新能源汽车换电设备行业研究：渗透率提升，换电站迎来广阔空间
（报告出品方/作者：中信建投证券，吕娟）
一、换电成为解决补能焦虑的重要手段，政策支持不断加码1.1 新能源车渗透率持续提升，换电成为解决补能焦虑的重要手段
国内新能源汽车产销量及渗透率快速提升。根据中国汽车工业协会数据，2021 年全年，国内新能源汽车销 量为 352.1 万辆，同比增长 157.5%，其中，纯电动汽车销量为 273.4 万辆，同比增长 173.5%；插电式混合动力 汽车销量为 60 万辆，同比增长 143.2%。新能源乘用车国内零售渗透率为 15.53%，同比提升 9.34 个 pct；新能 源商用车渗透率为3.88%，同比提升1.35个pct。2022年1月，国内新能源汽车销量为43.1万辆，同比增长140.8%； 新能源汽车渗透率为 17.0%，同比增长 9.5 个 pct。
电池换电模式是通过专用装置或人工辅助快速更换动力电池为电动车辆提供电能补给的一种形式，电池可 从电动汽车上拆卸下来，用户可以根据自身需求选择充电服务或换电池服务。换电池服务主要通过换电站实现， 能够在换电过程中对电池更换设备、动力蓄电池的运行状态进行监控，并对大量电池进行集中存储、集中充电、 统一配送，实现电池维护管理、物流调配以及状态监测的一体化管控。
基于效率与成本的考虑，未来充电、换电模式将有各自的应用场景和客户基础，换电模式将成为充电模式 的重要补充。
根据换电载体的不同，可以将换电模式分为电池包整体替换、电池包分箱换电和移动换电车换电：
电池包整体替换：将整个动力电池包进行更换，自动化程度比较高，车主只要坐在车内等待 3 至 5 分 钟就能完成换电，但是车辆兼容性较低，不同车企难以实现电池的通用匹配；
电池包分箱换电：将电池设计出最小化的标准模块，不同车型安装不同数量的电池即可，然后对电池 包分箱更换，更容易实现电池的标准化和安全性，但是对于单块电池包能量密度和一致性有更高要求， 电池包相互间的链接、单块及整体电池包与整车的通信的稳定性和协同性也有更严的要求；
移动换电车换电：车辆电量耗尽时让换电车赶到现场进行换电，类似一种紧急救援方式。
根据换电时接触与导方式的不同，可以将换电形式分为对插式换电、端面式换电：
对插式换电：车身与电池的插件导向孔、导向轴对插进行导向与定位，从而实现电池与车辆的连接。 换电时根据车身运行方向与电池进行方向关系的不同，对插式换电可进一步分为垂直对插式换电、平 行对插式换电。
端面式换电：端面式换电实现过程与对插式换电类似，电池安装于底盘，但换电是由插件接触面定位， 非导向的轴孔。
根据主导方不同，换电模式可以分为整车制造商主导、换电运营商主导、整车制造商与换电运营商合作主 导：
整车制造商主导：整车制造商负责换电技术的研发，运营商按照设计要求负责生产电池包。整车制造商委 托换电运营商进行换电服务运营，换电运营商负责电池包日常运营管理、电池补能与维护并与消费者对接，消 费者购买换电车型汽车并租用动力电池，典型代表企业为蔚来汽车。
电运营商主导：整车制造商制造车身，换电运营商负责换电技术的研发，同时负责汽车电池包的日常运 营管理、电池补能与维护，换电运营商提供全方位的换电产品设计，并与制造商进行换电技术对接，典型代表 企业为奥动新能源和伯坦科技。
整车制造商与换电运营商合作主导：换电运营商与整车制造商合作研发换电技术，整车制造商出售汽车， 换电运营商负责汽车的电池包的日常运营管理、电池补能与维护并提供换电服务，典型代表企业为奥动新能源-北汽新能源、奥动新能源-福田汽车、时空电动-力帆。
1.2 政策端持续发力，充换电结合模式逐步推广
