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文 / 熊宇翔 羅鬆鬆  編輯 / 李墨天

來源:遠川研究所

1997年,美國加州一家媒體採訪了一位EV1車主,隨後發表的文章中提到了一個新名詞:RangeAnxiety,這也是“里程焦慮”第一次出現在公開報道中。

EV1是當年通用推出的一款純電動車,雖然研發花了近5億美元,但礙於技術和成本,採用鉛酸電池的EV1續航只有可憐的100公里,連五菱宏光MINIEV都不如,車尾箱雖然配了一個120V家用充電器,但充滿卻需要15個小時,足夠從北京飛趟紐約。

對美國人來說,他們早已習慣了到處都是加油站的出行方式,上世紀末,美國加油站數量多達18.8萬座,無論是到阿拉斯加滑雪,還是去夏威夷衝浪,都不用爲加油而煩惱,相比之下,電動車主想出趟遠門,得做好隨時拋錨的心理準備。

作爲一款劃時代產品,EV1雖然出身不凡,擁有電動車的安靜、環保、加速快等優點,但卻無法擺脫被政策所左右的命運,在石油寡頭以及保守政客的阻撓之下,EV1所仰仗的加州零排放法規有所鬆動,最終在1999年被迫停產。

EV1由於各種原因被扼殺在搖籃中,但“里程焦慮”這個詞卻流傳下來,成了電動車的阿喀琉斯之踵,而且伴隨着整個行業的每個歷史階段。

2021年,國內新能源車的滲透率已經接近15%,電動車的爆發勢不可擋,但補能環節的矛盾卻日益突出。出行高峯期,電動車一“樁”難求的現象愈發普遍,去年國慶期間出現了“充電一小時、排隊四小時”的現象,有的車主爲了搶樁甚至大打出手。

爲了不在補能環節掉鏈子,整個行業使出了渾身解數,電池廠在研究新的封裝工藝和材料體系,車企則主攻800V高壓平臺和輕量化技術,運營商在大力佈局充電站,就連曾經一度被否定的換電模式也因爲寧德時代的入局而煥發新生。

回顧歷史,補能方式是貫穿整個行業的一條重要暗線,而展望未來,補能方式的演進又是決定電動車的滲透速度以及消費者體驗的關鍵一環。

混沌摸索

作爲新生事物,電動車從出生起就面臨“先有雞還是先有蛋”的靈魂拷問。

對老百姓來說,買電動車的理由除了性價比,還有高效無憂的補能網絡,對車企來說,超前建設補能網絡是必要的,但大規模佈局一定是建立在賣車形成的規模效應上,否則會入不敷出,長此以往將會造成資金鍊斷裂。

EV1消失後,全球電動車市場陷入了沉寂,直到2008年金融危機之後纔有所復甦,比亞迪推出了全球第一款插混電動車F3DM,特斯拉開始交付Roadster,雪佛蘭第一款增程電動車Volt也正式上市。

但相比於產品側的熱鬧,整個補能體系卻顯得跟不上節奏。

以美國爲例,2010年美國只有506座充電站,80%位於熱衷新能源的加州,德克薩斯、紐約和佛羅里達州三個富裕州分別只有6座、2座和5座[1]。

當時,中美兩國都開始鼓勵電動車消費,但有三座大山擋在身前:價格,續航和補能效率,三個要素之間互相制約,短期之內無法兼得,比如低價和高續航,但有人卻想出了一招妙計,他就是被稱爲以色列天才創業者,BetterPlace創始人賽·阿加西(ShaiAgassi)。

阿加西2007年創立BetterPlace時,國際油價開始暴漲,從每桶50多美元飆升到100多美元,他判斷電動車的時代已經到來,而他想通過一張高效補能網絡來加速整個過程:

通過車身和電池分離的方式來降低電動車的一次性購買價格,再通過換電站來提供高效便捷的補能服務,三分鐘就能換出一塊電池,從而打消人們的續航焦慮。

這種以換電爲核心的商業模式爲阿加西贏得了8.5億美元風投,包括以色列集團,摩根士丹利、匯豐、GE等大機構都搶着給他送錢,這些機構都寄希望於通過高效補能來撬動龐大的電動車需求。

