换电与充电互补，助推需求：新能源车换电方兴未艾，迎来发展佳期

（ 告出品方/分析师：华鑫证券 尹斌 黎江涛）

1、换电与充电互补，助推需求

1.1、发展换电的必要性

在全球碳中和大背景下，大力发展新能源车成为全球共识。

受世界各国政策支持、补贴引领，全球新能源车销量节节攀升，2021年，全球销量达670万辆，同比增长106.8%，2012-2021年CAGR达55.6%。

全球主要国家和地区新能源车渗透率高企，引领全球市场。

2021年2月以来，欧洲主要国家新能源车渗透率稳定在15%以上，8月以来则连续三个月保持在23%以上；中国新能源车市场在2021年迎来爆发，2021年全年销售352万辆，同比增长160%，全年渗透率达13.4%，同比提升8 pct，连续第七年位居全球首位；美国新能源车渗透率较低，但2021年以来稳步增长，未来渗透率增长空间较大。在中美欧三大全球主要汽车市场引领下，全球新能源车增长趋势明显。

我国新能源车销量快速提升，基础设施建设进展却无法跟进其扩张速度。

截至2021年底，我国新能源汽车保有量达784万辆，同比提高59%。充电桩充电是我国新能源车目前最主流的补能方式，截至2021年底，我国公共充电桩保有量为114.7万个，同比增长42%，低于新能源车保有量增幅，2021年底车桩比仅为6.84：1，距离理想车桩比仍有较 大差距。在此背景下，充电难、充电慢的问题始终困扰着新能源车用户，补能问题亟待解决。

图表 3：我国新能源车保有量情况（单位：万辆）

图表 4：中国公共充电桩保有量及车桩比情况（单位：万个）

里程焦虑制约新能源车终端需求，而充电难、充电慢或为里程焦虑根本原因。

现阶段，电池技术高速发展，主流高端车企续航里程均可超过600km，已接近甚至超过燃油 车平均续航水平。

然而，消费者的里程焦虑问题仍未解决，这迫使企业钻研更高能量密度电池，以期将电池续航做到1000km以上，从而彻底解决里程焦虑。

更高能量密度、更高单车带电量造成更高的电池成本，此部分成本最终会转嫁到消费者，制约新能源车终端需求。

动力电池补能能力的欠缺，是造成里程焦虑的重要原因。因此，尽快完善电池补能基础设施建设，是解决里程焦虑问题的最直接途径。

电动汽车可通过充电或换电进行补能，目前，充电为主流补能方式。

充电模式存在诸多痛点，如车桩比较低、补能时间长、快充加速损耗电池寿命等。换电模式可有效弥补充电的缺点，为消费者提供更多补能选择。

于用户而言，换电模式具有三大主要优点：

1）补能时间短。换电模式下，单次换电时长仅需3分钟左右，新能源车用户补能体验接近于燃油车用户。

2）电池寿命无忧。换电模式下，换电站对电池进行均衡、优化，保证电池一致性，可有效延长电池寿命。另外，因换电车型多采用车电分离、电池租赁销售模式，消费者无需担心电池寿命消耗。

3）购车成本低。在电池租赁模式下，用户购车时无需承担电池费用，有效降低初始购买成本。

于电 而言，换电模式下，可根据电 侧需求进行充电，从而降低电 负担；充电桩充电则由用户发起，突然性强，对电 冲击较大。

根据罗兰贝格用户调研结果，车辆价格贵、车辆残值低、电池更换成本高、电池安全性问题、充电便利性不够为制约消费者购买新能源汽车最大的五个因素。

换电模式可全面解决这五大问题，促进新能源车进一步发展。

车辆价格贵：换电模式下，汽车与电池并非捆绑销售，用户可选择车电分离、电池租赁方式购买汽车，有效降低初次购车成本；

车辆残值低：动力电池是造成新能源车与燃油车残值差距的主要因素，车电分离模式下，换电运营商对电池进行专业化维护，用户可免受电池寿命困扰；

电池更换成本高：车电分离下，消费者无需因电池老化而更换电池，因此无需承担此部分成本；

电池安全性问题：换电站中电池由运营商统一管理，实时接受电池安全监测，安全性更有保障；

充电便利性：蔚来、奥动最新一代换电站均可做到三分钟以内换电，快充则需30分钟以上，换电可节约大量时间，有效解决充电便利性问题。

图表 7：消费者购买新能源汽车五大顾虑

目前我国新能源车销量高速增长，保有量逐步提升，对补能基础设施建设提出了更高要求。

新能源车换电模式是最接近燃油车加油的补能方式，具有补能时间短、电池寿命长、购车成本低、电 友好等优点，可有效解决用户购买新能源车的一系列顾虑。因此，我们认为，换电与新能源车相辅相成，新能源车保有量提升促进换电站建设需求，换电站的普及亦将反哺新能源车，促进其渗透率进一步提高。

