中國儲能網(wǎng)訊：一、新能源汽車推廣與能源補(bǔ)給相輔相成
近幾年，隨著新技術(shù)、新理念、新模式、新材料的發(fā)展與應(yīng)用，全球產(chǎn)業(yè)鏈迎來新一代變革浪潮。汽車產(chǎn)業(yè)因覆蓋上下游成千上萬個軟硬件、零部件以及自身在產(chǎn)業(yè)鏈及消費市場的影響力，成為此次變革浪潮中最為重要的產(chǎn)業(yè)角色之一。電動化、共享化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化這“新四化”，已經(jīng)成為全球公認(rèn)的汽車產(chǎn)業(yè)變革方向。
汽車產(chǎn)業(yè)從消耗化石能源轉(zhuǎn)向綠色低碳的電力能源；從人們擁有汽車逐步轉(zhuǎn)向享受汽車共享模式下的出行服務(wù)；從傳統(tǒng)的車內(nèi)軟硬件體驗轉(zhuǎn)向智能“駕駛艙”的科技應(yīng)用；從獨立的行駛工具轉(zhuǎn)向與云端連接互動的數(shù)據(jù)終端?！靶滤幕闭龑?dǎo)汽車轉(zhuǎn)型，沿著這4個方向發(fā)展和創(chuàng)新。
經(jīng)過10多年的發(fā)展，中國已經(jīng)成為全球最大的新能源汽車生產(chǎn)和消費國，在汽車“新四化”領(lǐng)域取得了舉世矚目的成績。與此同時，也正在從新能源汽車制造大國，向新能源汽車制造、消費、生態(tài)服務(wù)強(qiáng)國邁進(jìn)。
推廣新能源汽車，擺在全球各國政府、車企、能源服務(wù)商、消費者面前的首要問題是“解決新能源補(bǔ)給”。和其他能源相比，只有電力是來源途徑廣泛且獲取較為便捷的能源，除了傳統(tǒng)的煤電，還有水電、風(fēng)電、熱電、光電等。而且電動汽車在行駛過程中碳排放幾乎為零，再加上私人電動汽車70％以上在夜間補(bǔ)電，能夠有效減少電網(wǎng)負(fù)荷并起到“削峰填谷”的低碳儲能功效。因此，來源多元化、相對供應(yīng)量大、使用便捷、碳排放低等因素，使電力成為新能源汽車的首選能源。
對于新能源汽車用戶來說，獲取便捷、高效、經(jīng)濟(jì)的電力能源補(bǔ)給尤為重要。如果能有效解決讓用戶補(bǔ)能像加油一樣方便、讓補(bǔ)能用時和等待時間更短、讓車輛購買成本和能源補(bǔ)給成本大大低于燃油車等一系列問題，將進(jìn)一步加快新能源汽車的推廣。換電模式能夠較好地解決這些問題，因而開始站上“風(fēng)口”。
2021年10月，工信部啟動新能源汽車換電試點工作，首批11個試點城市名單出爐，換電模式在社會層面、市場層面、資本層面引發(fā)極大關(guān)注。近期，海南、重慶、長春、武漢等試點城市分別推出乘用車、商用車換電的相關(guān)配套政策，以便于更好地推廣換電模式。
根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計，今年5月，我國新能源汽車銷量為44.7萬輛，市場滲透率達(dá)到24％；1～5月，新能源汽車銷量突破200萬輛，同比增長1.1倍。新能源汽車產(chǎn)銷量的快速增長，為換電模式發(fā)展提供了堅實的基礎(chǔ)，換電站建設(shè)也迎來發(fā)展關(guān)鍵期。反過來看，換電讓新能源汽車補(bǔ)給方式更多元化，讓用戶使用新能源汽車更便捷，也有助于推動新能源汽車銷量的增長。
二、換電模式已歷經(jīng)20年探索與實踐
所謂換電模式，就是新能源汽車采用底盤或側(cè)向式動力電池包適配換電技術(shù)，可自動裝卸，通過換電站換下虛電量的電池包，迅速換上已經(jīng)充滿電的電池包。簡而言之，車輛的備用電池包在換電站集中充電，再通過換電機(jī)器人快速更換滿電電池包，達(dá)到及時補(bǔ)能的效果。
其實，中國早在20多年前就開始了換電模式的探索。2000年，電巴新能源（即奧動新能源的前身）成立，并于2005年在蘭州建立了世界上第一座大巴換電站。2008年北京奧運會、2010年上海世博會、2010年廣州亞運會期間，都使用過換電大巴進(jìn)行人員接駁。但受到當(dāng)時的電池、技術(shù)、模式等客觀條件制約，只是通過這類國家重大活動進(jìn)行換電項目的初步探索。2010～2015年間，國家電網(wǎng)、許繼電氣等也曾經(jīng)進(jìn)軍過換電領(lǐng)域，但是都沒有取得明顯成果。對于各行各業(yè)來說，超前的理念、領(lǐng)先的技術(shù)、嶄新的模式，往往需要行業(yè)發(fā)展大勢與用戶應(yīng)用場景兩者緊密結(jié)合，才能起到“天時地利人和”的效果。
