新能源换电行业市场前景及投资研究报告：被低估的换电站

中信证券研究部被低估的换电站电器智造行业新能源换电专题|2023.10.8核心观点当下新能源汽车领域超冲站的钳制显而易见，电网负荷及电池的物理特性导致实现10分钟充满电较难实现，并且基于小区电网容量判断其负荷仅支持30%车位安装充电桩，自充桩的严重不足将会导致新能源车使用便捷度急剧下降，进而使其经济性难以抵消使用上的负担，阻碍电车渗透率进一步提升。我们认为充换电一体站具备高效服务能力，可以利用本身换电机构内的动力电池作为储能减少对电网压力，在与配储超冲站相当的成本下可以实现后者两倍的服务效率。并且在未来新能源车达到一定渗透率后，充换电站一体站或可成为补能解决方案的最正确选择之一。评级强于大市(维持)丨当下对于换电站的认知偏少，换电模式的潜力并未被市场充分认知。市场当下对换电站的分析多聚焦于电网侧轻负担、用电侧省时间、运营端成本比较，除此之外我们认为换电站还具备一些使用端的优势是被低估的，主要集中于：1)单位占地面积下换电站服务能力更强，这对于城市或地皮价格较贵的地区尤为重要；2)车电分开下降低用户购置成本(可电池租用，购置税减免);3)电池灵活升级，大小容量电池随时切换，避免电池重度投资；4)提升电池利用效率，优化退役电池统一管理；5)换电站使用费并不比超冲站高，统一管理及无人化趋势使得换电站经济性更佳，相较充电站更易实现盈利；6)当新能源车保有量达到现有小区充电桩无法负荷的时候，换电站就是必然路径。历史上新能源汽车换电商业模式屡屡受挫。过去资本和产业对换电站存在一定质疑，且过往不乏失败案例(TheBetterPlace),主要是换电站存在诸多制约发展的因素。主要问题集中于：1)动力电池规格、材料、技术标准化程度低，不利于换电体系流转；2)主机厂间协议难以互通导致换电只能品牌内部流转；3)换电方式存在差异；4)换电站建设及运营成本昂扬。当下换电站制约因素正逐步减弱。首先是车企和电池供给商正在主导电池标准化进程，以降低生产成本，这将有效推动换电实施可行性。其次我们看到新能源汽车格局也在逐步集中，CR3的厂商占市场份额的47.1%,CR10厂商占市场份额的69.4%;车企内部实现标准化相对而言较为简单，以比亚迪为例，其内部也在推进动力电池标准化，将刀片电池尺寸标准锁定在960*13.5(14)*90(102)mm,将材料统一为磷酸铁锂，统一化的电池也更加适用于换电。同时无人化运营也可以大幅降低单站成本。补能将面临瓶颈，进而制约新能车发展，换电站或许是解决方案之一。在日常使用端，即使是有车位，新能源车主也时常遇到充电桩安装难的问题。这一问题归根结底来自于小区配电容量是有上限的，寻常合理的车位：桩比为3:1,也就是说仅有约30%的小区停车位能有配电容量去装配充电桩。当新能源车整体保有量超过30%后(月销量渗透率已超37.3%,23年8月),日常补能问题将会面临极大的压力，新增新能源车主或需要下班后去商业充电桩充电，这将对未来电车的使用体验提出极大挑战，进而可能影响新能源车保有量提升，而换电站或将是这一问题的终极解决方案。再探未来行业补能发展，充换电一体站或为更优解决方案。充电桩电网负荷问题已经被市场所熟知，由于大部分充电站仅可以申请到630kva的变电站，所以行业内所推崇的解决方案是超冲站配储方案甚至亏损的问题。搭载500-1000kw的储能系统需要额外数百万元投资成本。而往充换电一体站的方向发展，以蔚来三代站为例，其一座站搭配4-20根超冲桩证券研究报告实现电容量的分时利用。这种模式可以共用逆变器与储能设施，大大缩减整体建设成本。以630kva为例，理论每小时服务能力为630度电，每小时可服务8辆车(每辆车80度电),而搭配四根充电桩的充换电一体站可服务16部车(换电站12台，充电4台),整体效率是同等级超冲站的2倍以上。风险因素：政策推动低于预期；充换电利用率低于预期；新能源渗透率不及预期；电池标准化程度低于预期；行业降本低于预期。投资策略。新能源汽车产销量快速增长，根据乘联会数据，截至今年八月份销售量渗透率已达37%,将催生充换电行业加速发展。我们认为换电模式具备更加高效、对电网、土地更友好等优势，且车企端有利于降低整车售价，提升销量，未来渗透潜力较大。但同时换电站也面临标准化程度较低、体系较为封闭、投资成本较高等问题。综合考虑，预计未来5年国内新能源汽车补能市场仍将维持充电为主、换电为辅的格局。但在资本、主机厂、政策、车桩比不匹配等的推动下，换电模式在部分高端乘用车和运营类车辆的应用推广将明显加速。重点推荐受益于行业销量快速提升的换电设备提供商，建议关注瀚川智能、博众精工、山东威达、法兰泰克、科大智能等。重点公司盈利预计及投资评级简称代码收盘价评级瀚川智能688022.SH13买入博众精工688097.SH14买入资料:Wind,中信证券研究部预计注：股价为2023年9月29日收盘价电器智造行业新能源换电专题|2023.10.8投资聚焦 6投资亮点 6投资规律 7 8换电模式优势显著,未来发展初具蓝图 8换电与充电并非对立面，并不存在互斥关系 相较换电站，充电站服务效率较低，车桩比严重不足 充电理论峰值输出功率难以维持 电网负荷难以满足充电桩建设需求： 为何我们认为换电站被低估了 换电方式所带来的好处远被低估 换电站单位占地面积下服务能力更强 车电分开下降低车辆购置及使用成本 换电模式下电池灵活升级，真正解决“补能焦虑〞 车电分开优化电池利用效率，利好电池回收和梯次利用 从需求端来看：乘用车、商用车换电渗透率规律各异 当下换电站制约因素正逐步改善 历史上新能源换电商业模式屡屡受挫 如今新能源土壤已备，但资本和产业对换电站仍存质疑，主要是换电站存在诸多制约发展因素 同时我们也看到各种制约因素正逐步减弱 换电站成本正在下降 换电产业链概述 风险因素 插图目录图1:21Q4-23Q2车桩比变化图 图2:小区内充电桩电气接线图 图3:极氪超充桩宣传图 图4:充换一体站与超充站比较 图5:换电站换电模式示意图 图6:蔚来车电分开购置方案价格表 图7:蔚来灵活升级价格表 图8:特斯拉CTC底盘设计只能拆开底盘更换电芯从而导致碰撞维修成本极高 图9:2022年我国充电基础设施保有量(万台) 图10:2022年我国充电基础设施增量结构 图11:2019-2023年全国最高用电负荷(亿KW) 电器智造行业新能源换电专题|2023.10.8图12:新能源汽车分类 图13:换电模式应用场景比较 图14:“车电分开〞模式示意 图15:2022年换电重卡逐月销量(辆) 图16:2022年工信部各批次换电重卡新车申报数量及其占比(款，%) 图17:基于基本电费的TCO成本敏感性分析测算(元/kWh,万元) 图18:基于运行里程的TCO成本敏感性分析测算(km,万元) 图19:换电模式发展的历史沿革 图20:市场上主滚动力电池 图21:换电站换电示意图 图22:垂直对插式、端面式 图23:侧面对插式 图24:蔚来三代站电池仓位增加 图25:蔚来三代站高度柔性换电机构，兼容更多尺寸车型 图26:2022年新能源汽车销量占比 图27:比亚迪新能源汽车销量及市场份额 图28:蔚来一代站、二代站和三代站比较 图29:可视化远程运维平台 39图30:可视化远程运维平台 图31:换电行业产业链 