新能源汽车换电站最核心的几大要素
电分离有两大优势:降低成本和高效补能。
目前,制约电动汽车普及的重要因素是补充能量的速度、便捷性和购买成本。电分离有两大优势:高效补能和降低成本。
1)高效补能体现在乘用车换电仅需3-5分钟左右,而传统充电桩模式需要1小时以上;
2)在电动汽车的初始购买成本中,动力电池占40%左右,“车电一体化”的充电模式大大增加了整车的成本。车电分离模式下,电动汽车最高购买价格可降低一半,电动汽车购买可实现平价。
换电模式实施的难点正在逐步突破。
1)在动力电池产业格局基本确立的情况下,电池包统一标准符合汽车厂商、电池厂、消费者乃至政策层面的利益;
2)各车企积极响应政策导向,推出换电版。随着政策的进一步细化,车型增多,基于单一车企甚至单一车型的换电模式难以为继,需要突破换电业务模式。
3)在新政策的持续引导下,2H21、工信部、能源局有望开展新能源汽车切换模式应用试点工作。
预计2025年将有22000座电站,形成2631亿的换电运营市场。
我们预计2025年新能源汽车销量将占31%至780万辆,其中电动汽车占比有望达到30%。根据这个销量,我们预测2025年将有22000座电站,2631亿运营市场,693亿电站设备市场,21-25年CAGR对应电站建设、运营、设备更换将达到80%-107%,电力更换模式在“十四五”期间将进入快速增长期。
电站乘用车和重卡的盈亏平衡点对应20%和23%的利用率。随着利用率的提高,盈利能力跃升。
影响单个变电站盈利能力的核心指标在于利用率。利用率的提高一方面取决于车型的普及率,另一方面与变电站的位置有关。根据我们的计算,在40%的利用率水平下,乘用车和商用车的单站利润预计将达到81万和97万,对应10%的单站ROA。
电站运营的核心壁垒在于电站所处的位置,以及运营商自身的杠杆运用能力和借贷成本。
置换电站是一项投资和运营都很重的资产,它的壁垒分割主要体现在两个方面:
1)区位优势:换电站运营商利用先发优势抢占优势区位,成为后续运营的核心壁垒之一,换电站的重投资属性大大降低了同一区位重复投资的概率;2)杠杆优势:换电站前期基础设施投资成本相对较高。重投项目运营商之间竞争的一个主要障碍是运营商利用杠杆的能力和借贷的资金成本,即在相同利用率下,资金成本越低,杠杆率越高,换电站ROE越高。
换电站关键问题分析。
电分离的优缺点是什么?会不会成为未来的趋势?
目前,制约电动汽车普及的重要因素是补充能量的速度、便捷性和购买成本。电分离有两大优势:高效补能和降低成本。
1)高效补能体现在乘用车换电仅需3-5分钟左右,而传统充电桩模式需要1小时以上;
2)成本的降低体现在以下事实上
2)目前各车企积极响应政策导向,推出换代版车型,其中蔚来、北汽新能源领跑全市场,积累了丰富的经验。SAIC、吉利、广汽等国内主流车企也加入了换电阵营。随着政策的进一步细化和车型的增加,基于单一车企甚至单一车型的换电模式难以为继,换电业务模式亟待突破。
3)随着新政策的不断引导,2021年下半年,工信部、能源局将开展新能源汽车换电模式应用试点工作。
未来需要多少发电站?经营市场规模有多大?
我们预计2025年新能源汽车销量将占31%至780万辆,其中电动汽车占比有望达到30%。按照这个销量计算。
,我们预计 2025 年换电站有望达 2.2 万座、运营市场规模有望达 2631 亿、换电站设备市场有望达 693 亿,对应换电站建设、运营、换电设备 21-25 年 CAGR 达 80%-107%,换电行业十四五期间进入高速增长期。
⚫ 单个换电站盈利模式如何?什么是影响单站盈利的关键因素?
