能 源汽车进行电池更换或者集电池充电、物流调配、以及换电功 能于一体的一种新能源汽车快速补电方式。换电模式作为一 种新能源汽车补电方式,通过更换电池,可以快速为新能源汽 车补电:换电时间与燃油车加油时间相当,大幅缩短补电时 间,增加消费者使用便利性,缓解消费者里程忧虑。1.1 换电行业国内外换电模式发展历程2007年,以色列Better Place是世界上第一家从事新能源 汽车换电模式运营的公司:该公司开发了一套完整的纯
2、电动 汽车底盘换电技术,为客户提供纯电动汽车换电服务。由于硬 件成本和电池维护成本投资较大,且受制于当时汽车生产企 业对发展新能源汽车还存在较大顾虑,新能源汽车数量极少, 同时换电模式在用户端的便利性、使用成本和传统燃油车相 比没有大的优势,Better Place无法实现盈利,最终破产。1.2换电行业国内外换电模式发展历程H华西证券HUAXI SECURITIES换电目前存在的不足:换电站建站成本剧增,设备可靠性和电池一致性不易保证,技术标准不统一,以 及不易整合协调各方利益等障碍。/成本高:1)单个充电站设备成本200万元左右,同时建设多个换电站将投入大量成本。同时运营 成本、电池成本也较
3、高,包括土地租赁和人员等费用。/电池标准不统一 :1) GB/T 34013-2017电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸为例,规定的 电池型号就多达145种,电池模组结构又因车型设计而不同。2 )侧面换电、分箱换电、底盘换电 等类型造成电池规格型号及参数各异。因此车企之间很难实现电池产品及换电设备的共用。,其他问题:在电动车市场保有量较小的现阶段,利益归属、投资大、回报周期长、模式调试、电 池标准等,都是制约换电推广的关键因素。图:电池标准不统一,导致标准化推广困难重重0101国内标准制定大部分依据国外标准,与国内实际情况结合 蛟少.另外,电池类型及参数定义标准没有完全统一,容 易混淆电池的设计
4、标准不尽相同,实现电气连接.策略控 制和报文通讯等功能的统一非常困难传统液态电池在大规模产业化前未制订完善的标准体系, 导致目前推动标准化困难重重电池&电动汽车厂家各自为战,电池的尺寸标准较多,现有的 尺寸国标是国内主流电池厂商尺寸的集合,缺乏顶层设计1.3换电行业发展背景一新能源汽车渗透率不断提高H华西证券HUAXI SECURITIES我国新能源汽车渗透率加速提升:1 ) 2021年19月新能源汽车销量同比大幅提升,均在100%以上, L9月份累计销量达29.76万辆;2 ) 2020年我国新能源汽车渗透率由2013年的0.08%提升至5.4% ,而 2021年1-11月,我国新能源汽车渗
5、透率则达到12.73%。图:2021年新能源汽车销量猛增图:2021年in月新能源汽车渗透率大幅提高2013 年2014 年2015 年2016 年2017 年2018 年2019 年2020年2021年 L11 月新能源车销房(辆,左)一汽车销尾(辆,左)。新能源汽车渗透率(右)整理直流充电桩充电功率:7/14/22kW 充电时长:4-8小时交流充电桩Sy充电功率:40-120kW,最高450kW充电时长:1-2小时 缺点:对电池损耗大SB13换电行业发展背景一新能源汽车渗透率不断提高*华西证券 . HU/kXI SECURITIES 充电桩:充电桩分为交流充电桩和直流充电桩,前者由于功率妫
6、氐,充电时间较长,后者功率高,充电 快,但对电池损耗较大。 充电桩保有量:新能源汽车配套设施不断完善,充电桩保有量不断增多,2021年上半年累计保有量达 到194.74万台。 车桩比有下降趋势:2016年车桩比高达7:1 , 2021年上半年达到3:1。从目前来看,充电桩新建速度略 慢于新能源汽车销量。因此,换电站作为新能源汽车重要的补能方式之一,愈加受到重视。图:充电模式图:车桩比近几年下降趋缓1.3换电行业发展背景一政策推动电池标准化A 华西证券 HUAXI SECURITIES政策推动:/ 2020年5月,换电”首次被写入政府工作报告,指出要增加换电站设施。同年7月,工信部表示 继续大力