图32:2022H1主要设备生产商换电业务营业收入(万元) 图33:2022年换电设备生产行业竞争状况(%) 图34:宁德时代EVOGO项目示意图 41图35:2021年中国换电运营商竞争格局(%) 图36:2021年主要企业换电站建成数量(座) 图37:2017~2026E中国新能源乘用车销量(万辆)及YoY 表格目录 8表2:充电模式与换电模式比较 8表3:部分省市十四五期间换电站规划及补贴计划 9表4:充电模式与换电模式比较 表5:2023年五一假期充电排队最久高速服务区 表6:实际输出功率与理论输出功率比较表 表7:常见超充桩规格 表8:在不同电网负荷下两种模式补能站的补能效率(车次) 表9:车电分开方案对低价车型和大容量电池车型的经济性表达更为显著 表10:电池相关问题是新能车行业消费者主要投诉问题 表19:典型充电站(32桩40KW、12桩7KW的交直流混用充电站)投资成本拆分…23表20:乘用车换电站投资成本拆分(车电不分开) 表11:乘用车与商用车运营比较 表12:近年来换电重卡政策汇总 27表13:换电重卡与燃油重卡全生命周期成本比较分析 表14:不同类型出租车收益分析 电器智造行业新能源换电专题|2023.10.8表15:2023~2026换电站需求预计 表16:动力电池常用材料 表17:主滚动力电池厂家技术发展路线 当下市场对于换电站的认知偏少，换电模式的潜力并未被市场充分认知。市场当下对换电站的分析多聚焦于电网侧轻负担、用电侧省时间、运营端成本比较，除此之外我们认为换电站还具备一些使用端的优势是被低估的，主要集中于：1)单位占地面积下换电站服务能力更强，这对于城市或地皮价格较贵的地区尤为重要；2)车电分开下降低用户购置成本(可电池租用，购置税减免);3)电池灵活升级，大小容量电池随时切换避免电池重度投资；4)提升电池利用效率，优化退役电池统一管理；5)换电站使用费并不比超冲站高，统一管理及无人化趋势使得换电站经济性更佳，相较充电站更易实现盈利；6)当新能源车保有量达到现有小区充电桩无法负荷的时候，换电站就是必然路径。过去资本和产业对换电站存在一定质疑，且过往不乏失败案例(TheBetterPlace),主要是换电站存在诸多制约发展因素。主要问题集中于：1)动力电池规格、材料、技术标准化程度低，不利于换电体系流转；2)主机厂间协议难以互通导致换电只能品牌内部流转；3)换电方式存在差异；4)换电站建设及运营成本昂扬。我们认为这些制约因素正在向好发展，首先是车企和电池供给商正在主导电池标准化进程，以降低生产成本，这将有效推动换电实施可行性。其次我们看到新能源汽车格局也在逐步集中，CR3的厂商占市场份额的47.1%,CR10厂商占市场份额的69.4%;车企内部实现标准化相对而言较为简单，以比亚迪为例，其内部也在推进动力电池标准化，将刀片电池尺寸标准锁定在960*13.5(14)*90(102)mm,将材料统一为磷酸铁锂，统一化的电池也更加适用于换电。同时换电站本身也在逐步发展，以蔚来三代换电站为例，其可以兼容更多车型及尺寸，无人化运营也可以大幅降低单站成本。市场及产业不乏对于换电的质疑，例如过去BetterPlace布局的换电就以失败告终，为什么现在换电就又可以了?我们认为商业理念及布局时点对于一个企业的成功与否同样至关重要。我们剖析了BetterPlace的案例，他们的初心则是在与燃油去比较经济性，当油价100美金时采用电动车换电模式，既保存了电车的高经济性又同时保存了燃油的便利性。所以TheBetterPlace的换电站规模极其巨大，占地面积约等于一座加油站，这也导致了换电站投入极高，同时他们的车型也仅仅支持换电并不支持充电。在十几年前新能源车保有量较低的状况下，如此重资产投入导致了模式失败。而如今的换电站则是分体式的，占地面积约3-4个车位，灵活易部署，同时分布于城市各个角落及交通枢纽，投资较少且用户换电更加简易。我们认为更关键的因素是TheBetterPlace时期新能源车渗透率不足1%,而我国现今的新能源车月度销量渗透率已达37.3%且屡创新高(23年8月，乘联会数据),来自于新能源车补能端的需求土壤已来。并且新能源车高渗透率也带了车桩比的不匹配，据我们测算，如今我国车桩比已经从6.55一路攀升到7.54,从而导致充电设施抢位问题愈发严重，特别高峰时期与节假日使得新能源车长途出行变得极为困难。我们认为仅靠超级快充是无法完美解决这一问题的，主要问题集中于：1)电网负荷无法满足突发的充电需求；2)超冲桩分流严重，充电功率会被接入车辆增加而分流进而难以达到理论充电效能；3)汽车充电输入功率存在一定限制，产品宣传的寻常为最高充电功率而这一功率寻常状态下难以维持，导致即使理想环境下(电网无分流)也难以实现持续高速充电。这些问题导致在不久的将来随着新能源渗透率进一步提升的状况下，长途充电难题会进一步凸显。而在日常使用端，即使是有车位，新能源车主也时常遇到充电桩安装难的问题。这一问题归根结底是来自于小区配电容量是有上限的，寻常合理的车位：桩比为3:1,也就是说仅有约30%的小区停车位能有配电容量去装配充电桩。当新能源车整体保有量超过30%后(月销量渗透率已超30%),日常补能问题将会面临极大的压力，新增新能源车主或需要下班后去商业充电桩充电，这将对未来电车使用体验提出极大挑战，进而可能影响新能源车保有量提升。而换电是解决这一问题的终极方案。充电是把车开过去充满，而换电的规律是预先准备数十块电池在站内充满，当车辆需要补能时直接把空电电池替换为满电电池。这样做的好处是用户所付出的时间成本仅为换电这一步骤(3-5分钟),而不需要等待电池充满(约1小时),这也是当新能源车保有量达到一定比例后所需要经历的必然之路。刚刚仅提到了补能优势，除此之外换电所带来的灵活性是充电难以比较的。通过换电模式用户可以选择日常小电池，长途更换大电池来减少车辆电池端投入成本；车载电池可以始终保持一个健康的水平，由于处于流通换电体系中，用户就不必为电池衰减而买单等；同时换电站中的电池在充电时可以保持稳定的功率并且处于恒温恒湿的环境下，这样更利于电池寿命。再探未来行业补能发展，充电桩电网负荷问题已经被市场所熟知。由于大部分充电站仅可以申请到630kva的变电站，所以行业内所推崇的解决方案是超冲站配储方案，但是这一方案面临成本高，无盈利甚至亏损的问题。搭载500-1000kw的储能系统需要额外数百万元投资成本。而换电站所配套的动力电池本身就是储能，所以我们看到了现在越来越多的换电站正往充换电一体站的方向发展，以蔚来三代站为例，其一座站搭配4-20根超冲桩实现电容量的分时利用。这种模式可以共用逆变器与储能设施，大大缩减整体建设成本。以630kva为例，理论每小时服务能力为630度电，每小时可服务8辆车(每辆车80度电),而搭配四根充电桩的充换电一体站可服务16部车(换电站12台，充电4台),整体效率是同等级超冲站的2倍以上。所以我们认为未来行业补能方式可能会逐步向充换电一体站发展。超冲站的钳制显而易见，电网负荷及电池的物理特性导致实现10分钟充满较难实现，并且小区电网负荷通常仅支持30%车位安装充电桩，自充桩的严重不足将会导致新能源车使用便捷度急剧下降，进而使其经济性难以抵消使用上的负担，从而阻碍渗透率进一步提升。