充换电结合的补能模式成为 2019 年以来的政策导向。2006 年开始，国家电网公司组织开展了一系列电动 汽车充电设施研发与实践工作，高度重视电动汽车研究与应用工作。2011 年国家电网确定了“换电为主，插充 为辅，集中充电，统一配送”的运营思路，但是由于换电站投入成本太高、换电车辆少、兼容车型少等缺点， 加上标准不完善、企业积极性低等因素，换电模式被搁置，政策鼓励的方向转变为充电为主的补能模式。直到 2019 年 6 月，国家发改委、生态环境部和商务部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。随着行业政策推动逐步完善 与发展，我国换电行业前景广阔，将为充电模式的重要补充手段。2019 年以来，随着政策支持方向转为充换电结合的补能方式，支持换电模式发展的相关政策及行业标准陆 续发布。
展望未来，预计到 2035 年，换电模 式将成为主流补能方式之一，业务呈现规模化，场景丰富、标准化程度进一步提升（注：中国充电联盟（EVCIPA） 是应国办〔2015〕73 号文要求、国家能源局作为指导单位的非盈利性社团组织）。（报告来源：未来智库）
二、换电效率、成本优势持续体现，痛点迎来突破2.1 换电效率、成本优势持续体现
2.1.1 换电模式下新能源车补能效率优势明显
新能源车在换电模式下的补能时间明显少于充电模式。从补能时间来看，换电模式下补能时间仅需 3-5 分 钟（蔚来二代换电站电池更换需 3.5 分钟），明显快于快充（15-30min）和慢充（6-8h）。在重卡、新能源公交车、 物流车和运营类乘用车等对时间成本较为敏感的车型中，换电模式有效解决了其快速补能的需求，节省了补电 和排队时间从而增加了运营时间，可以有效弥补换电模式下的服务费成本。
2.1.2 换电降低购置成本，灵活控制补电费用
换电模式下，用户在购买新能源车时可选择租用电池来替代购买电池，从而减少初始购置成本。以蔚来官 网发布的车型为例，租用电池带来的购置成本减免可以达到7-12.8万元，带来的购置成本减免比例达到15-32%。 此外，换电模式下，新能源车用户可以根据不同场景调整所需的电池版本，灵活控制电池使用费用，结合租用 电池模式下避免的电池折旧损失，换电模式成本优势十分明显。
2.1.3 车电分离提高电池再利用率并降低风险
换电模式有利于推动电池梯次利用和回收。一方面，传统的经销商模式下，从分散的消费者手中回收动力 电池难度大。换电模式天然的优势是能高效提升动力电池回收率，引入更多的废旧电池流量，再结合梯次利用 构成充电-换电-储能闭环。另一方面，动力电池性能、规格等差异性将导致退役电池单体间性能参数不一致，从 而影响梯次利用价值。例如电池组电压、内阻等之间的差异将降低成组后系统实际可用容量，并导致电流、电 压不稳定，在长期运行中大大降低电池可靠性、安全性。换电模式下能对电池进行均衡管理、科学充放电，且 能有效评估梯次利用电池的剩余容量及剩余使用寿命。同时，车电分离模式所使用的动力电池型号、能量密度、 使用强度和使用场景相对统一，因此退役电池的状态、容量一致性更加统一，有利于动力电池的梯次利用与电 池包自动化拆解，保证电池再次应用时的可靠性和安全性，实现价值的最大化。
换电模式采用集中可控充电，保障充电过程安全。电池在过充或充满后半小时内最容易引发事故，相较于 无人值守充电桩以及具有较大的安全隐患的地下车库充电桩，换电站能够实现在恒温恒湿环境下对电池进行充 电，动态监测动力电池的荷电状态、温度等指标，并伴有多重安全防护，实现专业技术人员对电池进行全方位 监控与管理，极大提高了电池使用的安全性，为车主规避了最危险的环节。换电站内集中充电可控制最优的充 电环境和最佳充电曲线，提高电池充电过程的安全。