7、推进充换电基础设施建设,鼓励企业研发换电模式车型。对于发展换电站的态度也由之 前的模糊定位转为明确支持,换电站被列为“新基建”的重要组成部分。, 2021年11月1日,GB/T 40032-2021电动汽车换电安全要求国家标准正式实施,该标准为国家市场监管总局(国家标准委)于4月份批准发布,成为我国汽车制造业在换电行业制订的第一 个基本通用性国家行业标准,有望解决电池标准不统T青况,推动换电行业发展。表:2020年以来换电政策整理1政策名称主要内容20202020年政府工作报告将建设充电桩扩展为增加充电桩、换电站等设施,换电站被列为“新基建重要组 成部分.2020.1新能源汽车产业发展规划(2
8、021-2035 年)鼓励开展换电模式应用,加强智能有序充电、大功率充电、无线充电等新型充电技术研发, 提高充电便利性和产品可靠性.2021年两会2021年政府工作报告提出要增加换电站等设施,加快建设动力电池回收利用体系.2021.4行业首份换电模式的标准:电动汽车换电 安全要求(GB/T 40032-2021)该标准将于2021年n月1日起开始实施,作为行业首份换电模式的标准,电动汽车换电 安全要求的出台,规定了后来者的入门门槛,同时也保证了用户在使用过程中的安全性, 以及换电站的耐久性、可靠性.2021.5关于进一步提升充换电基础设施服务保障 能力的实施意见(征求意见稿)加快换电模式推广应
9、用.围绕旷场、港口、城市运转等短途、高频、重载场景.支持建设布 局专用换电站,探索车电分离模式,促进重卡领域和港口内部集卡的电动化转型.探索出租、 望月和物流运输等领域的共享换电模式,优化提升共享换电服务体验.2021.10工信部通知明确要求,强化政策落实、模式探索、创新支持,加快形成可复制可推广经验”.H华西证券HUAXI SECURITIES换电行业介绍/什么是换电?/换电行业国内外换电模式发展历程/换电行业发展背景2 S换电产业链研究/上游:换电设备和规模测算/中游:换电运营商和“电池银行”/下游:换电场景丰富/案例分析:以蔚来、协鑫能科、宁德时代为例/换电技术与模式分析3受益标的/瀚川
10、智能:静待换电站业务贡献收入/山东威达:换电业务与蔚来协同发展/博众精工:智能充换电站设备先行者/科大智能:前瞻布局换电站业务,技术具有先发优势风险提示以至来尧智库11H华西证券HUAXI SECURITIES2.1 上游:换电设备电池企业和换电设备生产商,分别负责提供对应应用范围的动力电池和换电站设备。换电模式意味着 车电分离。换电技术大致包括机械连接技术、电连接技术、冷却液连接技术、监控技术。/快换系统:车端换电系统由机械连接部件、机械锁止部件、换电电池箱体等组成。快换系统主要 厂商包括深圳精智、博众精工、伯朗特、科大智能、易事特和山东威达等。,动力电池:车电分离,一车一电池将变成一车多电
11、池,电池或将迎来增量需求。随着新能源 汽车及动力电池渗透率的快速增长,电池销量将持续增加,带来动力电池各环节龙头企业持续受 益,如宁德时代、比亚迪、国轩高科、亿纬锂能等。图:一种电动汽车小型自动充换电站人机互交界 面换电平台A换电系统 换电平台充电架举升装置起降机模块电池存储模块换电小车电池加解锁机构驱动装置超声波传感器汽车定位系统安全装置驱动装置安全道阀2.1上游:换电设备H华西证券HUAXI SECURITIES图:蔚来二代充电站表:车端换电主要技术技术 性能机械连接 机械冲击:商用车可抗25G、乘用车可抗50G ; 技术 耐久性:1000-10000次.具有较高的误差容错能力。电连接技