1.2、换电步入发展新阶段

我国换电模式经历了三阶段发展。

2009-2012年，国家电 首先在新能源车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。

2012-2018年，由于换电投入成本高、换电车辆少、标准不完善等因素，充电模式成为市场主流。

2019年至今，新能源车补贴逐步退坡，整车购买成本成为新能源车制约因素之一，在车电分离商业模式的流行以及政策引导下，换电模式重获市场关注，中国补能方式进入充换电并行发展的阶段。

2019年来，多份政府文件提出大力发展换电模式。

在2020年5月《政府工作 告》中，关于新基建的内容由“建设充电桩”扩展为“增加充电桩、换电站等设施”，这是换电站第一次被写入政府工作 告，亦是换电站首次被纳入新型基础设施行列，换电站成为我国新基建的七大重要领域之一。

2021年12月，中汽协发布了《电动乘用车共享换电站建设规范》（以下简称《标准》），《标准》的出台，将为行业提供共享换电站的统一技术要求，有力推动换电模式成为电动汽车能量补给市场的主动选择。

在《标准》中，共明确了13个部分的内容，包括换电平台技术要求、电池包通信协议要求、车辆识别系统要求、电池包技术要求等。

图表 10：《电动乘用车共享换电站建设规范》部分内容

2019年前，换电模式发展缓慢的主要制约因素是换电车辆少、标准不完善、换电站投入高。

现阶段而言，蔚来持续加码换电布局，北汽、上汽、东风、吉利等企业陆续推出换电车型，加入换电行列，换电车辆将会持续增加；政策也已全面转向，换电标准逐渐完善；换电站运营商收取高换电服务费，可实现经济收益，快速收回换电站建设投入。

换电站瓶颈已逐步解决，换电模式重回市场热点。

2、换电产业链

换电产业链中，上游环节为换电设备及其基础零部件，中游为换电运营商，下游为商用车、乘用车、两轮车等应用场景。

由于换电车型研发需要车企与换电建设运营商共同研发，换电站产业链不同环节之间联系紧密。

2.1、上游：换电设备

换电技术主要解决电池卸下和装载时保持电池与汽车连接稳定性的问题。

根据电池安装位置，换电技术可分为底部、侧向、端部、顶部、中置电池更换；根据电池包类型，可分为整包换电与分箱换电。

目前，乘用车常用换电技术为底盘换电、分箱换电，商用车则主要采取端部、侧向换电。

底盘换电不改变车体前后轴重量，可实现全自动换电，大幅缩短换电时间，蔚来、奥动均采用底盘换电；分箱换电通用性好，易实现标准化，伯坦科技采取此技术路线。

随着换电车型不断应用，新能源车换电关键技术的焦点开始集中在换电快速性和安全性、电连接的可靠性和耐久性、换电电池安全性及长寿命要求。

换电关键技术包括机械连接技术、电连接技术、液冷连接技术、监控技术等，目前均已较为成熟。

目前，国内换电设备供应商主要包括山东威达、博众精工、翰川智能、科大智能等。

其中，山东威达与蔚来深度绑定，二者合资建立子公司昆山斯沃普，为蔚来二代换电站独家供应换电设备；博众精工、翰川智能、科大智能拥有丰富换电设备技术储备，产品已经过多代更迭，为东风、北汽、吉利等传统车企提供换电设备。

我们以换电车型渗透率和车站比作为关键预测依据，对乘用车及重卡换电设备需求空间进行测算，预计2025年换电站行业市场规模将达到371.34亿元，CAGR达102%。

换电行业的兴起将带动动力电池及其产业链需求，根据我们预测，2025年换电动力电池需求将为27.76GWh，所需正极材料、负极材料、隔膜、电解液分别为4.21万吨、2.65万吨、4.43亿平、2.95万吨。