换电模式是在恒温恒湿条件下进行恒定小功率充电，能够有效避免大功率快充、波动性功率充电给动力电 池性能带来的影响。同时，电池资产管理公司联合电池企业建立专业化服务网络,提供动力电池维修保养等服务 支撑,也能进一步保障电池质量与安全性。
2.2 换电模式痛点取得突破
2.2.1 电池总成与接口的标准化、通用化有望迎来突破
整车厂配合实现电池总成与接口的标准化、通用化的意愿不强。在换电模式推广的过程中，电池总成与接 口的标准化、通用化必不可少。但是，如果要实现电池总成的通用化，整车厂就需要对外开放核心技术平台。 对于整车厂而言，这意味着话语权和定价权可能会被削弱，因此整车厂配合的意愿并不强。
需求端和上游电池厂家共同推动标准化。从需求端来看，B 端用户时间成本敏感性高，对于换电车型需求 较为强烈，但是电池型号不统一限制了使用场景；大部分 C 端私家车在日常使用场景中，仅会用到电池电量的 10%-20%，却为了缓解里程焦虑和补能焦虑，不得不购买大电量的车型，付出了大量的沉没成本。对当前充电网络建设完善性满意的新能源车用户占 比仅 54.6%。如果实现了电池总成与接口的标准化、通用化，换电站的通用性将明显增强，用户端的补能需求 焦虑也会得到缓解。
从上游电池厂家来看，宁德时代全资子公司时代电服于 2022 年 1 月 18 日宣布推出换电品牌 EVOGO，发 布了专门为实现共享换电而开发量产的电池“巧克力换电块”。该型号电池具有小而高能，自由组合，极简设计 三大特点。重量能量密度超过 160Wh/kg，体积能量密度超过 325Wh/L，单块电池可以提供 200 公里左右的续航， 并可以适配全球 80%已经上市以及未来 3 年要上市的纯电平台开发的车型。消费者换电时可以选取一到多块电 池，灵活匹配不同里程的需求。此外，“巧克力换电块”采用无线 BMS 技术，外部只有高压正负接口，提高了 插拔部件的可靠性。
2.2.2 换电站建站成本仍偏高，但投资回收期仅需 5 年左右
目前换电站建设投入的成本仍然较高，但乘用车、重卡换电站全投资内部收益率（税后）较高，因此投资 回收期均在 5 年左右。根据协鑫能科发布的公告，乘用车、商用车单座换电站投资额分别达到 260.72、420.14 万元，建设投资总额分别达到 500.72、1015.14 万元。不过，单个乘用车换电站的全投资内部收益率（税后）为 10.20%，投资回收期（税后）为 5.22 年；单个重卡车换电站的全投资内部收益率（税后）为 12.23%，投资回收 期（税后）为 5.16 年，总体经济效益良好。
三、换电需求迎来爆发，换电站设备首先受益3.1 多个企业陆续发布换电站建设规划
根据中国充电联盟的数据，截至 2022 年 2 月末，我国换电站运营商市场主要参与者包括奥动、蔚来、杭州 伯坦三家企业，在运营换电站总量分别为 873、424、108 台。此外，电芯巨头宁德时代的全资子公司时代电服 于 2022 年 1 月 18 日发布换电服务品牌 EVOGO 及组合换电整体解决方案，成为换电市场的重要参与者和推动 者。
随着换电模式的政策支持导向逐渐明确以及换电模式被消费者认可，多个企业发布了换电站建设规划。到 2025 年，蔚来汽车、吉利汽车、奥动新能源、中石化、国家电投分别计划建设换电站 4000、5000、10000、5000、 4000 座，协鑫能科计划建设换电站 5000-6000 座，合计达到 33500 座（协鑫能科换电站建设规划取中值 5500 座）。宁德时代旗下子公司时代电服虽暂未发布明确的换电站建设计划，但是在其换电品牌 EVOGO 发布会中明 确指出，未来将在 10 个城市首批启动换电服务。
