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      黃春華:換電與“新四化”融合助力“雙碳”戰略

      發布時間:2022-07-11 11:35:23   來源:中國汽車報網    瀏覽次數:

      一、新能源汽車推廣與能源補給相輔相成

      近幾年,隨著新技術、新理念、新模式、新材料的發展與應用,全球產業鏈迎來新一代變革浪潮。汽車產業因覆蓋上下游成千上萬個軟硬件、零部件以及自身在產業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業角色之一。電動化、共享化、智能化、網聯化這“新四化”,已經成為全球公認的汽車產業變革方向。

      汽車產業從消耗化石能源轉向綠色低碳的電力能源;從人們擁有汽車逐步轉向享受汽車共享模式下的出行服務;從傳統的車內軟硬件體驗轉向智能“駕駛艙”的科技應用;從獨立的行駛工具轉向與云端連接互動的數據終端。“新四化”正引導汽車轉型,沿著這4個方向發展和創新。

      經過10多年的發展,中國已經成為全球最大的新能源汽車生產和消費國,在汽車“新四化”領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、生態服務強國邁進。

      推廣新能源汽車,擺在全球各國政府、車企、能源服務商、消費者面前的首要問題是“解決新能源補給”。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,除了傳統的煤電,還有水電、風電、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%以上在夜間補電,能夠有效減少電網負荷并起到“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、經濟的電力能源補給尤為重要。如果能有效解決讓用戶補能像加油一樣方便、讓補能用時和等待時間更短、讓車輛購買成本和能源補給成本大大低于燃油車等一系列問題,將進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、資本層面引發極大關注。近期,海南、重慶、長春、武漢等試點城市分別推出乘用車、商用車換電的相關配套政策,以便于更好地推廣換電模式。

      根據中國汽車工業協會的統計,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。新能源汽車產銷量的快速增長,為換電模式發展提供了堅實的基礎,換電站建設也迎來發展關鍵期。反過來看,換電讓新能源汽車補給方式更多元化,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向式動力電池包適配換電技術,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,再通過換電機器人快速更換滿電電池包,達到及時補能的效果。

      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行人員接駁。但受到當時的電池、技術、模式等客觀條件制約,只是通過這類國家重大活動進行換電項目的初步探索。2010~2015年間,國家電網、許繼電氣等也曾經進軍過換電領域,但是都沒有取得明顯成果。對于各行各業來說,超前的理念、領先的技術、嶄新的模式,往往需要行業發展大勢與用戶應用場景兩者緊密結合,才能起到“天時地利人和”的效果。

      換電模式真正迎來發展契機,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。在區域市場內,出租車車型相對統一,出租車司機需要“多拉快跑”。如果采用傳統的充電模式,補能時間太長,耽誤司機拉活掙錢,再加上當時電池續駛里程普遍在200~300公里之間,空調等配置也比較耗電,司機不得不頻繁補電。相比之下,換電出租車在每天的營運時間內可節省1.5~3小時的補能時間,因此受到司機的普遍歡迎。有了北京的經驗,其后廈門、昆明、廣州、蘭州等城市出租車領域也開始規模化推廣換電模式。

      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、東風日產、吉利等國內主流車企開始在部分車型上采用“動力電池底盤換電技術”。比如,蔚來汽車于2018年為其ES8車型推出換電服務,新的補能方式提供了差異化營銷與服務,受到用戶的認可;2020年,蔚來又推出電池租用服務(BaaS)方案,車電分離降低了消費者的初始購車門檻,并有效緩解續駛里程焦慮。與此同時,在商用車領域,徐工、上汽紅巖、三一重工、華菱汽車、北汽福田等企業也開發了“動力電池背吊換電技術”的重卡車型。

      換電運營商方面,除了較早進入的奧動新能源、伯坦科技,如今寧德時代、協鑫能科等企業也開始涉足換電領域。筆者認為,換電運營企業想要做好做大,需具備四方面能力:一是擁有領先的換電技術與專利;二是與主流車企之間進行緊密的技術協同和車型適配開發合作;三是對電池的運營、維護、安全管理有豐富的經驗;四是有多個城市長期規模化的運營實踐與能力。

