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行家解读

黄春华:换电与“新四化”融合助力“双碳”战略

来源:中国汽车报网作者:发布时间:2022-07-18

  一、 新能源汽车推广与能源补给相辅相成

  近几年,随着新技术、新理念、新模式、新材料的发展与应用,全球产业链迎来新一代变革浪潮。汽车产业因覆盖上下游成千上万个软硬件、零部件以及自身在产业链及消费市场的影响力,成为此次变革浪潮中最为重要的产业角色之一。电动化、共享化、智能化、网联化这“新四化”,已经成为全球公认的汽车产业变革方向。

  汽车产业从消耗化石能源转向绿色低碳的电力能源;从人们拥有汽车逐步转向享受汽车共享模式下的出行服务;从传统的车内软硬件体验转向智能“驾驶舱”的科技应用;从独立的行驶工具转向与云端连接互动的数据终端。“新四化”正引导汽车转型,沿着这4个方向发展和创新。

  经过10多年的发展,中国已经成为全球最大的新能源汽车生产和消费国,在汽车“新四化”领域取得了举世瞩目的成绩。与此同时,也正在从新能源汽车制造大国,向新能源汽车制造、消费、生态服务强国迈进。

  推广新能源汽车,摆在全球各国政府、车企、能源服务商、消费者面前的首要问题是“解决新能源补给”。和其他能源相比,只有电力是来源途径广泛且获取较为便捷的能源,除了传统的煤电,还有水电、风电、热电、光电等。而且电动汽车在行驶过程中碳排放几乎为零,再加上私人电动汽车70%以上在夜间补电,能够有效减少电网负荷并起到“削峰填谷”的低碳储能功效。因此,来源多元化、相对供应量大、使用便捷、碳排放低等因素,使电力成为新能源汽车的首选能源。

  对于新能源汽车用户来说,获取便捷、高效、经济的电力能源补给尤为重要。如果能有效解决让用户补能像加油一样方便、让补能用时和等待时间更短、让车辆购买成本和能源补给成本大大低于燃油车等一系列问题,将进一步加快新能源汽车的推广。换电模式能够较好地解决这些问题,因而开始站上“风口”。

  2021年10月,工信部启动新能源汽车换电试点工作,首批11个试点城市名单出炉,换电模式在社会层面、市场层面、资本层面引发极大关注。近期,海南、重庆、长春、武汉等试点城市分别推出乘用车、商用车换电的相关配套政策,以便于更好地推广换电模式。

  根据中国汽车工业协会的统计,今年5月,我国新能源汽车销量为44.7万辆,市场渗透率达到24%;1~5月,新能源汽车销量突破200万辆,同比增长1.1倍。新能源汽车产销量的快速增长,为换电模式发展提供了坚实的基础,换电站建设也迎来发展关键期。反过来看,换电让新能源汽车补给方式更多元化,让用户使用新能源汽车更便捷,也有助于推动新能源汽车销量的增长。

  二、 换电模式已历经20年探索与实践

  所谓换电模式,就是新能源汽车采用底盘或侧向式动力电池包适配换电技术,可自动装卸,通过换电站换下虚电量的电池包,迅速换上已经充满电的电池包。简而言之,车辆的备用电池包在换电站集中充电,再通过换电机器人快速更换满电电池包,达到及时补能的效果。

  其实,中国早在20多年前就开始了换电模式的探索。2000年,电巴新能源(即奥动新能源的前身)成立,并于2005年在兰州建立了世界上第一座大巴换电站。2008年北京奥运会、2010年上海世博会、2010年广州亚运会期间,都使用过换电大巴进行人员接驳。但受到当时的电池、技术、模式等客观条件制约,只是通过这类国家重大活动进行换电项目的初步探索。2010~2015年间,国家电网、许继电气等也曾经进军过换电领域,但是都没有取得明显成果。对于各行各业来说,超前的理念、领先的技术、崭新的模式,往往需要行业发展大势与用户应用场景两者紧密结合,才能起到“天时地利人和”的效果。