从收入端看,换电站收入可拆分为单块电池收费(电池带电量*度电收入)、换电次数(年均换电数量 or 利用率)。换电站利用率的爬升可依赖两层路径:
①换电车型保有量不断提升(β),即换电模式的优势带动换电车型在整体电动车中占比提升;
②先发优势,抢占有利区位(α),即同样的基础设施投资,位置好的换电站可享有更高的利用率。
根据我们测算:
1)乘用车换电站在 30%、 40%的利用率水平下,单站 ROA 为 8%、16%;2)商用车换电站在 40%、50%的利用率水平下,单站 ROA 为 10%、15%。
⚫ 换电运营有什么核心壁垒?
换电站是一个重投资运营类资产,其壁垒拆分来看主要体现在两方面:
1)区位优势,换电站运营商利用先发优势,抢占优势区位,成为后续运营的核心壁垒之一,且换电站重投资属性使得同一区位重复投资概率大大降低;2)杠杆优势,换电站前期基础设施投资成本较高,重投资类项目运营商之间竞争的一大壁垒就是运营商使用杠杆的能力,以及借款的资金成本,即换电站在相同利用率的情况下,资金成本越低,杠杆率越高,ROE 越高
车电分离解决电动车核心痛点,助力电动车加速渗透痛点
痛点1:电车保有量超过 650 万辆,快充带来电网扩容难题我国新能源汽车推广卓有成效,截至 2021 年 6 月底,我国新能源汽车保有量超过 650 万辆,占国内汽车保有总量的 2%。2021 年,我国新能源汽车销量再度恢复高速增长,预计全年销量预期 250万辆,保有量快速增长给电网带来压力,电动车充电便利性也有可能成为后续高增长的绊脚石。
痛点 2:续航焦虑、充电时长、充电不便电动车的接受度在持续提升,但不考虑电动车的原因也一直很明确,根据第三方机构对消费者的调查,消费者不购买电动车主要出于以下 5 种原因:性价比、续航低、充电设施不完善、充电时间过长、对电动车缺乏了解。在补能环节,39%的消费者抱怨充电太慢,电动车的实际补能体验远低于燃油车。因此补能速度、便利性和购置成本成为制约电动车普及的重要因素。
车电分离具备降成本和高效补能两大优势
换电模式主要指通过集中型充电站对大量电池进行集中存储、集中充电、统一配送,再于电池配送站内对电动车提供电池更换服务。
按换电方式主要分为底盘换电、侧方换电和分箱换电三种,以底盘换电为主流。底盘换电代表车企为北汽新能源和蔚来,不改变车体前后轴的重量,有利于保障汽车的安全和运行特性,换电全自动,换电时长短,但由于需要改变底盘结构,封装工艺复杂。
车电分离模式下,最高购置价可下降一半,电动车购置实现平价。
在换电模式下,车与电是完全独立的两个部分。电动车初始购车成本中,动力电池占比 40%左右,“车电一体”的充电模式使整车成本被大幅抬高,而换电模式下的车电分离有助于降低消费者初始购置成本,同时顺势解决动力电池折旧和车身折旧差异较大的错配问题。随着国家大力推进充换电网络建设,鼓励开展换电模式应用,执行车电分离模式,最高购置价可下降一半,电动车购置实现平价。
换电模式最短仅需 3-5 分钟,便捷性匹配传统加油站,且有助延缓电池衰减,减少电网负荷。
充电时长过长、充电设施不完善目前仍是电动车普及过程中的重要难题。即使在公共充电站的快充模式下,也需要 30-60 分钟完成充电过程。且与慢充模式相比,快充模式工作电压大于电池电压,电子流速加快,电池升温过快,给电池带来一定的负担。而在私人住宅的慢充模式下,下班后集中充电可能会对居民变压器造成很大压力,增加电网负荷。与此相比,换电模式在便利性、可靠性方面优势凸显,换电池最短仅需 3 分钟,便利性可与传统车加油相媲美。且换电电池被集中收集,在恒温恒湿条件下小功率慢充,有助于延缓电池寿命衰减。
换电推行难点逐步突破,搭建换电良性生态突破
突破1:行业格局逐步明朗,电池标准化符合各方共同利益。
时过境迁,电池包统一标准符合多方共同利益。2011 年国家电网曾组织换电标准的设立,由于当时动力电池技术不够完善,电池成本较高,财政补贴力度较大,巨大的利益分配主导权变更导致各方未能达成共识,换电模式再度进入摸索期。目前动力电池行业以 CATL 为绝对龙头的格局基本确立,动力电池利润压缩,车辆补贴即将退出,换电模式的利润纠纷不再,动力电池包标准化符合整车厂、电池厂、消费者甚至政策层面多方利益,目前需解决车企互用难题。