我们认为充换电一体站具备高效服务能力，可以利用本身换电机构内的动力电池作为储能减少对电网压力，在与配储超冲站相当的成本下可以实现后者两倍的服务效率。并且在未来新能源车达到一定渗透率后，充换电站一体站似乎成为补能解决方案的最正确选择。新能源汽车产销量快速增长。根据乘联会数据，截至今年八月份销售量渗透率已达37%,预计将催生充换电行业加速发展。我们认为换电模式具备更加高效、对电网、土地更友好等优势，且对于车企端有利于降低整车售价从而提升销量，所以我们认为未来换电模式渗透潜力较大。但同时换电站也面临标准化程度较低、体系较为封闭、投资成本较高等问题。综合考虑，预计未来5年国内新能源汽车补能市场仍将维持充电为主、换电为辅的格局。但在资本、主机厂、政策、车桩比不匹配等推动下，换电模式在部分高端乘用车和运营类车辆的应用推广将望明显加速。重点推荐受益于行业销量快速提升的换电设备提供商，建议关注瀚川智能、博众精工、山东威达、法兰泰克、科大智能等。换电模式优势显著,未来发展初具蓝图电动车补能新场景，换电站蓝海待开拓。换电模式，指通过集中型充电站对大量电池集中存储、充电、统一配送，并在换电站内对电动汽车进行电池更换服务。依照地点的不同，可分为充换电模式与集中充电统一配送模式，充换电模式是当前市场普遍采用的方式，即由换电站同时负责电池充电和电池更换；依照换电方式的不同，可分为底盘换电、侧方换电、分箱换电等。随着换电技术不断成熟，底盘换电的电池性能、换电流程及换电时长优势更为突出，或成为市场主流模式。表1:换电各模式比较底盘换电分箱换电侧方换电电池隐蔽性好差较好电池密封性好差较好换电设备成本高低较高换电自动化全自动半自动半自动操作工艺标准化易实现不易实现不易实现插接件安全风险低高较低换电时长(去除辅助时间)<5分钟5~10分钟5~10分钟应用厂商北汽、蔚来、特斯拉力帆盼达浙江时空换电模式优势显著,未来发展蓝图初具。1)换电对于补能时长的缩短作用尤为显著,相较充电模式最高可俭约10小时左右；2)换电对电池损伤较小，电池寿命相对较长；3)可通过“车电分开〞模式降低用户购车成本；4)对电网负荷压力较小，且可通过V2G方案形成强大的削峰填谷能力。V2G利用电动汽车的电池作为电网和可再生能源的缓冲，车辆亏电时由电网补给能量，电网短时缺口时由电力富裕的电动汽车主动向电网补能。中国汽车工程学会预计，2030年中国电动汽车全年用电需求将达7454亿千瓦时，占社会总需求的6-7%;充电功率1.94亿千瓦时，占电网负荷的11~12%,可形成强大的调峰调频能力。表2:充电模式与换电模式比较运营端投资成本150~400万1~100万约补能时长<5分钟0.5~2小时6~10小时补能地点公共换电站公共充电站私人住宅为主补能方式更换电池个人自主/充电站个人自主/充电站电池寿命较长显著缩短较短对电网影响影响较弱，且具有削峰填谷作用影响较大影响一般消费端销售价格蔚来：0.42元/公里北汽：0.34元/公里北京：0.25~0.28元/公里上海：<0.25元/公里消费体验①快速补充能源②灵活调理电池搭载③“车电分开〞模式降低用户购车成本①快速补充能源②对电池损伤较大①对电池损伤较小②充电时间过长市场现状标准化程度暂时较低较高较高 代表企业协鑫、蔚来、奥动新能源等特锐德、国家电网等特斯拉、国家电网等目前保有量≥1000座≥100万座≥7万座资料：中国充电联盟《我国新能源汽车产业充换电模式的比较分析》,华经产业研究院，中信证券研究部顶层设计推动换电发展，政策补贴力度较强。1)从规划上看，近年国家政策渐渐倾向换电模式，自2019年起，国家相关机构相继发布多项政策勉励开展换电模式应用。具体来看，各省市十四五期间着力发展换电行业，其中XX、四川等省规划建设数量领先，计划十四五期间建设换电站分别超500座。2)从补贴上看，换电站补贴计划分为建设补贴与运营补贴两种。从建设补贴来看，换电站补贴额度大多在150~400元/千瓦，其中乘用车换电站单站补贴金额在50万~75万元，中重型换电站单站补贴金额在50~100万元。从运营补贴来看，其依照实际充电量给予0.1~0.2元/千瓦时的补贴奖励。此外，北京市补贴力度领跑全国，在建设与运营补贴之外，按年度考核结果分段给予额外补贴，有效鼓舞换电站长期可持续经营。内容换电站规划(座)补贴计划到2025年，建设改造充换电站500座200每千瓦300元进行补贴XX《XX省“十四五〞新能源汽车产业发到2025年累计建成换电站500座用电执行大工业电价 (电压等级不满1千伏的，参照1-10千伏电度电价水平执行),2025年底前，免收容量电费白皮书》十四五〞将实现充电桩、换电站、加氢站建设并行发展对通用型换电站，千瓦补贴上限600元；对于非通用型换电站，千瓦补贴上限300元基础设施建设行动方案(2020~2022100座换电站7KW以下补贴标准0.4元W,7KW补贴标准0.5元W。电器智造行业新能源换电专题|2023.10.8车换电模式应用试点实施方案(征求意见稿)》到2024年，全市累计推广新能源换电汽车3万辆以上，建设换电站500座以上交流150元/千瓦；直不超过500万元0.1元/千瓦时、0.15元/千瓦时及0.2元/千瓦时补贴《重庆市新能源汽车换电模式应用试到2023年，计划在全市建成换电站200座以上对出租换电站，给予400元/千瓦的建设补贴，单站补贴不超过50万元；对中重型卡车换电站，给予400元/千瓦的建设补贴单站补贴不超过80万元武汉《武汉市新能源汽车换电模式应用试点实施方案(20222022年底，累计建成换电站50座；2023年底，累计建成换电站100座换电站设备实际投资广州《广州市智能与新能源汽车创新发展“十四五〞规划》到2025年换电站达到400个依照2000元/千瓦的标准补贴，单站平均每工位补贴上限小时数为3000小时安徽《安徽省“十四五〞汽车产业高质量发到2025年，建成换电站180座公共充换电设施依实际充电量给予0.6元/千瓦时的奖励河南《关于进一步加快新能源汽车产业发展的指导看法》到2025年，建成集中式充(换)电站5000座以上山东到2025年建成充展若干措换电站8000座资料:各省、市人民政府官网，成都市经济和信息化局、重庆市经济和信息化委员会官网，广州市、安徽省官网，中信证券研究部换电与充电并非对立面，并不存在互斥关系未来伴随超高压快充及固态电池等新技术的发展，换电站行业是否仅是当下产业过渡方案?我们认为长期来看换电将与充电并行，甚至渗透率或有可能超越充电。即便不考虑当下极速快充(XFC)及新型电池技术所面临的技术难点(电网负荷、峰值功率难维持等),即便实现了所谓的“10分钟满电〞,也仅达到了当下换电站30-40%的补能速率(据飞凡汽并且换电站可以实现电价套利、车电分开(有利减轻购车端成本压力)、灵活租用、单位占地面积下服务能力更强等特点，我们认为最悲观预期下换电至少为与超高压快充平行的表4:充电模式与换电模式比较运营端投资成本150~400万1~100万产品比较补能时长<5分钟0.5~2小时6~10小时补能地点公共换电站公共充电站私人住宅为主补能方式更换电池个人自主/充电站个人自主/充电站和声明电池寿命较长显著缩短较短对电网影响影响较弱，且具有削峰填谷作用影响较大影响一般消费端销售价格蔚来：0.32元/公里北汽：0.34元/公里北京：0.25~0.28元/公里上海：<0.25元/公里消费体验①快速补充能源②灵活调理电池搭载③“车电分开〞模式降低用户购车成本①快速补充能源②对电池损伤较大①对电池损伤较小②充电时间过长市场现状标准化程度代表企业暂时较低较高较高协鑫、蔚来、奥动新能源等特锐德、国家电网等目前保有量≥1000座≥100万座≥7万座资料：中国充电联盟《我国新能源汽车产业充换电模式的比较分析》,华经产业研究院，中信证券研究部但当下充电站仍面临一些问题亟待解决。