  换电模式真正迎来发展契机,是2016年北汽新能源与奥动新能源合作,推出“十城千站擎天柱计划”,针对电动出租车市场开启乘用车换电模式。在区域市场内,出租车车型相对统一,出租车司机需要“多拉快跑”。如果采用传统的充电模式,补能时间太长,耽误司机拉活挣钱,再加上当时电池续驶里程普遍在200~300公里之间,空调等配置也比较耗电,司机不得不频繁补电。相比之下,换电出租车在每天的营运时间内可节省1.5~3小时的补能时间,因此受到司机的普遍欢迎。有了北京的经验,其后厦门、昆明、广州、兰州等城市出租车领域也开始规模化推广换电模式。

  正是因为有了北汽新能源的示范作用,从2018年开始,蔚来、广汽埃安、上汽乘用车、长安新能源、一汽红旗、一汽奔腾、东风日产、吉利等国内主流车企开始在部分车型上采用“动力电池底盘换电技术”。比如,蔚来汽车于2018年为其ES8车型推出换电服务,新的补能方式提供了差异化营销与服务,受到用户的认可;2020年,蔚来又推出电池租用服务(BaaS)方案,车电分离降低了消费者的初始购车门槛,并有效缓解续驶里程焦虑。与此同时,在商用车领域,徐工、上汽红岩、三一重工、华菱汽车、北汽福田等企业也开发了“动力电池背吊换电技术”的重卡车型。

  换电运营商方面,除了较早进入的奥动新能源、伯坦科技,如今宁德时代、协鑫能科等企业也开始涉足换电领域。笔者认为,换电运营企业想要做好做大,需具备四方面能力:一是拥有领先的换电技术与专利;二是与主流车企之间进行紧密的技术协同和车型适配开发合作;三是对电池的运营、维护、安全管理有丰富的经验;四是有多个城市长期规模化的运营实践与能力。

  三、 换电模式助推新能源汽车产业高质量发展

  换电模式从一开始就紧紧围绕新能源汽车产业而诞生,又在发展中相互促进前行,助推新能源汽车产业高质量发展。归纳起来看,换电模式有四大优势。

  1.延长电池寿命。换电模式下,动力电池在恒温、恒湿的充电舱内统一倍率集中充电,能很好地维护电池的SOH(健康度)、SOC(续驶里程)。同时,在寒区或冬季,能够迅速给车辆提供满电电池,不用担心电池遇冷充不上电的问题。

  2.补能高效。比起充电需要1~2个小时,换电全程仅需1~3分钟,大大节省了用户补能时间和等待时间。

  3.提升电池安全性。在换电模式下,动力电池会回到充电舱,换电站后台与车企打通电池包的数据,能够及时分析电池状态、排除电池故障,做到不触发、提前判、快撤离的安全管理,大大降低了因为动力电池热失控造成的车辆燃烧和安全损失。

  4.“车电分离”降低消费者的购车门槛。消费者只需购买无动力车身,再根据不同的出行场景租赁不同规格和电量的动力电池,既能降低购车成本,又可以提升使用电池的灵活性。同时,车企也无需为解决消费者的续驶里程焦虑而不断加大电池包容量,减少了成本。此外,换电也有利于电池及时报废与回收梯次应用,大大节约了社会成本、降低了环保风险。

  笔者认为,换电模式将加速汽车电动化进程,让补能在不同应用场景下“可充、可换、可升级”,变得更多元和高效、便捷、安全。通过换电,将“车电分离”从单一的金融属性变成了物理实现,通过“电池银行”实现电池共享和流通,也消除了消费者对电池性能衰减和电动车二手车残值的焦虑。

  笔者曾与多家车企相关负责人交流,很多人认为,随着动力电池逐渐成为标准化的可流通“能量块”,接下来新能源汽车产业的竞争不再只是比拼动力电池的续驶里程,而是车企之间围绕用户打造核心竞争力,包括车身内外设计、智能驾驶舱、网联化个性化创新与应用、用户服务与体验等。