图表 16：重卡换电设备需求空间

2.2、 中游：运营商&电池银行

目前我国乘用车换电运营商主要玩家有蔚来、奥动、伯坦，截至2021年底，三者分别建有换电站789座、402座、107座，分摊了我国乘用车换电站市场。

商用车换电主要参与者则为玖行能源。

图表 17：中国换电站运营环节竞争格局

换电产业链中，换电运营商、电池银行作为中游核心环节，与整车企业、消费者、电 等共同构成车电分离产业生态，并通过电池梯次利用与回收形成商业模式的闭环。

主流运营商中，蔚来换电站为自身车企建设，规划至2025年全球共建成4000座换电站，其中海外市场1000余座；

奥动与北汽、上汽等老牌车企共同建设运营换电站、研发换电车型，规划至2025年建成10000座换电站；伯坦科技主要合作车企为东风，因采取分箱换电，较易实现标准化；

协鑫能科2021年7月发布定增预案，拟在2021、2022年分别建成30、455座换电站，并与峘能科技签署合作协议，计划在2022年联合推广8000台东风柳汽S50换电版，三年内推广3万台。

图表 19：换电运营商布局

换电站运营为重资产行业，前期投入高。

根据协鑫能科公告，乘用车换电站单站建设成本约为260万元，重卡换电站建设成本则需420万元。除换电站建设费用外，运营商还需承担电池投资、线路投资等，单乘用车、重卡换电站所需投资额可分别达到500万元、1000万元。

各运营商采用不同商业模式，应对换电站高额投资费用。

例如，蔚来采取免费换电政策。2020年10月11日及以前支付定金的蔚来消费者，可终身享受不限次数的换电服务；2020年10月12日及以后支付定金的消费者，若选择安装免费家充桩，则每月拥有4次免费换电权益，若选择不安装免费家充桩，则每月拥有6次免费换电权益。

蔚来施行免费换电服务的目的为通过牺牲换电运营收入来拉动销量，从而在新能源车推广初期阶段快速抢占市占率。根据文献显示，完全免费的充换电政策可以提高车企超60%的销量。

北汽采取月行驶里程套餐的方式收取换电费用，共推出三款套餐供消费者选择，套餐费用分别为432元、630元、1020元，包含里程分别为1200公里、1800公里、3000公里。

支持此套餐的北汽EU快换款动力电池电量为45kWh，续航里程300公里。

由此可以计算，在B套餐中，1800公里对应270度电，所需费用为630元，折合度电费用约2.3元，假设低谷充电成本为0.5元/kWh，则北汽换电站度电毛利为1.8元（注：此处为粗略测算，忽略人工、折旧等成本）。

我们以协鑫能科换电站成本及北汽定价模式作为参考，对换电站运营商经济性进行测算。

假设：

1）单站初始投资费用360万元；

2）换电站单站可容纳28块电池，单电池带电量50kWh，度电采购成本为1000元；

3）度电收入2.3元，度电成本0.6元；

4）日服务频次为60次（日服务能力的13%）；

5）年运维费用为电站建设成本的20%；

6）固定资产按平均年限法折旧，折旧周期为10年，残值为0；

7）电池循环次数为2500次，寿命耗尽后重新采购；

8）不考虑税收，无融资事件。

基于以上假设，换电站运营IRR为13.3%，经济效益较好。

我们以换电频率、换电价格作为变量，将换电站运营服务的经济性进行敏感性分析。

根据测算结果，换电频率为60次/天以上时，可实现较好的经济效益。若日换电频率可以达到80-100次，则运营商可降低换电价格，让利消费者。

我们以换电车型保有量作为预测基准，对换电乘用车、重卡运营市场空间做出测算，假设乘用车、重卡年平均行驶里程为2、15万公里，单位能耗分别为0.15、1.4kWh/km，平均电价由2021年2.3元/kWh递减至2025年2元/kWh，则根据我们预计，2025年换电运营市场规模将达1464亿元。

除换电运营商外，电池银行也是换电产业链重要中游环节。

换电车企向消费者出售不含动力电池的新能源车，电池银行购买动力电池，并通过消费者交付的电池租赁费用、电池全生命周期管理获得收益，最终收回成本，形成换电商业模式闭环。在电池银行运营管理中，涉及电池购租、电池运营、储能-车 互动、梯次利用、拆解回收等服务。