換電模式真正迎來發(fā)展契機(jī)，是2016年北汽新能源與奧動新能源合作，推出“十城千站擎天柱計劃”，針對電動出租車市場開啟乘用車換電模式。在區(qū)域市場內(nèi)，出租車車型相對統(tǒng)一，出租車司機(jī)需要“多拉快跑”。如果采用傳統(tǒng)的充電模式，補(bǔ)能時間太長，耽誤司機(jī)拉活掙錢，再加上當(dāng)時電池續(xù)駛里程普遍在200～300公里之間，空調(diào)等配置也比較耗電，司機(jī)不得不頻繁補(bǔ)電。相比之下，換電出租車在每天的營運時間內(nèi)可節(jié)省1.5～3小時的補(bǔ)能時間，因此受到司機(jī)的普遍歡迎。有了北京的經(jīng)驗，其后廈門、昆明、廣州、蘭州等城市出租車領(lǐng)域也開始規(guī)?；茝V換電模式。
正是因為有了北汽新能源的示范作用，從2018年開始，蔚來、廣汽埃安、上汽乘用車、長安新能源、一汽紅旗、一汽奔騰、東風(fēng)日產(chǎn)、吉利等國內(nèi)主流車企開始在部分車型上采用“動力電池底盤換電技術(shù)”。比如，蔚來汽車于2018年為其ES8車型推出換電服務(wù)，新的補(bǔ)能方式提供了差異化營銷與服務(wù)，受到用戶的認(rèn)可；2020年，蔚來又推出電池租用服務(wù)（BaaS）方案，車電分離降低了消費者的初始購車門檻，并有效緩解續(xù)駛里程焦慮。與此同時，在商用車領(lǐng)域，徐工、上汽紅巖、三一重工、華菱汽車、北汽福田等企業(yè)也開發(fā)了“動力電池背吊換電技術(shù)”的重卡車型。
換電運營商方面，除了較早進(jìn)入的奧動新能源、伯坦科技，如今寧德時代、協(xié)鑫能科等企業(yè)也開始涉足換電領(lǐng)域。筆者認(rèn)為，換電運營企業(yè)想要做好做大，需具備四方面能力：一是擁有領(lǐng)先的換電技術(shù)與專利；二是與主流車企之間進(jìn)行緊密的技術(shù)協(xié)同和車型適配開發(fā)合作；三是對電池的運營、維護(hù)、安全管理有豐富的經(jīng)驗；四是有多個城市長期規(guī)模化的運營實踐與能力。
三、換電模式助推新能源汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展
換電模式從一開始就緊緊圍繞新能源汽車產(chǎn)業(yè)而誕生，又在發(fā)展中相互促進(jìn)前行，助推新能源汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。歸納起來看，換電模式有四大優(yōu)勢。
1．延長電池壽命。換電模式下，動力電池在恒溫、恒濕的充電艙內(nèi)統(tǒng)一倍率集中充電，能很好地維護(hù)電池的SOH（健康度）、SOC（續(xù)駛里程）。同時，在寒區(qū)或冬季，能夠迅速給車輛提供滿電電池，不用擔(dān)心電池遇冷充不上電的問題。
2．補(bǔ)能高效。比起充電需要1～2個小時，換電全程僅需1～3分鐘，大大節(jié)省了用戶補(bǔ)能時間和等待時間。
3．提升電池安全性。在換電模式下，動力電池會回到充電艙，換電站后臺與車企打通電池包的數(shù)據(jù)，能夠及時分析電池狀態(tài)、排除電池故障，做到不觸發(fā)、提前判、快撤離的安全管理，大大降低了因為動力電池?zé)崾Э卦斐傻能囕v燃燒和安全損失。
4．“車電分離”降低消費者的購車門檻。消費者只需購買無動力車身，再根據(jù)不同的出行場景租賃不同規(guī)格和電量的動力電池，既能降低購車成本，又可以提升使用電池的靈活性。同時，車企也無需為解決消費者的續(xù)駛里程焦慮而不斷加大電池包容量，減少了成本。此外，換電也有利于電池及時報廢與回收梯次應(yīng)用，大大節(jié)約了社會成本、降低了環(huán)保風(fēng)險。
筆者認(rèn)為，換電模式將加速汽車電動化進(jìn)程，讓補(bǔ)能在不同應(yīng)用場景下“可充、可換、可升級”，變得更多元和高效、便捷、安全。通過換電，將“車電分離”從單一的金融屬性變成了物理實現(xiàn)，通過“電池銀行”實現(xiàn)電池共享和流通，也消除了消費者對電池性能衰減和電動車二手車殘值的焦慮。
筆者曾與多家車企相關(guān)負(fù)責(zé)人交流，很多人認(rèn)為，隨著動力電池逐漸成為標(biāo)準(zhǔn)化的可流通“能量塊”，接下來新能源汽車產(chǎn)業(yè)的競爭不再只是比拼動力電池的續(xù)駛里程，而是車企之間圍繞用戶打造核心競爭力，包括車身內(nèi)外設(shè)計、智能駕駛艙、網(wǎng)聯(lián)化個性化創(chuàng)新與應(yīng)用、用戶服務(wù)與體驗等。