起初,阿加西也不辱使命,說服了雷諾,雙方結成聯盟,後者按它的技術標準生產電動車,換電站的建設和運營則由BetterPlace負責,用戶按月向它支付租金,此後,BetterPlace的足跡從以色列逐漸拓展到丹麥、日本、美國等地。

中國市場的巨大潛力BetterPlace也看在眼裏。

當時恰逢中國開始推動電動車補貼,但充電樁數量不足以及接口標準不統一的問題十分突出,阿加西嗅到了商機,開始和奇瑞、北汽以及比亞迪等公司接觸,並且和南方電網達成了合作,2011年在廣州賽馬場附近開了一家換電服務體驗中心。

當時,國內車企中除了比亞迪明確反對換電之外,其他車企態度都相對開放。事實上,當時國家電網正在力推換電模式,希望形成以“換電爲主,充電爲輔,集中充電,統一配送”的補能模式,並表示要在“十二五”期間建設充換電站2351座[2]。

國網考慮的出發點不僅僅是車輛的用電。衆所周知,交流樁充電慢,直流雖快,但對電網衝擊大,也折損電池壽命,換電的優點在於減少電網的負荷壓力並且提高土地利用率。然而,經過短暫嘗試,由於缺乏統一標準,以及電動車滲透率不足和車企疑慮,國網的換電大計最終失敗了。

BetterPlace同樣走進了一條死衚衕,除了雷諾之外,其他車企和電池製造商對阿加西的計劃並不感冒,消費者也沒有因爲這種模式而對電動車另眼相待,相反,由於電池資產自持,600萬美元一座的換電站卻在一點一點蠶食公司的資金,虧空越來越大,最終,BetterPlace在2013年宣告破產[3]。

行業發展初期,電動車本身存在價格貴,續航短,安全性不足等諸多問題,BetterPlace另闢蹊徑,想通過提高補能效率來促進電動車銷售的做法並沒有奏效,而且統一電池包規格本身也面臨來自於車企的猜疑和抵制,再加上昂貴的建設和持有成本,BetterPlace的結局只剩一地雞毛。

但是BetterPlace的破產並不等於換電模式以及電池標準化理念的失敗,這種模式的式微本質上是因爲電動車發展速度不及預期,資本開支巨大,無法攤薄成本所致。

但事實上,消費者對於補能自由的需求從來都沒有消失。當市場規模擴大,技術可行性提高、政策清晰時,這種同時能兼顧用戶體驗與資源利用率,能夠大大降低購車門檻並且有效延長電池壽命的補能方式會在未來以一種全新的面貌出現在市場上。

此消彼長

在換電模式偃旗息鼓之後,充電模式逐漸成爲主流。相比於換電模式,充電模式最大的優點在於:投資少,建設快,標準易統一。

2013年之前,充電樁的建設主要是由國企來承擔,但在2014年之後,充電樁市場面向全社會開放,民營企業漸漸成爲主力,2015年,充電樁國標正式發佈,新一輪的電動車補貼也拉開大幕,充電樁行業掀起了一場“大幹快上”的熱潮,換電模式徹底淪爲非主流,只有北汽等少數企業在2B市場實現落地運營。

作爲典型的重資產,換電站單站建設成本在200萬以上,加上額外配置的電池可高達5、600萬,相較之下,充電樁要“輕”得多,直流充電樁單樁4-12萬,交流慢充樁只要兩三千,短期內更容易密集鋪設,消費者的感知也更強[4]。

歷史上,燃油車最早的補能體系也是採取靈活加油方式:1905年第一座加油站誕生前,燃油車車主們加油普遍是在雜貨店、五金店完成的[5]。一百年後,新能源車補能模式從換電到充電,本質上是歷史的再現——“低成本、分佈式”相對於“高成本、集中式”的補能方式更容易實現一個產業的冷啓動。