2020年8月，蔚来与宁德时代、武汉科投、山东威达等企业合资建立武汉蔚能，负责电池的集中管理，同时推出BaaS服务。

自此，电池银行概念得到推崇。上汽、哪吒、一汽、东风等企业陆续成立电池银行，试水车电分离模式。

图表 31：部分整车企业电池银行布局

我们将车电分离模式下的消费总成本进行测算，以蔚来EC6，75kWh版本为例，假设折现率为8%，则当使用年限低于8年时，BaaS模式下消费成本低于整车销售。

即，车电分离不仅可以降低初次购置成本，亦可为换车频次较高的消费者节省消费总成本。

2.3、下游：换电应用场景丰富

换电模式补能时间短、电池寿命长、购车成本低，可有效解决新能源车用户痛点，拥有丰富应用场景。目前，已在重卡、私家车、出租车等领域开展应用。

重卡：换电重卡需求迎来爆发

重卡车型能耗大，导致电动重卡续航里程不足，补能频次较高。

在城市建材运输、矿域矿物运输、港口物流运输等场景下，重卡车辆需长时间连续作业，补能速度对工作效率有较大影响。

换电重卡仅需3-5分钟即可完成换电，可解决电动重卡补能痛点。同时，换电重卡多采用车电分离模式，可减少初期投入，减轻运营负担。

因此，换电重卡具有多重优势。现阶段，我国环保减排压力大，重卡电动化势在必行，换电重卡充分解决电动重卡痛点，有望成为电动重卡主力军。

2021年，我国换电重卡需求迎来爆发，尤其是运输类重卡。

2021年三大运输类重卡换电车型销量为4180辆，占比47.9%，而2020年只有30辆，占比只有2.9%。除三大运输类产品外，还有194辆换电搅拌车，换电重卡销量共4374辆，占全部电动重卡销量34.7%。

据起点共享换电 统计，2021年上半年换电重卡签约订单超1.5万辆。

根据我们整理，2021年共有156款换电重卡车型进入工信部车辆产品公告，2020年仅有8款。值得注意的是，2021年公告车型中，85%以上车型配套电池企业为宁德时代。

2021年，换电重卡销量、订单、车型均迎来爆发式增长，显示出行业高景气，换电重卡风口将至。

图表 35：2020-2021年三大运输类换电重卡销量（单位：辆）

图表 36：2021年三大运输类换电重卡占比情况

乘用车：营运车换电初具规模，私家车正逐步渗透

国内老牌车企纷纷入局换电行业，新势力亦渐有试水。其中，东风、吉利近两年分别推出4款、3款换电车型，对换电模式布局积极；北汽对换电行业布局最早，以EU5作为主要换电车型；上汽于2021年3月推出荣威Ei5，正式进军换电行业；新势力中，除蔚来全系车型支持换电外，威马、哪吒也各自推出换电车型，作为对换电行业的试水。

从车辆用途看，传统车企的换电车型以营运车为主，私家车为辅；新势力则主攻私家车市 场。相对于私家车，营运车辆充电频次高、对充电时长更为敏感，更适合采用换电模式。因此，传统车企主攻换电营运车市场。我们认为，换电营运车渗透率将高于换电私家车。

图表 39：2020 年以来上市乘用车换电车型情况

除现有车型外，各车企纷纷推出中远期规划，继续加码换电布局。

蔚来计划至2022年底建成1300座换电站，至2025年建成4000座；北汽的擎天柱计划如期进行，按规划，2022年底将累计建成3000座光储换电站；广汽在2021年提出“2的六次方能源行动，计划于2023年起推出GEP 3.0平台，并给予该平台推出全系换电车型；吉利则与力帆联手，设立合资企业，计划推出全新车系，至2025年底建成5000座换电站。

换电模式可解决下游用户补能焦虑，对重卡、营运车、私家车换电需求程度进行排序，我们认为重卡>营运车>私家车。

重卡将迎来电动化率、换电渗透率的同步提升，在未来数年将进入快速放量阶段；预计营运车与私家车换电渗透率增速将不及重卡，但是，随着各大车企中远期规划出台，换电乘用车也将以较高增速增长。