未來無人駕駛的出現(xiàn)，將讓人們享受共享化的用車服務(wù)、電池服務(wù)，而不再需要購買車輛和電池。新能源汽車將通過智能化無人駕駛，在夜間電力波谷時段自動來到換電站換電。相關(guān)的車輛數(shù)據(jù)、電池數(shù)據(jù)、換電站數(shù)據(jù)，可通過網(wǎng)聯(lián)化得以打通。因此，在完整的用戶體驗協(xié)同鏈上，換電模式與汽車“新四化”必將深度融合。
四、換電高效助力國家“雙碳”戰(zhàn)略
有研究數(shù)據(jù)表明，汽車碳排放占我國交通領(lǐng)域碳排放80％以上，占全社會碳排放7.5％左右。2020年，汽車使用階段碳排放約7.2億噸，約占汽車碳排放的九成。傳統(tǒng)燃油車保有量大、使用化石能源，是造成使用階段碳排放高的主要因素。而換電模式與充電模式結(jié)合，能進(jìn)一步加速汽車電動化。按照新能源汽車年滲透率25％計算，每年能夠累計節(jié)能減排2億至5億噸。
1．換電模式將加快提升新能源汽車滲透率。換電模式具有補(bǔ)能高效、降低購車成本、能有效緩解充電焦慮等優(yōu)點，更易被消費者接受。預(yù)計到2030年，我國新能源汽車銷量將達(dá)到1570萬輛，“可充、可換、可升級”將成為中國新能源補(bǔ)給的主流模式。
2．換電模式的推廣將助力動力電池標(biāo)準(zhǔn)化。目前，不同車企之間動力電池包差異較大，尺寸規(guī)格不同、造型不同、BMS（通訊協(xié)議）不同、電芯電量布置不同等，導(dǎo)致每家整車廠甚至每款車的動力電池都相對獨立與封閉。中國機(jī)動車保有量已高達(dá)3.2億輛，如果每輛車的動力電池成為“標(biāo)準(zhǔn)能量塊”（電力資源載體），從封閉屬性變成開放屬性，從獨立屬性變成社會化屬性，那么中國的能源戰(zhàn)略儲備將會迎來全新格局。換電模式自從2021年被寫入政府工作報告以后，得到政府主管部門和不少地方政府的扶持與推廣。車企、能源企業(yè)、第三方運營企業(yè)等也不斷進(jìn)入這一領(lǐng)域，進(jìn)行規(guī)模化實踐。換電模式的廣泛應(yīng)用，對電池的標(biāo)準(zhǔn)化和流通性提出了“關(guān)鍵需求”。只有解決了標(biāo)準(zhǔn)化問題，才能使電池資產(chǎn)成為社會公共資產(chǎn)。目前，主流車企的新能源車型下一代平臺，已經(jīng)開始推動電池包標(biāo)準(zhǔn)化工作。比如某主流車企正推出多個品牌、十幾款車型使用統(tǒng)一電池包，電池規(guī)格與尺寸一致，打通BMS通訊協(xié)議，同一規(guī)格下有不同電量電池，便于用戶選擇使用。這種統(tǒng)一平臺、統(tǒng)一電池包的模式，讓補(bǔ)電方式更靈活。當(dāng)然，為了提升用戶體驗，還需建設(shè)與運營更多換電站，相信電池標(biāo)準(zhǔn)化將推動換電模式進(jìn)一步發(fā)展。
3．換電模式將有效推動廢舊電池回收利用。2021年，工信部印發(fā)了《“十四五”工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》，廢舊動力電池回收利用首次被寫進(jìn)國家五年發(fā)展規(guī)劃，并且提出“到2025年，建成較為完善的動力電池回收利用體系”。經(jīng)動力電池回收與梯次利用聯(lián)盟測算，2022年我國動力電池退役量為35萬噸，2027年將達(dá)到240萬噸。換電模式能夠為動力電池從源頭到拆解的“端到端”有效管理、追蹤、回收提供可行路徑，有利于環(huán)境保護(hù)，助力新能源汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
4．換電模式將推動新型儲能應(yīng)用和協(xié)同電網(wǎng)低碳化。換電站本身就是分布式儲能站。2022年6月7日，國家發(fā)改委、國家能源局發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步推動新型儲能參與電力市場和調(diào)度運用的通知》，指出要建立完善適應(yīng)儲能參與的市場機(jī)制，鼓勵新型儲能自主選擇參與電力市場。換電站作為新型儲能站，可以獨立儲能參與電力交易。只要發(fā)揮換電站的技術(shù)和運營特點，波谷儲能將協(xié)助電網(wǎng)智能化和低碳化。
綜上所述，換電模式與汽車“新四化”深度融合，將立足新能源汽車產(chǎn)業(yè)生態(tài)，高效助力國家“雙碳”戰(zhàn)略，換出一片藍(lán)天。
（作者系奧動新能源汽車科技有限公司總裁助理）