12、承受峰值电流700A/30s ,插拔次数 1000次、耐久术性2000-10000次液冷连接商用车和彳氐动力性能的乘用车电池大多采用自然冷却 技术方式,液冷冷却方式也在逐步推广.插拔寿命3000-8000次以上.监控技术监控换电电池位置、换电锁止机构状态等,实现换电 电池机械安全、电气安全管理。整理图:博众精工快换系统核心部件电池包换电连接器图:快换系统结构2.1上游:换电设备一需求测算H华西证券HUAXI SECURITIES 2025年国内换电站设备市场空间测算: 换电站保有量:至2020年,我国已建成换电站数量增至555座,当年新增249座。2021年我国已建成 换电站约1200万座(其
13、中蔚来777座)。基于新能源汽车需求增长趋势,预计2025年,国内换电站新 增数量达到9000座以上。 换电设备需求空间:2021年国内换电站设备价值量在17亿元,行业尚处于萌芽起步阶段。预计至2025 年,国内当年新增换电设备需求将达到120亿元。表:换电站需求测算2021E2022E2O23E2024E2025E国内汽车销量(万辆)2709.72766.62854.92963.43048.9国内新能源汽车渗透率假设9.28%15%20%25%30%国内新能源车销量合计(万辆)251415571741915换电模式汽车渗透率假设10%15%20%25%30%换电模式汽车数量(万辆)25621
14、14185274每座换电站假设每年换电车数量假设(万辆)300300300300300换电站新增需求(万座)8382075380761749147单座换电站价格假设(不考虑电池包,万元)200180162146131换电站市场规模(亿元)173762901202.2中游:换电运营商和电池银行H华西证券HUAXI SECURITIES口换电站建设和运营商,负责换电站的搭建和运营,面向市场提供换电服务。换电站的建设运营资金需求 量较大,对电池的投资、车位选址、布线改造和运营管理都有很强的要求。根据中国充电联盟,目前我 国换电站运营主要是三家企业:奥动新能源、蔚来、杭州伯坦科技。另外包括车企、电网企
15、业、能源类 企业、甚至互联网企业等新进入者。图:换电运营商连接上下游资料来源:华西证券研究所整理表:部分企业布局换电站运营情况力帆科技1997-12-01蔚来汽车2015-05-07时空电动;气车2013-09-25奥动新能源2016-06-16伯坦科技2014-10-10协森能科1992-05-05力帆科技1997-12-01蔚来汽车2015-05-07时空电动;气车2013-09-25奥动新能源2016-06-16伯坦科技2014-10-10协森能科1992-05-05乘用车(含新能源汽车)、摩吊车、发动八 通用汽油孔车电分圈、电池租用、可充可换、梯次利用.主要面向私凉车.2025年超 S
16、OO0 座至2025年底,蔚来换电站全球总数将超4000座,其中中国以外市 场的换电站约1000座.中国90%的前来用户者滕在3公里内找到换 电站整理运营气车+换电站-,主换电,辅充电模式.运营汽车+换电站,服务品牌车辆有北汽、长安,主要面向商用车、出租车 和网约车.自定标准电池箱实现各类车型兼容,“车电分离、分箱换电”,服务客户有 东风、力帆等,应用场景有出租车、网约车.换电业务目标领域包括以出租车、网约车为代表的乘用车,重点布局长三角、 大湾区、京津黄、成渝等区场计划5年内靛0000amic计划在江苏.广东、广西、新等地区进行,拟通过租便场地的方 式新建约300个乘用车换电站和185个重卡
17、手换电站,合计485个 换电站,同时引进相关辅助配套设乜空句击三罢当厚北汽盘谷 2009-10-23 提供产品+充电+运营+服务”,企业葡陟换电业务概述换电业务规划2.2中游:换电运营商和电池银行H华西证券HUAXI SECURITIES口假设单个换电站固定投资(含电池)500万元,折旧年限为10年,土地租金和人工费用等运营成本为 60万元/年。口理论每日最高服务次数为200-300次,但实际可能利用率较低,这里假设为50次。假如每次充电量为 70kWh (乐观),充电服务费为1.8元/kWh。计算结果如下所示。随着换电站利用率的提高,未来投资回收期或下降至2年以内,净利率维持较高水 平。表:
18、换电模式成本-收益模型项目换电单位 ,初始投资设备投资+电池(10年折旧)500万元运营成本ite租赁10万元/年维护设备成本10万元/年管理费用及人口本30万元/年电费及其他10万元/年收入电力服务费1.8Tt/kWh每天换电次数50每次换电量70kWh年充电量1277500kWh充电付费收入229.95万元利润总和119.95万元税后净利润95.96万元净利率42%投资回收期5.21资料来源:华西证券研究所测算图:换电模式净利率对换电次数的敏感性分析-150%一净利率资料来源:华西证券研究所测3工尤先来智厚2013年,特斯拉的快速换电技术,换电时间缩短到90秒:从 技术上看,特斯拉的快速换
19、电技术仍是基于Better Place的底 盘换电技术路线,但进一步提高了换电速度。由于特斯拉意识到底盘换电的异形电池无法跨车系车型 共享、换电站兼容性低、运营效率低,以及难以整合车企资源 形成通用标准的致命缺陷,很快将发展重点转向了其超级充 电桩技术Supercharger 3,战略性地放弃了换电路线和模式。 我国换电模式发展历程:我国早期主要是在北京奥运会、上海 世博会和广州亚运会期间,开展了新能源公交车换电模式示 范运行项目,开发和验证了新能源公交车换电技术。国家电网 公司首先在新能源乘用车领域进行换电技术研究,提出了“换 电为主、插充为辅、集中充电、统一配送”的商业运营模式, 完成相关
20、技术储备和出租车换电试点,首次提出并验证了“车 电分离,里程计费”的商业模式。1.3换电行业发展背景一新能源汽车渗透率不断提高我国新能源汽车渗透率加速提升:1) 2021年1-9月新能 源汽车销量同比大幅提升,均在100%以上,1-9月份累计销 量达29.76万辆;2) 2020年我国新能源汽车渗透率由2013年 的0.08%提升至5.4%,而2021年1-11月,我国新能源汽车渗 透率则达到12.73%。充电桩:充电桩分为交流充电桩和直流 充电桩,前者由于功率较低,充电时间较长,后者功率高,充2.2中游:换电运营商和电池银行H华西证券HUAXI SECURITIES蔚来与宁德时代、湖1侨斗投
21、及国泰君安组建蔚能电池资产有限公司;奥拓新能源在2021年成立电池银 行。换电运营商联合主机厂。电池企业、电力企业、梯次利用企业联合建立电池银行,撬动换电产 业链,并打开了储能、电池租购、梯次利用、拆解回收产业链。电池资产公司核心作用是转移和分担成本:电池资产管理公司承接电池成本,通过电池全生命管理获得 收益,从而进行成本分担,形成了换电商业模式闭环。图:电池资产管理公司运营的商业模式电池制造电池制造车我电池梯次利用交付电池整车厂销售 车辆储能企业需求退役电池响应供应定制转移电池换电服务电池所有权 用户电池租赁提供电池百雌需求响应换电运营商电网电池租赁退役电池状态数据拆解厂电池 回收电池资产管
22、理公司H华西证券HUAXI SECURITIES2.3下游:换电场景丰富应用场景较为丰富:私家车、出租车、公交车、短途重卡均可以作为换电的应用场景,并且大多场景已 经开始逐步落地。未来随着政策的鼓励和技术的推动,换电模式将进一步渗透进私家车领域,换电应用 场景也将持续丰富。 未来换电模式细分市场潜力取决于新能源汽车整体市场发展以及换电模式适用细分市场的车型销量增长 情况:根据新能源汽车产业发展规划(2021-2035年),到2025年,我国新能源汽车新车销量占 比达到20%左右。细分到不同场景,纯电动汽车在私家车、出租车与网约车电动化渗透率将快速增长 ,而公路客运车电动化进程相对较慢,货运方面
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