突破 2:车企破冰,换电车型逐渐增多
换电标准尚未统一,当前车企各自为营,开展初步布局。目前各车企积极响应政策导向,推出换电版车型,其中蔚来和北汽新能源领先全市场,已经积累了丰厚的经验。上汽,吉利,广汽等国内主流车企也加入换电阵营。当前政策尚未明确,车企之间电池无法互通,车企换电生态建设思路以自有车型中保有量较大的车型为主,势必会造成换电站运营效率低,进而造成资源的浪费。随着政策进一步细化,车型增多,基于单一车企甚至单一车型的换电模式难以持续,换电商业模式有待突破。
突破 3:安全标准不断确立,2H21 政策试点可期
2011 年国家电网工作会议上就曾确定“换电为主、插充为辅、集中充电、统一配送” 的新能源汽车基本运营模式,由于当时新能源汽车数量不足、换电生态尚未建立等原因被搁置,但过去几年产业一直在进行实践和试点。
2019 年 6 月,《推动重点消费品更新升级畅通资源循环利用实施方案( 2019-2020 年)》 重新提及推广新能源汽车电池租赁等车电分离消费方式,鼓励企业研制充换电结合的新能源汽车产品。
2020 年 4 月,《关于调整完善新能源汽车补贴政策的通知》明确支持“车电分离”等新型商业模式发展。2021 年 4 月,首个国家标准《电动车换电安全要求》发布,2021 年 11 月起实施。
2021 年下半年,工信部与能源局开展新能源汽车换电模式应用试点工作。
破局思路:同级别车型电池包标准统一,“1+N”试点打开推广瓶颈
同级别车型电池标准统一胜过单一车企电池统一方案。
目前换电方案以某款车型(北汽 EU 系列)或者某车企的几款车型(蔚来 ES8,ES6 和 EC6)作为统一方案,但均不适合向全市场推广。
1)单一车型换电只适用于保有量比较大的车型,所有车型推行换电势必导致换电站储备大量不同尺寸电池包,造成巨大的电池资产浪费。
2)以单一车企所有车型作为统一标准只适用于车型相近的企业,如蔚来汽车。比亚迪纯电动车覆盖 A00 至 C 级以及轿车和 SUV,电池包容量和尺寸差异较大,难以建立统一的标准。
同级别车型的空间差距基本在可控范围内,电池容量标准差比例基本在 20%以内。
如目前在售 A级车平均电池容量为 61 度,标准差为 8 度,偏差比例 13%;C 级车的偏差比例更是仅有 10%,基于蔚来汽车中型 SUV ES6 和中大型 SUV ES8 通用电池包的经验,同级别车型更容易设计出尺寸统一,容量可变的电池包来满足几乎大部分同级别车型适用。
“1+N”:1 家电池厂和 1 款动力电池包覆盖 N 家企业的 N 款同级别(尺寸相近、带电量接近、续航接近)车型。
例如由动力电池龙头 CATL 作为标准电池包供应单位,联合诸如上汽集团(ER6、Ei5)、吉利集团(几何 A)、广汽集团(Aion S)、北汽新能源(EU5)和东风汽车(启辰 D60)等车企,成立换电联盟,在一线城市先行推广换电模式。利用 CATL 在行业的影响力尝试将不同企业同级别带电量相近车型电池标准统一,跑通换电模式各个环节,有助于打开换电模式推广瓶颈。
终极生态:多方参与,统一管理,渠道清晰
今年蔚来推出 BaaS 换电模式,并于 8 月 18 日成立了蔚能资产管理公司。股东方一共有 4 家,分别为蔚来汽车、宁德时代、湖北科投以及国泰君安国际,各投资 2 亿元占比 25%,宁德时代作为电池龙头企业参与其中补足商业模式下最后电池一环。BaaS 模式中电池资产管理公司负责日常的电池管理、储能等等业务,车企负责换电服务与消费者对接,分工合作提高效率。我们认为,在车电分离模式下,政府牵头成立行业统一的第三方电池资产管理公司,车企、电池厂和金融机构同时参股绑定,并赋予电池资产管理公司更多的功能,如电池包尺寸、容量的确定,不同车企车型电池尺寸的整合,与动力电池厂技术参数的对接等等。
电池资产管理公司成为链接车企、电池厂和消费者的桥梁,废旧电池的回收责任主体从车企转移至电池资产管理公司。
二、 换电模式:换电站有多大空间?