相较换电站，充电站服务效率较低，车桩比严重不足公共充电站基础设施建设不足，增速显著落后于新能源汽车增速，车桩比仍处高位。根据公安部数据，截至2023年其次季度，我国新能源汽车保有量达1620万辆，呈高速增长状态。同时，我国公共充电基础设施累计数量达到215万台。假设所有新能源汽车都有在公共充电桩充电的需求，平均1座公共充电桩就需要服务7.54台新能源汽车。统计自2021年第四季度以来的车桩比可以发现，自2022年其次季度以来，车桩比持续上升，从6.55一路攀升到7.54。这导致充电设施抢位问题愈发严重，特别高峰时期与节假日。资料:Choice金融终端、中信证券研究部现阶段离工信部“2025年实现车桩比2:1,2030年实现车桩比1:1〞(《关于组织开展公告领域车辆全面电动化先行区试点工作的通知》)的要求仍有不小差距。根据公安部数据，截至2022年年底，我国充电桩数量达到520万台(包括私人充电设施),车桩比达到2.52:1。充电桩数量需要达到655万台才能实现车桩比2:1,达到1310台才能实现车桩比1:1,对应在现有基础上分别增加135万台和790万台，仍旧有十分大的差距。当前充电桩的规划建设和新能源汽车的使用存在空间上和结构上的不匹配，一方面充电难的状况时有发生，另一方面充电桩利用率却较低；充电桩盈利空间不足，充电桩制造商难以开展差异化竞争，充电桩建设成本受到地段位置的制约，获利空间有限；充电桩还存在 “进小区难〞的痛点：小区的变压器容量有限、存在一定安全隐患、高功率充电桩加大电网负荷、加剧居民区用电三相不平衡等诸多问题。以一座中等规模小区举例，假设一座中等规模小区的变压器额定功率为1250kVA,6座支流快充200kW的充电桩同时充电就将导致变压器过载。考虑到居民还有日常用电的需求，小区内能承载的充电桩数量十分有限。以上建设难点制约了充电桩的大规模扩张，使得车桩比始终难以显著提高。资料：《基于储能的电动汽车充电站协调控制策略研究及系统设计》(吴铭)、中信证券研究部新能源汽车单次充电时间长，用户排队时间久，服务效率低下。据中国电动汽车充电基础设施促进联盟及能链智电联合发布的《2022中国电动汽车用户充电行为白皮书》显示，新能源汽车用户平均单次充电时长49.3分钟，日充电1.4次，意味着用户平均每天充电69分钟。这意味着大量的用户需要等待数个小时才能用上电，服务效率低。4月29日，百度地图发布五一假期首日服务区充电站排队大数据。数据显示，雅安市雅西高速石棉服务区(西昌方向)和台州市临海服务区(台州方向)充电排队等待时间最久，达到了2.7个小时。排队时间超过两个小时的服务区总共有六个。长时间的排队会浪费用户的时间，影响新能车渗透率的提高。表5:2023年五一假期充电排队最久高速服务区排名服务区充电时间(小时)1雅安市雅西高速石棉服务区(西昌方向)2台州市临海服务区(台州方向)3临汾市京昆高速霍州服务区(北京方向)4淮安市京沪高速六洞服务区(北京方向)5保定市京港澳高速望都服务区(港澳方向)6瞻洲市洋浦服务区(东区)7临沂市长深高速马路林沐服务区(深圳方向)8韶关市乐广高速樟市停车区(北行)9盐城市沈海高速滨海服务区(沈阳方向)10惠州市广河高速服务区(河源方向)1.5资料:百度地图、中信证券研究部充电理论峰值输出功率难以维持和声明充电桩难以维持理论输出峰值。河南省计量科学研究院发现，以一台额定功率为60kW的新能源汽车为例，改变交流输入功率，随着交流输入功率增大，转换能效会随着提高，但是都要小于理论输出功率，达不到100%。表6:实际输出功率与理论输出功率比较表输出电压(V)输出电流(A)交流输入功率(kW)直流输出功率(kW)转换能效(%)资料:《直流充电桩充电能效的测量不确定度的评定》(高翔)、中信证券研究部输出功率曲线不稳定，浮现出先缓慢上升后迅速下降的结果。以比亚迪汉EV为例，懂车帝通过实际测评发现，新能源汽车在充电过程中的输出功率会先缓慢上升接近110kW;当电量达到50%时，输出功率会大幅度下降至22kW,直到电池充满。在整个充电过程中，峰值功率维持的时间不足充电时间的一半，导致新能车实际补能时间远超理论值。资料:懂车帝微信公众号、中信证券研究部充电桩的输出功率达不到额定功率有以下几个方面的原因：1.电网不稳定会造成输出功率不稳定。由于电网负载不均匀和瞬间负荷变化，充电时可能会出现电网电压波动和电压瞬间波动的现象，这种现象会影响电动汽车的充电速度，也会在一定程度上损伤电池。随着充电站的普及，电网负荷承压，电网负载波动加剧。2.电池过热会降低输电功率。充电桩在给新能源汽车充电的过程中会产生大量的热量，电池的散热不好时，会提高电池的温度。当电池温度超过一定阈值时，就会降低输电功率，并给电池带来损害。3.新能源汽车在充电的时候会产生能量损耗。充电桩在给汽车充电时会给导线、电池等带来热损耗，这部分热损耗会使得充电桩的实际输出功率相较于理论值降低。4.充电桩的老化和损坏也会使得输出功率降低。充电桩的老化和损坏会使得无法以正常功率为新能源汽车供电，使得输出功率不及额定功率。充电电网不稳定充电电网不稳定理论峰值输出功率难以维持充电桩老化损坏能量损耗电池过热资料：中信证券研究部绘制电网负荷难以满足充电桩建设需求：大量充电站会对电网形成巨大的压力，现有电网容量难以满足充电桩建设需求。以上海市为例，截至2022年年底，上海市新能源汽车保有量已经达到94.5万辆。假设以直流快充200kW的功率规格计算，当上海市的新能源汽车同时充电时，输出功率可达到18900万kW。据上海电网预计，上海电网最高负荷约为3500万kW,需求与实际负荷差距为5.9倍。当上海市的新能源汽车同时以最低功率规格充电时，可以达到整个上海市电网最高负荷的540%。广西大学张晨宇利用数学模型对新能源汽车充电负荷对电网负荷的影响进行了更为确切的预计。团队以义乌市为研究对象，预计结果显示，电网负荷受充电负荷因素的影响十分巨大，冬季负荷受充电影响最大，其峰值普遍在夜间。夏天受天气影响，用电负荷峰值在午间。电网负荷很大程度上受新能源汽车充电影响。电器智造行业新能源换电专题|2023.10.8图4:义乌市冬季典型日充电设施接入电网负荷图5:义乌市夏季典型日充电设施接入电网负荷现有电网负荷下，则更加难以支撑大规模超充站建设。目前极氪推出了支持800kW功率的超快充桩，是目前单枪峰值功率最高的充电桩。然而，一座1250kVA的变压器仅能承载1台800kW超充桩充电，一座2000kVA的变压器也只能承载2台800kW超充桩充电。当大规模使用超充桩时，会使得电网系统崩溃。因此，超充桩寻常需要协同储能设表7:常见超充桩规格超充桩最高功率极氪V3超充桩蔚来超快充桩小鹏S4超快充桩保时捷800V超充桩特斯拉V3快充桩图3:极氪超充桩宣传图图3:极氪超充桩宣传图ZEEKR极充V3单枪峰值功率全球第一进化新一免换电站与充电站并不相斥，换电站正朝向补能站方式发展(换电+充电)。