然而,充電的階段性勝利,並不意味着終局。

由於充電時間過長,市場分佈不均,這種模式也陷入了兩難境地——充電樁“翻檯率”低,坪效低,投資回報週期過長,盈利困難,行業龍頭也長期處於虧損狀態;消費者等待時間長,尤其是30%沒有私樁安裝條件的新能源車主,充電更難,甚至有車主因爲無法在小區內安裝充電樁將物業告上法庭。

這帶來的結果是,截至2021年底,中國新能源車保有量已近800萬輛,充電樁卻只有261.7萬個,車樁比達到3.2:1,不僅與2015年定下的“480萬個充電樁,車樁比約1:1”目標相去甚遠,而且比2020年數據(2.9:1)更高。

未來,隨着新能源滲透率不斷提高,車樁比有可能會進一步提高,這對消費者來說,意味着能量自由之路愈發艱難。

也正是因爲補能不便,消費者自然會追求更高的續航,以寧德時代爲首的電池企業着力推高電池能量密度,爲緩解續航焦慮做出了重要貢獻。但車企很快掀起續航軍備競賽,目標數值從400公里一路上漲到1000公里。

然而,絕大部分中國人每天的出行距離都不超過50公里,一味地追求高續航,無論是對車企、電池廠還是車主都不划算。

過分追求超大容量電池必然帶來更多的鋰、鎳、鈷等稀缺資源的消耗,供不應求之下可能會推高鋰電池價格,電動車也無法滲透到30萬元以下的主流市場,制約了行業的發展速度。而且,中國的鋰鎳鈷資源並不豐富,這種“唯續航論”的路線方針在國家層面也不可取。

此外,爲縮短補能時間,行業又選擇加碼超高功率充電技術,對消費者許下“充電5分鐘,續航200公里”的諾言。

這麼做,充電體驗雖然優化了,但牽出了更多問題:更大的資本開支,車企力有不逮;充電安全風險提高,主管部門如履薄冰;而一根300kW的直流充電樁,能喫下一整棟居民樓的配電量,電力部門壓力山大。

一個意想不到的局面出現了:曾經因低成本而率先發展的充電,爲了追趕加油的補能體驗,竟然要整個行業乃至整個社會體系付出高昂成本進行改造。

事實上,過去五年在寧德時代等廠商的助力之下,國內電動車的平均續航從當初不到200公里已經提升到400多公里,曾經的“里程焦慮”已經演變成了如今的“補能焦慮”。

爲了讓消費者實現能量自由,顯然不能僅靠堆疊更多的電池或者無限鋪設快充,而是要仰仗一個更加多元高效的補能體系。

柳暗花明

電動車市場的奇妙之處在於,它並不過早地對某一路線宣判死刑,而是在動態的變化中尋找着最優解。

比如2014之前,國內電動車用的是清一色的磷酸鐵鋰電池,但在2016年之後,在補貼政策的引導下,能量密度更高的三元鋰成爲主流,而到了2020年,隨着補貼退坡以及技術進步,磷酸鐵鋰迎來了第二春。

充換電之爭同樣如此。在2020年之前,充電樁因爲“短平快”的優勢成爲主流,但換電並未就此消失,國家在政策上留出了口子,有些初創企業也在探索新的商業模式,比如蔚來。

相比於BetterPlace的1.0版本,主打“可充可換可升級”的蔚來推出了一種更清晰可行的2.0模式:電池從整車中剝離,由車企、電池廠、金融機構等共同成立的“電池銀行”持有,電池銀行從車企或者電池廠手中購得電池,並將電池租給車主,再通過ABS獲得融資。

在這種模式下,消費者減少了一次性購車支出,補能體驗更佳,對電網而言,換電無需快充,造成的電網瞬時衝擊小,換下的電池還可作削峯填谷的儲能電池所用,提高電池的全生命週期使用率。

2020年,蔚來聯手寧德時代、國泰君安,湖北科投成立了蔚能資產管理有限公司,在“車電分離”上踏出實質性一步,然而,這種車企主導的換電模式存在三個明顯問題:電池包規格無法被其他車企接納或者兼容,建設速度慢,規模效應不強導致盈利困難。

