（北京新能源汽车股份有限公司 北京 100176）
摘要：换电模式作为纯电动汽车产业化发展重要组成部分，在推动电动汽车示范运营中积极参与电动汽车公共基础设施的建设运营，在推广初期正经历着陷入投资周期长、资本回收率低、盈利能力较差、电池规格标准不统一等不利因素，从而导致换电市场需求量及参与方少，服务对象单一等问题。本文以北京地区乘用车换电模式进行探讨，针对换电基础设施建设运营成本剖析，进行合理的换电收费价格测算，分析模式推广中的敏感因素对其优化，结合换电站推广过程中遇到风险，提出合理策略建议并对换电模式的未来发展定位进行展望。
关键词：换电模式 换电站 公共基础设施
1 换电模式分析
电动汽车发展初期，由于基础配套设施布局滞后，在政策的大力引导下，仍出现电动汽车发展落后于预期，追其主要原因是大众对续航里程及能源补给的忧虑，同燃油机动车相比续航里程短、能源补给时间过长且不便捷。
1.1 对比分析
换电模式作为电动汽车能源补给一种形式，对电能的利用颇具有创新性，其电池规模化的运营和集中管理，有利于企业商业化的运作，同时也实现电网对电动汽车负荷需求的监控。电动汽车采用换电模式同充电模式相比较具备换电时间短、电池寿命长、电池安全监控性好等优势，并具备对标加油模式，如表1所示：
1.2 应用场景
换电模式在增加续航里程、缩短能源补充时间、提高安全可靠性和使用便捷性得到有效保障，团体客户接受换电模式较为容易，可广泛应用于出租车、网约车等客户类型；在私人用户接受换电模式对电池物权和费用等条件得到充分解决后，对私换电业务将获得市场的逐步认可。
1.3 北京换电模式简介
在北京区域北汽新能源推广乘用车换电模式采用全自动整体底盘换电，整个换电操作时间小于3分钟，实现电动汽车安全、可靠能源补给。
2 换电站成本分析
换电站主营业务建立在整合电池的商业流通及运营，为用户提供一整套电池和电力补给综合服务，在此基础上通过电池充电转换里程收费，收取一定换电服务费作为营业收入，除去换电站建设运营摊销成本、电费支出及电池折损费用，得到换电站纯收入，即：
2.1 运营模式
换电车辆采用整车销售模式，场站配置同车辆一致型号的电池，对入网车辆提供电池更换服务，在电池质保周期内（质保8年或60万公里）提供相应电池安全应用所需服务。
2.2 具体分析
2.2.1换电出租车案例分析
以北京乘用车换电站为参考进行分析测算，假定电池在换电服务周期内，电池被平均进行操作，式1分解如下：
注：折算全年平均电价约为¥0.6868元/度，损耗按5%计算，实际电价折算约为¥0.721元/度，在国家鼓励发展新能源政策至2020年免收基本电费。
表3：场站建设运营成本分解表
对标燃油车汽油费用，换电可接受里程单价约为燃油车费用80%，结合当前油价折合里程单价约在0.4元/公里，换电站服务饱和度合理区间宜在0.5~0.7，对应里程定价0.356~0.318（EU220为参考），具有相对优势。在北汽新能源优化产品布局，持续推出EU300等续航更高系列车型，可得出换电模式具备商业化推广前景。
2.3 收费
换电模式推广初期，运营商在收费体系应首先考虑用户对换电收费的接受度，用户能否同充电、加油模式对比下得到优惠；同时换电运营商投资能否得到回报是换电商业模式可持续发展的必要条件。换电模式商业化运营收费需要同时兼顾两者共同利益，才能推动模式的可持续发展。
2.4 收费因素分析
由公式1和图1可以看出，换电里程收费主要因素服务能力及运营饱和度、车辆续航里程、电池成本、建设运营成本在不同阶段相互影响。
2.4.1服务能力
在换电网络没有形成规模化运营且各厂商换电模式尚未实现互联互通下，换电站规划需要紧密结合换电车辆的投放，由图1可以看出场站服务饱和度对换电站定价即营收有着至关重要作用，只有规模化运营才能降低换电站摊销成本，形成市场化商业运营。
当前北汽推广换电站主要为单通道，单个换电站在服务饱和度大或设备偶发故障时，极易造成换电站临时崩溃，后期可通过增加换电通道、压缩换电时长、提高电池充电倍率来增加电池循环利用率多种等途径增加换电站服务能力。
2.4.2 电池