换电站与充电站成本大头无一例外都是配电测设备成本(占比超30%),这种“充换电一体站〞的模式可以在成本没有明显抬升的状况下在单位占地面积下提供更高的服务能力，蔚来三代换电站可搭配4-20根超冲桩。以电网负荷为630kva的标准充电条件为例，假设为10个车位的面积布局8根超冲桩与蔚来换电站+4根超冲桩的配置相比。采用8根超冲桩的充电站可以在满容量下充满8部80度电池的新能源车；而充换电一体站中的换电站按5分钟服务一台车可服务12车次，其中4根超冲桩可为4部车补能，总服务车辆为16辆。总结来看，充换电一体站可以在一致占比面积下达到超冲站效率的1.6-2倍以上的满负荷服务表8:在不同电网负荷下两种模式补能站的补能效率(车次)电网负荷82资料：蔚来官网、中信证券研究部换电站本身就是储能设备，而且充换电一体站拥有更低的成本。换电站具有储能性质。换电站可以协同电网调峰，在用电波谷的时候给电池充电，在用电波峰的时候提供换电，可以有效调理电力平衡，降低电网压力。同时，充换电一体站可以通过共用变压器的方式降低成本。在白天充换电需求高峰的时候，提供充电和换电服务，此时变压器服务充电桩。当晚上充换电需求低谷的时候，给电池充电，此时变压器服务换电站。充换电一体站可以很好利用充电桩和换电站的特点，最大限度利用变压器，在不造成电网负荷压力的同时实现更低的成本。为何我们认为换电站被低估了换电方式所带来的好处远被低估当下换电模式的潜力并未被市场充分认知。市场当下对换电站的分析多聚焦于电网侧电器智造行业新能源换电专题|2023.10.8轻负担、用电侧省时间、运营端成本比较，除此之外我们还希望花一些篇幅剖析换电站被低估的方面，我们总结了以下八点：1)单位占地面积下换电站服务能力更强；2)车电分开下降低购置成本，电池升级灵活性强；3)换电模式下电池灵活升级，真正解决“补能焦虑〞;4)提升电池利用效率，优化退役电池统一管理；5)充电模式对电网要求高，换电模式对电网更加友好；6)当新能源车保有量达到现有小区充电桩无法负荷的时候，换电站就是必然路径，7)换电单站投资成本较高，但运维降本空间较大。换电站单位占地面积下服务能力更强换电在运营类乘用车和商用重卡车上都具有优势。公用营运车辆和商用车对营运成本敏感，而且具有高频、快速的补电需求，因此换电模式比充电模式更加适用。通过无人值守、聪慧充电、电池标淮化、绿电交易、移动电源等优化策略，重卡场景的换电站可以实现挖掘运营收益价值的最大化。相较于充电站，换电站在服务效率方面具有显著优势。换电站的换电流程主要分为五步。以蔚来第三代换电站为例，首先需要用户通过智能导航寻觅到换电站，到站后识别车牌，通过后用户将汽车驶入换电站进行换电，换电完成后进行车辆自检，自检完毕之后即可驶出换电站结算订单。据蔚来公司官方数据显示，蔚来第三代换电站给新能源汽车换电仅需3分钟，整个流程仅需5分钟。同时，第三代换电站的电池储存数量达到了21块，可以短时间内服务多辆新能源汽车，有效解决了新能源汽车充电慢、充电难的问题，大幅图5:换电站换电模式示意图智能导航到站识别车牌驶入换电站进行换电驶出换电站结算完成换电车辆自检资料：中信证券研究部绘制换电站补能效率高，电池损耗小、空问占用少，无需担忧电池衰减。换电在补能效率上具有显著优势，目前最慢换电模式下换电时间低于五分钟，快于所有慢充、快充(以特斯拉Model3为例，在440V下需要36分钟充满电池)。换电电池更换后将集中收集，在恒温恒湿条件下小功率慢充，有助于延缓电池寿命衰减，延长使用寿命。不占用充电车位的特性也极大提升了换电模式的补能效率，考虑排队时间、补能时间，换电模式的便利性可与传统车加油站等量齐观。且电池始终处于流通状态，用户无需承受电池损耗。面积的充电站最多可容纳四台充电桩同时给四辆汽车补能。假设一座充电站有630kVA的电网负荷，一辆车补能60度电，那么一个小时内一座充电站最多给630/60≈6辆车补能，此时每台充电桩的功率大约是158kW。而一座换电站由于电池事先充满了电，每五分钟就可以完成一次换电，一个小时之内就能够给12辆车补能。在一致的占比面积下，换电站的补能车电分开下降低车辆购置及使用成本换电模式下所衍生的“车电分开〞可显著降低购车门槛。在换电模式加持下，新能源车购置可提供“车电分开〞模式，即为用户提供“买车不买电池〞的购车服务，以蔚来车电分开的BASS方案为例，单独出售不包含电池的车辆(比原车价低7-12.8万),动力电池则通过租赁的方式从蔚来获得，价格为每月980元(75kWh电池)和1680元(100kWh电池)。此类方案在低价车型经济性表达尤为明显，以飞凡F7为例，配备77kWh电池的进阶版售价为22.99万，如若选择租电方案新用户购车总价仅为14.8万元。车电分开选择蔚来电池租用服务长续航电池包，车价立减128,000元。BaaS定价标准续航电池包(75kWh)长续航电池包(100kWh)车价立减70,000元128,000元月租价格980元/月1,680/元/月75kW100kW75kW100kW75kW100kW资料：蔚来汽车官网表9:车电分开方案对低价车型和大容量电池车型的经济性表达更为显著车型类别价格(万元)车电分开前车电分开后成本降低比例北京EU5Plus轿车蔚来ET5(100度)莳来ET5(75度)轿车轿车蔚来ES8(100度)蔚来ES8(75度)飞凡F7轿车小鹏G3电池并非越大越好，而是要灵活，电池灵活升级有助于减少用户一次性成本投入，最大化电池使用效率。电池容量是用户购车时的考虑重点，但小容积电池与大容积电池寻常价差较大，以蔚来为例，75度电池与100度电池差价达5.8万元。对于部分城市通勤为主的用户而言，75度电池即可满足绝大多数日常需求，但难以满足偶发性的长途旅行。假如为了偶发性需求而选择购置100度电池除了要多付5.8万元外，也是对能源与资源的浪费，“是否要为了以后的一次西藏之行而在用车第一日就付出较大成本买大容量电池?〞换电模式可提供灵活升级服务，还是以蔚来举例，用户可购置小容量电池版本满足日常通勤需求，假如有长途出行需求可以选择日租50元/天或880元/月方案灵活升级至100度甚至150度电池。简而言之，“日长小电池、长途出行大电池，花最少的钱、跑最远的路〞就是换电模式为汽车的赋能让电池回归能源属性。升级价格标准续航电池包(70/75kWh)→长续航电池包(100kWh)服务按年升级按月升级按日升级周期(天)366311费用(元)9,80088050**日租基准价50元/天，31天封顶880元*按日升级费用不包含取电、还电所产生的换电费用资料:蔚来公司公告换电模式下车辆始终可以更新最新电池技术。电池技术的快速迭代也是制约消费者购买新能源车的因素之一，而换电模式下可以始终保持车辆沿用最新电池技术。以蔚来推出的首款车型es8为例，最初搭载70kWh电池版本续航为415KM,而后蔚来推出新一代75kWh三元磷酸锂电池，老版本用户可以直接在换电站换取新版本电池进而升级续航至450km。预计今年底蔚来还会推出150kWh电池包，届时即使2017年上市的初代ES8也电器智造行业新能源换电专题|2023.10.8可以实现续航里程超800KM。这也是换电模式下汽车可升级的表达之一，由此换电模式可以完全消去消费者对于新能车电池技术快速迭代所担忧的购置需求后置的问题。