  未来无人驾驶的出现,将让人们享受共享化的用车服务、电池服务,而不再需要购买车辆和电池。新能源汽车将通过智能化无人驾驶,在夜间电力波谷时段自动来到换电站换电。相关的车辆数据、电池数据、换电站数据,可通过网联化得以打通。因此,在完整的用户体验协同链上,换电模式与汽车“新四化”必将深度融合。

  四、 换电高效助力国家“双碳”战略

  有研究数据表明,汽车碳排放占我国交通领域碳排放80%以上,占全社会碳排放7.5%左右。2020年,汽车使用阶段碳排放约7.2亿吨,约占汽车碳排放的九成。传统燃油车保有量大、使用化石能源,是造成使用阶段碳排放高的主要因素。而换电模式与充电模式结合,能进一步加速汽车电动化。按照新能源汽车年渗透率25%计算,每年能够累计节能减排2亿至5亿吨。

  1.换电模式将加快提升新能源汽车渗透率。换电模式具有补能高效、降低购车成本、能有效缓解充电焦虑等优点,更易被消费者接受。预计到2030年,我国新能源汽车销量将达到1570万辆,“可充、可换、可升级”将成为中国新能源补给的主流模式。

  2.换电模式的推广将助力动力电池标准化。目前,不同车企之间动力电池包差异较大,尺寸规格不同、造型不同、BMS(通讯协议)不同、电芯电量布置不同等,导致每家整车厂甚至每款车的动力电池都相对独立与封闭。中国机动车保有量已高达3.2亿辆,如果每辆车的动力电池成为“标准能量块”(电力资源载体),从封闭属性变成开放属性,从独立属性变成社会化属性,那么中国的能源战略储备将会迎来全新格局。换电模式自从2021年被写入政府工作报告以后,得到政府主管部门和不少地方政府的扶持与推广。车企、能源企业、第三方运营企业等也不断进入这一领域,进行规模化实践。换电模式的广泛应用,对电池的标准化和流通性提出了“关键需求”。只有解决了标准化问题,才能使电池资产成为社会公共资产。目前,主流车企的新能源车型下一代平台,已经开始推动电池包标准化工作。比如某主流车企正推出多个品牌、十几款车型使用统一电池包,电池规格与尺寸一致,打通BMS通讯协议,同一规格下有不同电量电池,便于用户选择使用。这种统一平台、统一电池包的模式,让补电方式更灵活。当然,为了提升用户体验,还需建设与运营更多换电站,相信电池标准化将推动换电模式进一步发展。

  3.换电模式将有效推动废旧电池回收利用。2021年,工信部印发了《“十四五”工业绿色发展规划》,废旧动力电池回收利用首次被写进国家五年发展规划,并且提出“到2025年,建成较为完善的动力电池回收利用体系”。经动力电池回收与梯次利用联盟测算,2022年我国动力电池退役量为35万吨,2027年将达到240万吨。换电模式能够为动力电池从源头到拆解的“端到端”有效管理、追踪、回收提供可行路径,有利于环境保护,助力新能源汽车产业可持续发展。

  4.换电模式将推动新型储能应用和协同电网低碳化。换电站本身就是分布式储能站。2022年6月7日,国家发改委、国家能源局发布《关于进一步推动新型储能参与电力市场和调度运用的通知》,指出要建立完善适应储能参与的市场机制,鼓励新型储能自主选择参与电力市场。换电站作为新型储能站,可以独立储能参与电力交易。只要发挥换电站的技术和运营特点,波谷储能将协助电网智能化和低碳化。

  综上所述,换电模式与汽车“新四化”深度融合,将立足新能源汽车产业生态,高效助力国家“双碳”战略,换出一片蓝天。

  (作者黄春华系奥动新能源汽车科技有限公司总裁助理)

 

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