      三、換電模式助推新能源汽車產業高質量發展

      換電模式從一開始就緊緊圍繞新能源汽車產業而誕生,又在發展中相互促進前行,助推新能源汽車產業高質量發展。歸納起來看,換電模式有四大優勢。

      1.延長電池壽命。換電模式下,動力電池在恒溫、恒濕的充電艙內統一倍率集中充電,能很好地維護電池的SOH(健康度)、SOC(續駛里程)。同時,在寒區或冬季,能夠迅速給車輛提供滿電電池,不用擔心電池遇冷充不上電的問題。

      2.補能高效。比起充電需要1~2個小時,換電全程僅需1~3分鐘,大大節省了用戶補能時間和等待時間。

      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據,能夠及時分析電池狀態、排除電池故障,做到不觸發、提前判、快撤離的安全管理,大大降低了因為動力電池熱失控造成的車輛燃燒和安全損失。

      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,再根據不同的出行場景租賃不同規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用,大大節約了社會成本、降低了環保風險。

      筆者認為,換電模式將加速汽車電動化進程,讓補能在不同應用場景下“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,通過“電池銀行”實現電池共享和流通,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負責人交流,很多人認為,隨著動力電池逐漸成為標準化的可流通“能量塊”,接下來新能源汽車產業的競爭不再只是比拼動力電池的續駛里程,而是車企之間圍繞用戶打造核心競爭力,包括車身內外設計、智能駕駛艙、網聯化個性化創新與應用、用戶服務與體驗等。

      未來無人駕駛的出現,將讓人們享受共享化的用車服務、電池服務,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。相關的車輛數據、電池數據、換電站數據,可通過網聯化得以打通。因此,在完整的用戶體驗協同鏈上,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”戰略

      有研究數據表明,汽車碳排放占我國交通領域碳排放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合,能進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。換電模式具有補能高效、降低購車成本、能有效緩解充電焦慮等優點,更易被消費者接受。預計到2030年,我國新能源汽車銷量將達到1570萬輛,“可充、可換、可升級”將成為中國新能源補給的主流模式。

      2.換電模式的推廣將助力動力電池標準化。目前,不同車企之間動力電池包差異較大,尺寸規格不同、造型不同、BMS(通訊協議)不同、電芯電量布置不同等,導致每家整車廠甚至每款車的動力電池都相對獨立與封閉。中國機動車保有量已高達3.2億輛,如果每輛車的動力電池成為“標準能量塊”(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、第三方運營企業等也不斷進入這一領域,進行規模化實踐。換電模式的廣泛應用,對電池的標準化和流通性提出了“關鍵需求”。只有解決了標準化問題,才能使電池資產成為社會公共資產。目前,主流車企的新能源車型下一代平臺,已經開始推動電池包標準化工作。比如某主流車企正推出多個品牌、十幾款車型使用統一電池包,電池規格與尺寸一致,打通BMS通訊協議,同一規格下有不同電量電池,便于用戶選擇使用。這種統一平臺、統一電池包的模式,讓補電方式更靈活。當然,為了提升用戶體驗,還需建設與運營更多換電站,相信電池標準化將推動換電模式進一步發展。

      3.換電模式將有效推動廢舊電池回收利用。2021年,工信部印發了《“十四五”工業綠色發展規劃》,廢舊動力電池回收利用首次被寫進國家五年發展規劃,并且提出“到2025年,建成較為完善的動力電池回收利用體系”。經動力電池回收與梯次利用聯盟測算,2022年我國動力電池退役量為35萬噸,2027年將達到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,有利于環境保護,助力新能源汽車產業可持續發展。

      4.換電模式將推動新型儲能應用和協同電網低碳化。換電站本身就是分布式儲能站。2022年6月7日,國家發改委、國家能源局發布《關于進一步推動新型儲能參與電力市場和調度運用的通知》,指出要建立完善適應儲能參與的市場機制,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。只要發揮換電站的技術和運營特點,波谷儲能將協助電網智能化和低碳化。

      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業生態,高效助力國家“雙碳”戰略,換出一片藍天。

      (作者黃春華系奧動新能源汽車科技有限公司總裁助理)


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