3、行业标的

3.1 换电设备：山东威达、翰川智能

3.1.1 山东威达(002026.SZ)：与蔚来深度绑定，共谋换电大计

山东威达为全球电动工具配件行业隐形冠军，其全资子公司苏州德迈科为智能制造解决方案提供商，具有切入换电站行业的先决优势。

2017年，苏州德迈科与蔚来合资成立子公司昆山斯沃普，二者分别持股44%、43.5%。

山东威达与蔚来通过昆山斯沃普深度绑定，共同为蔚来建设换电站。根据山东威达披露，蔚来二代换电站均由昆山斯沃普提供。

与蔚来合作推出二代换电站，大幅缩短换电时间，可不间断进行换电服务。

2021年4月，首座蔚来二代换电站在中石化朝英加油站正式投入运营。

相对于一代换电站，蔚来二代站将换电时间缩短至4.5分钟，同时将电池容量扩大至13块。

在4.5分钟换电时间与13块电池的搭配下，叠加蔚来换电站可在1小时内将电池电量充满的充电功率，蔚来二代换电站可不间断供应换电车辆，日服务能力达到312次。

此外，蔚来二代站可实现自动泊车，并取消了举升装置，使用户可在车中完成换电服务。

图表 46：蔚来一、二代换电站对比

取消举升装置，使用户不下车换电、电站不间断换电成为现实。

在一代换电站中，换电平台需设置举升装置，将汽车举升至较高高度后，由换电机器人进入车底进行换电，以防止换电机器人在进入车底时与汽车发生接触而损坏车辆。

举升装置的存在，使得用户需下车等待换电。

上下车过程及举升过程是延缓换电时长的主要原因，若无法将换电时长压缩至4.5分钟，则换电站无法实现不间断换电服务。

因此，举升装置的取消是蔚来二代站实现用户不下车、电站不间断换电的关键因素。

山东威达深度绑定蔚来，在换电设备供应商中具有先发优势，预计将在换电设备行业具有较高市占率。

假设换电设备净利率为10%，则当山东威达市占率为10%-50%时，净利润将为3.7-18.6亿，将为现有业务提供较大业绩弹性。

图表 48：2025 年山东威达换电业务营收及净利润测算

3.1.2 翰川智能(688022.SH)：汽车自动化设备经验积累，助公司切入换电领域

公司成立于2007年，是中国工业自动化与数字化技术的佼佼者，是集自动化设备和工业软件一体化的智能制造整体解决方案提供商。

公司总部位于苏州，在深圳和赣州拥有生产基地，并在全球设置了10个分支机构和服务中心，业务覆盖全球20多个国家。

通过多年业务实践，公司已建立起模块化、单元化的工艺及系统模块，能够根据客户个性化需求，研发、设计并有机组合成系列智能制造装备及系统。

公司现已形成“1+N”战略布局：“1”指专注汽车电动化、智能化行业为战略深耕主要方向，“N” 指以“1”为基础，有节奏、有步骤地向其他智能制造应用场景探索拓展。目前“1”包括汽车和新能源领域，“N”包括工业互联和工业零部件等领域。

图表 50:翰川智能“1+N”战略

深耕汽车自动化设备多年，助公司成功切入换电领域。

翰川智能较早抓住行业趋势和客户潜在需求，对汽车行业及新能源锂电行业有深刻认知，快速研发出换电站系列产品，并且已完成多轮迭代，成功抢占市场先机。

另外，公司深耕汽车电子自动化设备领域，积累了大量技术和工艺KnowHow，为公司进行换电设备的研发与生产提供技术优势，主要体现在识别精确性、传动稳定性和装配高速性三方面。

翰川智能换电设备技术路线涵盖整包式换电、分包式换电，适用于乘用车、商用车，可采用7-26块电池包随意组合，合作企业车企包括东风汽车、柳州汽车、奇瑞汽车、北汽新能源、一汽奔腾、一汽解放、陕西汽车等，具有兼容性强、标准化程度高、可升级拓展等优势。

3.2 动力电池：宁德时代、国轩高科

3.2.1 宁德时代(300750.SZ)：借EVOGO正式切入换电领域

2011年，ATL创始团队二次创业，成立宁德时代，进行动力电池研发制造。经十余年发展，宁德时代已在全球建立五大研发中心、十大生产基地，成为全球动力电池龙头企业。

根据SNEResearch，2021年，宁德时代全球装机量达96.7GWh，同比增长167.1%，市占率为32.6%。

公司积极布局换电业务，为北汽、一汽、蔚来、吉利等企业配套换电乘用车动力电池，为上汽红岩、华菱之星、徐工机械、中国重汽等企业配套换电重卡动力电池，在换电领域具有较高市场份额。