1 、2025/2030 年换电车型在新能源车销量占比达 30%60%
2025 年新能源汽车销量预计达 780 万辆,其中换电车型占比有望达 30%。当前新能源汽车保有量已经突破 670 万辆,预计 2021 年年底达到 824 万辆,2025 年突破 3000 万辆,2030 年接近 9000万辆。换电车型在 2021 年起持续增加,预计 2025 年销量占比 30%,2030 年占比 60%。
从保有量来看,预计 2025 年换电车型保有量达到 496 万辆,占新能源汽车保有量比例 16%;2030 年换电车型保有量 3979 万辆,占新能源汽车保有量 45%。
2.2025 年换电站需求 2.2 万座,运营端市场规模 2631 亿
2025 年换电站有望达 2.2 万座,21-25 年 CAGR 达 80%。假定换电站每日运营时间 24 小时,乘用车(含私家车、网约车)、商用车(主要为重卡车)换电速度 3.5、5 分钟,每日换车上限为 411、288 台,私家车每 7 天换一次电,网约车、重卡车以平均每 1.5、0.5 天换电一次计,2025 年换电站需求 2.2 万座。
2025 年运营市场规模有望达 2631 亿,21-25 年 CAGR 达 107%。运营端按乘用车、商用车换电费用 1.75 元/度、1.3 元/度,乘用车、商用车平均带电量 60、300 度,2025 年对应换电站运营市场规模为 2638 亿。
2025 年换电站设备市场有望达 693 亿,21-25 年 CAGR 达 81%。以乘用车、重卡车换电站 261、 420 万元的设备投资规模进行测算,设备需求市场将于 2025 年达到 695 亿,市场前景可观。
3. 单站盈利:换电站盈利模式如何?
从固定资产投资来看,换电站投资主要集中于换电站设备、线路投资、电池投资三大方面。目前乘用车换电站单站投资额约 500.7 万、重卡车换电站单站投资额约 1015.1 万,其中换电站设备占总投资比率的 41-52%,其次为初期备用电池投资占比 28-35%,最后为线路及其他投资占比 20%-23%。
从收入端看,换电站收入可拆分为单块电池收费(电池带电量*度电收入)、换电次数(年均换电数量 or 利用率)。
换电站利用率的爬升可依赖两层路径:
①换电车型保有量不断提升(β),即换电模式的优势带动换电车型在整体电动车中占比提升;
②先发优势,抢占有利区位(α),即同样的基础设施投资,位置好的换电站可享有更高的利用率。
3.乘用车换电站:30%-40%的利用率对应单站 ROA 为 8-16%
乘用车换电站盈亏平衡点对应 20%左右的利用率,随着利用率提升,盈利能力跃升。我们对乘用车换电站进行建模,讨论利用率变化下单站盈利能力如何变化。根据我们测算,单个乘用车换电站每天服务次数上限为 411 次,当利用率在 20%时,换电站达到盈亏平衡点,30%利用率对应 40 万净利润,对应 ROA 为 8%、ROE 为 16%。当利用率上升至 40%时,换电站盈利能力有显著跃升,净利润达 81 万,ROA 为 16%、ROE 为 32%。
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