新能源购置税减免新政下，换电车型税收优惠政策更优。2023年6月19税务总局及工业和信息化部联合发布《关于延续和优化新能源汽车车辆购置税减免政策的公告》。总结来看，2024-2025年新购新能源汽车继续免征车辆购置税额不超3万元(开票价33.9万以内免征购置税);2026-2027年新购新能源汽车减半征收车辆购置税，单车减税额不超过1.5万元(开票价16.95万以内免税)。其中，采用“车电分开〞购置方案的新能源车电池价格不计入计税基价，换电车辆税收经济性凸显。以指导价为48.6万的蔚来100度电ET7为例，采用电池租赁后车价为35.8万，如明年购买相较非换电车型可减免1.3万元购置税。换电模式下电池灵活升级，真正解决“补能焦虑〞电车“里程焦虑〞的本质是“补能焦虑〞。如今新能源车续航里程普遍在500KM以上甚至超过部分燃油车，但续航焦虑确始终存在。我们认为“续航焦虑〞的本质为对补能的不确定性而产生的焦虑。我们认为这种不确定性主要来自；1)充电桩的不确定性；油车占位、坏桩概率、补能时间等；2)补能便利度的不确定性：能否找到充电桩、充电速度。总结来看电车“补能焦虑〞的本质是充电设施易用性和密度及补能速度存在不确定性。换电站或许是“补能焦虑〞的终极解决方案。燃油车没有里程焦虑的根源在于加油站的补能时间与成功补能具备较高的确定性。换电站与加油站类似补能时间具备高确定性、不存在占位问题。一旦换电站大面积铺开，则补能便利性接近燃油车，并且不会对电网产生巨大负荷。从运营成本上来说换电站甚至更优，燃油作为一种“中心化〞资源油料需要油罐运输，这就导致了巨大的能源浪费；而电力作为一种“去中心化〞资源既保存了加油站的便利性及补能速度，又具备充电桩一样的去中心化能源，我们认为换电站或许是补能的终极解决方案。车电分开优化电池利用效率，利好电池回收和梯次利用电池问题始终是影响新能车用户购买决策的关键因素。根据中国消费者协会公布的《2021年全国消协组织受理投诉状况分析》,新能车消费者主要投诉问题前三分别为：1.安全问题如行驶中断电、自燃、自动驾驶失灵等；2.电池质量问题；3.续航里程缩水。电池作为新能源汽车最为核心部件也是影响消费者购车的关键因素，大多数起火自燃等事件与电池健康状态及电芯老化不无关系，也是阻碍新能源车发展的主要障碍之一。表10:电池相关问题是新能车行业消费者主要投诉问题2345价格变动惹争议，消费者刚签完合同还未提车，所购买车型就降价，或者推出同价但性能配置更高的产品，导致消费者不满7配套的售后服务体系、维修网点、维修技工等不能满足高速增长的新能源汽车需要，影响了消费者的使用体验和售后满意度 8汽车数据的存储、提供等同题引发广泛关注。随着新能源汽车渐渐智能化，相关数据由厂家垄断、拒绝提供，发生争议 资料：中国消费者协会，中信证券研究部CTB、CTC电池车身架构技术提供高性能，但维护及易修复性较低。在电池技术发展的当下愈多车型逐步采用CTB、CTC等电池方案，通过将车身、电池、底盘融为一体的方案提升电池包能量密度和车身轻量化水平，这种方案可以减少电池包厚度，从而减轻电池包对车内垂直空间的挤压，缺点是车身与电池组一体化在碰撞或电池包受损或更换维修时较为繁杂，只能拆开底盘更换电芯，从而推高碰撞维修成本。资料:懂车帝微信公众号，中信证券研究部换电模式的电池包安全性、维护及可维修性相较CTB、CTC等车身架构方案更优。新能车自燃多来自于电气线路短路和电池包受损，车身一体化电池方案较难做到对电池包高频维护保养；而对于换电模式来说，每一次换电都是电池包的自检，有效消除电芯安全隐患。以蔚来的充换电站充电系统为例，其充电设备和供电设备已经能完成充电过程和供电状况的实时监视；换电的每一次补能都是对电池的一次检测保养，除了电池包外壳受损的问题，电池包内部电芯状况也可以实时监测预防电芯潜在风险。充电模式对电网要求高，换电更加电网友好充电桩增压配电网络，超充大规模落地存在瓶颈。充电桩的功率提升和大规模应用给配电网带来了更大的压力，进而引发了一系列电网问题，影响了800V超充的大规模落地：1)国网经济技术研究院研究显示，电动车充电高峰与居民日常用电高峰重合度高达85%,充电桩的功率提升和数量扩张会进一步加剧电网在用电高峰的压力，电网付出额外成本以满足用电高峰的短时间、大幅度用电会导致其资源峰谷时的闲置成本增大、设备使用率降低；2)充电桩充电的瞬时功率较大，会引起电压偏移，影响电能质量，若严重到电压越限甚至会引发配电安全事故。800V超充造成的电压偏移相比于普通充电桩更加严重，可能危害配电网的安全运行；3)据中国电动汽车充电基础设施促进联盟及能链智电联合发布的《2022年中国电动汽车用户充电行为白皮书》,截至2022年底，我国约66%的充电桩是私人充电桩，75%的充电桩增量来自私人充电桩，导致了充电桩分布不均匀，加大了电网管理调控的难度。图9:2022年我国充电基础设施保有量(万台)图10:2022年我国充电基础设施增量结构■私人充电桩■公共充电桩资料:《2022年中国电动汽车用户充电行为白皮书》(中国电动汽车充电基础设施促进联盟、能链智电),中信证券研究部■私人充电桩■公共充电桩资料：《2022年中国电动汽车用户充电行为白皮书》(中国电动汽车充电基础设施促进联盟、能链智电),中信证券研究部小区电力总容量有限，充电车位数量上限难以突破。目前诸多小区由于从前并未进行相关规划，电力总体容量不足，无法在不影响居民正常生活的同时提供足量的充电车位。这一问题归根结底是来自于小区配电容量是有上限的，寻常合理的车位：桩比为3:1,也就是说仅有约30%的小区停车位能有配电容量去装配充电桩。当新能源车整体保有量超过30%后(月销量渗透率已超30%),日常补能问题将会面临很大的压力，新增新能源车主或需要下班后去商业充电桩充电，这将对未来电车使用体验提出极大挑战，进而可能影响新能源车保有量提升。充电车位不足问题根源来自小区本身，进行改造成本大、困难重重，极大制约了充电桩的终端大规模落地应用。换电模式充换电时间可控，可减轻电网负荷并协助其调峰调频。充电桩对电网形成的高压力很大程度来自于使用者的无序充电，而换电模式充电时间可控、用电负荷均衡。换电站可以响应电网调度，在用电负荷较小时(如夜晚)对电池集中充电并在用电高峰期直接向居民提供充满电的电池，不仅减轻了电网压力，还可以协助其削峰填谷。根据蔚来汽车公告，截至2022年8月，蔚来在全国的1067座换电站中已有575座换电站参与错峰充电，比例接近六成，谷时用电比例由12%提升至20%,30天内转移高峰期用电量达410万度，将无序充电变为有序可控充电，避开居民用电高峰期，极大缓解了电网的压力。据蔚来公告，目前蔚来换电站已经开始参与浙江电网调峰，成为国内首家接入到国家电网调节虚拟电厂的车企。近年全国多地用电负荷激增，根据国家电力调度控制中心统计，2022年全国电网统调最高用电负荷已达12.9亿KW,同比+6.3%,中国电力企业联合会预计2023年全国最大电力负荷可能超过13.7亿KW,在未来用电高峰期负荷越来越大的趋势下，换电站作为虚拟电厂协助调峰调频的价值将愈发凸显。电器智造行业新能源换电专题|2023.10.8资料：国家,北极星火力发电网，国家电力调度控制中心，中国电力企业联合会，中信证券研究部拥有储能功能的换电站可以协助调频，为电力系统安全运行护航。