然而過去兩年,中國電動車市場呈現爆發之勢,去年銷量多達350萬輛,同比暴增1.6倍,行業的主要矛盾從過去的消費者不認可,變成了終端銷量與補能效率之間的錯位。單純依靠充電並不經濟,相比之下,換電模式雖然一次性建設成本高,但土地坪效更高,對電網衝擊更小,對能有效延長電池壽命,重新獲得青睞。

換電模式的本質在於電池標準化,而問題在於誰來制定標準?

如果是由國家來強推,可能會遏制市場創新;如果是讓車企來主導,則又會陷入“各自爲政”的循環中,社會資源無法最大化利用;如果是讓第三方運營商主導,則需要它既對車企有足夠的話語權,又要懂電池管理,同時也需要有強大的資金作爲保障,這顯然不太實際。

從目前來看,頭部動力電池廠商最有可能,也最有實力推動電池的標準化。以寧德時代爲例,作爲全球最大的電池廠,幾乎所有一線車企都是它的客戶,而且資金實力強,同時又和國家電網等國企成立了合資公司,能調動的資源非其他公司所能比。

寧德時代所具備的產業鏈上下游協同能力爲它進軍換電提供了支撐,而它的全國範圍佈局也爲換電站的集中高效佈局提供了可能,日益突出的補能矛盾也爲這種模式的復甦提供了市場基礎。

今年1月18日,寧德時代發佈換電品牌樂行換電(EVOGO),區別於蔚來的底盤整包換電,寧德時代推出的巧克力換電塊採用了小電池包設計,每塊對應續航200公里,用戶可自由選擇1-3塊使用,能適配80%以上純電平臺車型,這種模式類似於消費電子行業裏的5號電池,遙控器用兩個,玩具車可以用4個。

採用EVOGO的首批車型是一汽NAT,對車企來說,採用這種模式的優點在於可以減少定製化電池包的研發成本,從而將更多資源用於消費者差異化感知更強烈的智能座艙以及自動駕駛等領域,另一方面,通過引入電池銀行實現車電分離,能夠降低購買門檻,也有望激發更多的市場需求,從而形成一個正循環。

長遠來看,換電模式是爲了讓電動車迴歸產業本質,隨着智能化的發展,作爲交通工具的汽車將逐漸發展成爲移動生活空間,車載能源的角色將進一步弱化,無論是車企還是電池廠,電池標準化更能提高整個行業的效率。

尾聲

在中國的新能源汽車產業發展歷程中,有個普遍的現象——路線選擇常呈現出一邊倒的態勢,不是三元力壓鐵鋰,就是充電壓倒換電。而當市場轉換風向,跟着路線搖擺的企業大受折騰。

但實際上,在複雜多元的中國,很難有單一的方案能夠滿足所有需求。

新能源車市場容得下月銷三萬的特斯拉Model3,也容得下月銷三萬的宏光MINIEV。同樣,消費者對補能便利的渴求,既容得下小縣城的家充樁,也容得下北京五環內的換電站。

在電動車車保有量高速增長的眼下,一個多元的補能體系能夠更好地填補補能的供需缺口,充電與換電不會是非此即彼的替代品,而是同一個戰壕裏的隊友,雙方的終極目標都是消滅補能焦慮,最終實現電動車的能量自由。

參考資料:

[1] 美國能源部

[2] 智能充換電網助推電動汽車發展實現多元化智能化,中國能源報

[3] 李斌:電池可充可換可升級,全世界只有我們,汽車商業評論

[4] 充電樁:乘新基建東風邁向高質量發展,申港證券

[5] THE HISTORY OF GASOLINE RETAILING,NACSOnline

[6] 充換電之爭,意欲何爲,第一電動網

[7] 換電模式做主中國電動車將從2011年起跑,南方網

[8] 補能刻不容緩,換電呼之欲出,中金點睛

[9] 換電元年,十倍空間,中信證券

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