由公式1看出电池续航里程直接制约换电站服务饱和度，在场站服务饱和度一定的前提下，电池续航里程的增加，间接将电量附加服务费转换成里程收费；在电池运营过程中，电池会随着充放电循环次数增加续航缩减，电池续航衰减间接减少电池所携带的电量服务费。
电池成本高，考虑到电池成本会随着技术的成熟逐渐下降，在国家规划下，预计到2020年同比2017年度成本下降30%，电池的配置应根据车辆投放进行合理匹配，即满足场站服务需求，又不处于过度闲置状态，提高电池更换使用率，谨防电池技术升级带来的电池实际价值的变相贬值。
2.4.3电价
换电站作为电力的临时储存站，将电力存储后转换成里程收费模式，电力作为重要的生产资料，电费支出在换电运营成本中占比大，在政策支持下，当前换电站电力增容后使用大工业电价，合理有效运用电力峰平谷区间结合退役电池梯度利用进行电能储存，加强电网合作实现大用户用电、直供电、新能源用电等多种途径降低电费支出，减少换电站运营费用支出。
2.4.4 成本
在政府大力支持电动汽车基础设施建设，给予换电站建设总投资30%的补贴，在换电站推广初期，政府补贴给运营服务商网络布局减轻资金压力；换电站占地面积约在200~300㎡，采用有人值守，场站用地费用和人力投入成本大，建设运营成本在整个生命周期占比高，后期可通过降低设备采购成本、减少场站占地面积降低场站用地费用及无人值守等多种手段综合降低场站成本。
3 推广过程中的风险
3.1 风险分析
3.1.1换电商业模式的可持续发展离不开换电网络配套基础设施的建设和运营，现阶段乘用车换电模式市场参与方与充电模式相比甚少，只要少数的几家，且各家在换电形式上采用侧面换电、分箱换电、底盘换电不同类型，造成电池规格型号及参数各异，不同车型高低压电气接口、BMS功能和软件接口等诸多项目很难实现标准化，不能实现换电设备间的互联互通，制约换电网络运营的互联互通，影响换电模式全面推广。
3.1.2 车电分离政策及实行的双向性
电动汽车政策在生产时要求车电不分离，换电模式规定“一车一电、动态匹配、出厂带电、参数一致”，就当前电池技术发展趋势，能量密度的提升带动电池续航里程的增加，导致现有车辆在不久的将来面临处于低配甚至淘汰的趋势，同时电池价格的下降对换电站配置电池是一种无形的资产缩水。
3.2 策略建议
3.2.1 换电模式的互联互通在短时间内无法解决，当应用于出租车、网约车等团体用户时，可减少对互联互通的硬性要求；换电网络应做到理性规划，从局部区域高密度布局逐步进行扩散，再陆续推广至私人换电网络。
3.2.2 换电站隶属于于公共基础设施，建议政府纳入城市基础设施建设规划，在新能源汽车换电模式推广和换电站建设运营提供政策、规划上及电池补贴的支持，缓解换电模式推广初期资金压力，促进换电商业模式的可持续发展。
4发展展望
4.1 能源站
预计到2020年和2030年我国乘用车保有量将会达到1.5亿辆和2.5亿辆的规模，电动汽车作为可移动的电能储能站，在电网能源双向调节上将发挥重要作用，换电站可实现对电动汽车电能补给有效控制，未来换电模式势将向能源站模式发展，发挥优化调节电网负荷功能。
4.2 电池“银行”
换电模式在有效解决电池全生命周期监控下延长电池使用寿命，实现电池可追溯管理，对电池梯次利用的深入开发发挥重要作用，同时通过有效大数据管理，开发电池深层次应用，实现电池可控化应用和回收。
5 结论
换电模式是电动汽车能源补给的主要模式之一，在应用推广初期，以基础设施运营商为核心建立换电网络，随着电动汽车和换电网络逐步优化，通过合理有效规划和推广不断扩大市场规模，换电模式建设运营成本会出现逐年下降趋势，最终实现换电商业模式可持续发展，由于换电站属于重资产投资，在市场推广时势必要加强风险的管控措施。
作者：田家力、男、1984年9月、电气自动化专业、目前主要从事新能源电动汽车充换电技术、建设运营体系的研究等。
第二作者：刘增玉、男、1980年10月、电机与电器专业，主要从事新能源电动汽车充换电设备及其市场运营模式的研究
论文作者:田家力,刘增玉
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/14
标签：电池论文; 模式论文; 电站论文; 里程论文; 场站论文; 电动汽车论文; 电网论文; 《电力设备》2017年第29期论文;