换电站可以在电网频率出现偏差时接入电网调度中心参与电网调频，确保电力系统安全运行。以蔚来为例，根据其站内电池分派状况，其每个换电站有600-700度电的储能能力，站标约13块电池。其中2-3块用于用户更换所备电池，其余10-11块电池在闲时可随时接受电网指令向电网放电5-10分钟用于协助电网调配。2022年蔚来在合肥的15座换电站曾帮助电力调度控制中心在1分钟内降低负荷1.4兆瓦，而自身每块电池的充电时间仅增加了约5分钟，几乎不影响用户的正常换电服务。换电单站投资成本较高，但运维降本空间较大目前充换电站主要服务乘用车，因此我们对乘用车充换电站投资成本进行比较。同时需注意在不同地区内不同数据信息如购电成本等存在一定的微小差异，相应比例为取平均值后等进行处理过的数据；此外由于各地充电单桩/换电单站一次性补贴不等，多居于200-300元/KW间，因而不计入下文成本分析与计算。充电站：国内以交直流混用站为主，总投资成本150-250万元。据艾瑞咨询，充电站投资成本主要由设备成本(充电机、电量计费系统、其他设备)、建设成本(建筑建造、配电变电设施建造、消防设施建造)构成。充电机由一定数量和比例搭配的快充桩和慢充桩组成，其中硬件设备/制造/人工成本分别占设备购置成本93%/4%/3%;建设成本占总投资成本比重约25%。单站总投资成本约150-250万元，正相关于充电机配比数量。表11:典型充电站(32桩40KW、12桩7KW的交直流混用充电站)投资成本拆分设备成本制造成本5万元人工成本4万元充电硬件设备成本充电模块成本配电侧成本68万元56万元建设成本32*13000(快充桩土建成本)=416000元42万元总投资成本总投资成本=设备成本+建设成本175万元资料:Choice,瀚川智能公司公告，中信证券研究部测算换电站：乘用车单站投资成本约491万元。换电站投资成本主要包括设备成本(换电机器人、电池仓、换电平台等)、电池成本和建设成本。设备成本中，AGV平台/电池周转仓/集成站壳体/充配系统占总投资成本比重分别约13%/11%/11%/8%;其他系统包括监视设备消防和消防设备等，占比11%;电池成本/建设成本分别占比约26%/20%,合计单站投资总成本约491万元。表12:乘用车换电站投资成本拆分(车电不分开)设备成本AGV平台成本64万元电池周转仓成本54万元集成站壳体成本54万元充配系统成本39万元其他系统成本54万元电池成本主要系备用电池成本128万元建设成本土建成本98万元资料总投资成本总投资成本=设备成本+电池成本+建设成本:Choice,协鑫能科公司公告，中信证券研究部测算491万元运营端：换电站运营成本更具优势换电站具有购电成本优势。据艾瑞咨询，换电站和充电站的运营成本主要包含购电成本、设备维护成本、劳务成本、场地租金、其他运营成本。购电成本方面，充电站购电电价为电网实时电价，而换电站内充电系统主要以集中充电、交流慢充的方式对更换下来的电池进行充能，在电度电价低谷时段集中充电使得换电站具有购电成本优势；劳务成本方面，换电站仍需一定人力进行运营、电池更换，而充电站基本可实现无人运营，换电站劳务成本高于充电站；设备维护、场地租金和其他类成本二者大抵一致。多家智能汽车制造商积极推进无人换电站布局，进一步优化换电运营成本。在蔚来第三代换电站上，通过加装两块Orin-X芯片和两个激光，实现召唤换电与自动泊入的功能。车主将车辆停在换电站旁边的指定起始区域后，车辆便能够自动泊入电站并进行换电。无人换电站不仅人工成本大幅降低，换电效率也显著提升，从而提高换电站的可持续性和假设：日换电量(MWh假设：日换电量(MWh)年运营天数年换电量(MWh)60006750低谷时电度电价(元/kWh)0.350.350.350.35每年购电成本(万元)每年设备维护成本5555日程运营工作人员数量工人平均工资7777每年劳务费用每年运营成本设备购置折旧(万元/年)电池折旧(万元/年)表4:典型充电站(15根40KW快充桩)4年运营成本测算(万元)假设：40KW单桩(MWh)年运营天数年充电量(MWh)40060004506750平均电度电价(元/kWh)每年购电成本(万元)每年设备维护成本5555日程运营工作人员数量0000工人平均工资一一一一每年劳务费用0000每年运营成本设备购置折旧(万元/年)电池折旧(万元/年)----表5:换电站4年运营成本测算(包含车电分开/车电不分开，万元)换电模式应用场景广泛。根据应用场景的不同，车辆可分为乘用车、商用车两种。乘用车多用以便利出行，主要用于载运乘客、随身行李等；商用车指为商业活动设计的车辆，主要用于大规模运载人员、货物及牵引挂车。目前来看，私家车、出租车、公交车、短途重卡均可作为换电的应用场景，并且大多场景已开始逐步落地。未来随着政策端支持和技术端推动，预计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。图12:新能源汽车分类图12:新能源汽车分类牵引率重卡细分来看，换电在乘用车、商用车上应用规律各异。负荷率寻常指发动机某段时间内的平均负荷与该段时间内的最高负荷的百分比，负荷率越高，车辆在同等条件下的运行里程越高。因此，高负荷率更适用于远距离、长时间的车载应用场景，主要用于部分出租车与重卡之中。具体来看：1)对于出租车而言，长时间停车充电会导致损失相应载客收入，2)对于重卡车辆而言，目前大多数重卡均采取“1车2司机〞配置昼夜行车，以满足运货需求；基于时间成本考虑，重卡适合通过换电缩短补能时间。目前包括干线物流车、渣土车、重卡、矿坑车及部分专用车在内的各类用车场景均在大力发展换电模式，相关产品及商业化逐步被市场验证。资料：《车电分开模式产业生态系统构建研究》(中国电动汽车百人会),中信证券研究部商用车：重卡发展前景广阔，或成换电模式主流方向商用重卡与换电降本方向相得益彰，或成为换电模式主流应用场景。相较于乘用车及其他商用车，重卡具以下特点：1)重卡多为两班倒、全天候运营，对充电等待时长极为敏感；2)重卡多为批量购买(约占30%),有望实现规模化运营；3)重卡多负责重型产品运输，而其仓储位置一般位于远郊且起止点、运输路线相对固定，对换电站密度要求较小。从换电场景来看，预计未来降本方向主要在于：1)电池可拆卸，且拆装较为便利，节省单位服务时间；2)车型规格统一，形成规模化优势以压低单位成本；3)区位选址于特定区域，降低租金成本。综上所述，商用重卡的特点与换电模式降本方向一致性较高，未来或成换电主流应用方向。表13:乘用车与商用车运营比较乘用车商用车 货车客车重卡轻卡用户需求更重视体验，且需求较为多元以盈利为导向，为成本敏感、时间敏感型人群；规范化运营运营时间较短，且集中于日间较长，多数全天候运行(两班倒)较长，集中于日间运营过程不固定多为生产资料运输，多为消费品类运输；多为点对点运输物品较重存在相当程度的多点多为点对点运输，起运输状况资料：知乎账号-MarS的万事屋，中信证券研究部政策指引换电重卡发展方向，电网和发电企业已不断布局。从政策力度来看：2019年起，政府出台相关政策勉励新能源汽车在货运领域的推广应用，不断公布《柴油货车污染治理攻坚战行动计划》、《重污染天气重点行业应急减排措施制定技术指南》等，将清洁能源车辆占比≥80%作为评优指标；2021年10月，工信部、国家能源局联合印发的《关于启动新能源汽车换电模式应用试点工作的通知》,首次提出在宜宾、唐山、包头三座城市进行换电重卡试点；在国家政策指引下，地方政府也相继出台支持政策，促进换电重卡发展。从企业表现来看，目前多方企业加紧布局：1)电网企业：国网下属商用电动汽车公司将换电重卡作为业务重点，与电力企业、矿山企业等达成合作，据商用电动总经理海晓涛在《2022中国汽车供给链大会》上发表的主题演讲，截至2022年6月商用电动投建运营商用车和乘用车换电站11座，服务各类商用车超过800辆；2)电池企业：宁德时代全资子公司时代电服于2022年1月发布换电品牌“EVOGO〞;且宁德时代于2023年1月对其进行增资，注册资本由2亿元增至15亿元，增幅高达650%;3)新能源车企：蔚来2021年发布NIOPower计划，计划到2025年建成9纵9横19大城市高速换电网络。表14:近年来换电重卡政策汇总时间文件名称颁发机构具体内容2021年《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济的指导看法》国务院重点强调加强新能源汽车充换电站建设2021年《关于进一步提升充换电基础设施服务保障能力的实施看法》围绕港口、城市转运等短途运输、高频、重载场景，支持布局专用换电站，摸索车电分开模式、促进重卡领域和港口内部集卡的电动化转型2018年《柴油货车污染治理攻坚战行生态环境推广使用新能源和清洁能源汽车，重点区域使用12月动计划》部等比例达到80%。启动新能源汽车换电模式应用试点工作。纳入此次试点范围的城市共有11个，其中重卡特色类10月式应用试点工作的通知》息化部 3个(宜宾、唐山、包头)资料：中国政府网，国家、工业和信息化部、生态环境部等部委官网，中信证券研究部“车电分开〞模式破局成本劣势，换电重卡赛道持续发展。新能源换电重卡主要采取“车电分开〞的运营模式：1)运营商仅购买裸车，电动重卡所需动力电池由资产管理公司向电池企业批量购买并运营；2)用户以租赁方式从电池资产管理公司租用电池；3)电池管理公司融资布局形成换电全产业链生态圈(动力电池、动力总成、换电集成、智能联网),向用户提供换电车辆、换电站、车联网以及投资、融资租赁等服务。据我们测算，相比于传统的充电模式，换电模式在行使105万公里的全生命周期下相较燃油重卡可节省约37万元的电池成本。服务费销售电池回收资料:艾瑞咨询，中信证券研究部得益于“车电分开〞模式持续推广，换电重卡迎来高速发展。从销售数量来看，据电车资源统计，2022年1~12月换电重卡共销售12431辆，同比增长285%,成为新能源重卡第一补能车型；其中12月份换电重卡销量更是浮现井喷式增长，共销售3349辆，同比增长353%。从换电站规模来看，据艾瑞咨询统计，2021年商用车换电站数量658座，同比增长139%;用电市场与运营市场分别达9.5亿、23.3亿元，同比分别增长138%与75%;换电重卡配套设施短板日渐补齐，未来有望迎来更大发展。从目前新车申报来看，根据工信部2023年1月最新发布的第367批新车申报产品公示，本批上榜的298款新能源专用车中，换电重卡占据28款，环比增长21.7%。图15:2022年换电重卡逐月销量(辆)资料:电车资源，中信证券研究部图16:2022年工信部各批次换电重卡新车申报数量及其占比(款，%)换电重卡申报数量一●—在新能源重卡中的占比资料:工信部，中信证券研究部我们测算，换电重卡的TCO成本相较燃油重卡大幅减少。全生命周期成本理论(TCO,TotalCostofOwnership)将总成本分为三部分：设备购置成本、生命周期运行成本、停工期间损失的生产成本。考虑到交通运输行业特点，叠加疫情管控放松对停工损失的减少，我们将购置成本、使用成本和维护成本纳入TCO理论分析框架，并作出如下假设：1)基本电费(含税，含服务费)1.40元/kwh,燃油价格参考2023年2月8日92#油价，取7.8元/升；2)总运行里程假设为105万公里(5年×300日/年×700公里/日);3)假设电池采用三块，电池租赁成本1300元/月，电池购买成本31.02万元/块；4)燃油重卡购置税2.60%。我们的测算结果显示：采用电池租赁/单独购买方式的换电重卡TCO成本仅为388.24/379.90万元，相较于燃油重卡分别俭约5.9%与7.9%,未来随着成本进一步下降表15:换电重卡与燃油重卡全生命周期成本比较分析换电重卡燃油重卡电池租赁电池单独购买1、购车成本(万元)购车成本购置税2、电池成本(万元)0单块电池(282kwh,1300元/kwh)电池数量11/3、电池租赁费用(万元，7500元/月)//4、能耗成本(万元)运营里程(km)运营年数555每年运营天数每日运营里程(km)能耗成本(万元)电能每公里能耗(kwh)燃油每公里能耗(L)/基本电费(元/kwh,含税，含服务费)/基本油费(元/L)//5、全生命周期维保费用(5年，万元)6、全生命周期维保险费用(5年，万元)7、全生命周期成本(万元)1)其他条件不变，当基本电费小于1.55元/kWh时，换电重卡相较于燃油重卡拥有成本优势；2)其他条件不变，当全生命周期运营里程在50万~250万公里变动时，对应年运营里程10万~50万公里，换电重卡相较于燃油重卡有明显成本优势。目前，一方面，随着疫情管控的放松和经济渐渐回暖，交通运输行业有望迎来复苏，成本对运行里程稳健的换电重卡表现优异，未来有望迅猛发展。另一方面，碳中和背景下，预计新能源行业电价将受益于补贴或行政性降价，未来电价上涨空间有限，换电重卡优势将长期维持。图17:基于基本电费的TCO成本敏感性分析测算(元/kWh,万元)资料：中信证券研究部测算注：横轴为电价(元/kWh)图18:基于运行里程的TCO成本敏感性分析测算(km,万元)资料：中信证券研究部测算注：横轴为全生命周期运营里程出租车市场未来可期。出租车换电模式未来可期，主要表达在：1)出租车每日行驶里程在300~400公里，且对充电时长较为敏感，适合于快速的换电模式；2)出租车质保需要里程在40万~50万公里以内，采取快充易损伤电池，在里程超出后将导致电池使用寿命下降，因而换电模式更为有利；3)出租车多为集中购买，可采用统一车型，与换电合力规范化、规模化发展。双班制出租车场景更适合换电车型，司机收入优于充电模式4.61%。对高频使用的运营车来说，电动汽车的补能效率极大影响了运营车辆的收入水平。根据《纯电动出租车换电运营模式收益分析》(刘青，2022)中的测算，在理想状况下，采用换电模式的出租车司机可实现月盈利7834元，分别高于自然气型、充电型3.12%、4.61%。表16:不同类型出租车收益分析项目换电型(双班)自然气型(双班)充电型备注车型基本参数续航里程(km)目标车型按出行工况考核里程基本运营数据日平均行驶里程(km)基于某市运营里程分布数据(平均值)能源添加次数(次)4平均170km换一次能源添加时间(小时)加气5～10分钟/次单班工作时长(小时)双班按人计，月工作日26天单班有效时长(小时)单班数据源于出租车平台统计分析收入单小时产值(元/小时)单班数据源于出租车平台统计分析日平均收入(元)单班数据源于出租车平台统计分析费用每公里能源成本(元/公里)按广州0.31,北京0.3