3.2 换电站迎来广阔市场空间，2025 年有望达到 408.53 亿元
换电站投资占换电项目比重约 41-52%。根据协鑫能科公告，换电项目整体投资主要包括换电站投资、电池 投资和线路及其他投资。其中，乘用车、重卡换电项目换电站单站成本分别为 260.72、420.14 万元，在项目总 投资中占比分别为 52.07%、41.39%。
2021-2025 年换电站累计需求预计达到 2.97 万座。为测算换电站需求量，我们结合乘联会、中汽协数据提出如下假设：1）2022-2025 年国内乘用车、商用车总销量保持 3%稳定增长；2）新能源车乘用车、商用车渗透 率到 2025 年预计可以达到 40%、8%，2022-2025 年假设线性增长；3）根据乘联会数据，2021 年非营业乘用车 占比达到 88%，预计未来占比将进一步提升至 90%；4）随着未来换电车型的成本优势逐步显现、电池标准化不 断推进，未来非营业新能源车换电渗透率到 2025 年有望逐步提升至 30%，出租租赁新能源乘用车和商用车对不 能时间成本和便捷性更加敏感，换电模式渗透率有望分别达到 75%、70%；
5）非营业新能源乘用车平均约一周 补一次电，出租租赁新能源乘用车每天行驶里程约 300-400km，预计每 1.5 天补电一次，商用车预计每半天补电 一次；6）新能源换电站每日服务上限约 300 次，非营业新能源乘用车、出租租赁新能源乘用车换电站利用率分 别为 30%、50%、30%。基于以上假设的测算，2021-2025 年，国内换电站累计需求预计将达到 2.85 万座，其 中 2025 年换电站新增需求达到 1.23 万座。
2025 年换电站市场有望达 357.57 亿元。根据协鑫能科公告，截至 2021 年 7 月，乘用车、商用车单座换电 站投资额约为 260.72、420.14 万元，假设 2022-2025 年每年单站所需投资额下降 10 万元，对应 2025 年换电站 市场规模为 357.57 亿元。
我们分别从新能源车渗透率和换电车型渗透率出发，对 2025 年换电站及投资额需求量进行敏感性测算：
（1） 悲观假设下：新能源乘用车和商用车渗透率分别为 35%、5%，非营业新能源乘用车、出租租赁新 能源乘用车和新能源商用车换电模式渗透率分别为 25%、70%和 65%，则 2025 年新增换电站需求 数量为 0.85 万座，对应新增换电站设备投资额为 251.45 亿元；
（2） 中性假设下：新能源乘用车和商用车渗透率分别为 40%、8%，非营业新能源乘用车、出租租赁新 能源乘用车和新能源商用车换电模式渗透率分别为 30%、75%和 70%，则 2025 年新增换电站需求 数量为 1.23 万座，对应新增换电站设备投资额为 357.57 亿元；
（3） 乐观假设下：新能源乘用车和商用车渗透率分别为 45%、11%，非营业新能源乘用车、出租租赁新 能源乘用车和新能源商用车换电模式渗透率分别为 35%、80%和 75%，则 2025 年新增换电站需求 数量为 1.67 万座，对应新增换电站设备投资额为 494.10 亿元；
乘用车换电站的核心零部件主要包括 RGV 平台、电池周转仓、集成站壳体、充配电系统、站控系统和其他 设备（含温控设备、监视设备和消防设备等），上述各零部件价值量占比分别约 25%-30%（取中值 27.5%）、20%、 20%、15%、10%-15%（取中值 12.5%）和 5%。
一般来说，由于电池和车辆体积较大，商用车换电站需要使用桁架机器人（含吊具）和集装箱系统（含集 成站壳体、电池架），替换乘用车换电站的 RGV 平台、电池周转仓、集成站壳体。因此，商用车的核心零部件 主要包括充配电系统、集装箱系统、桁架机器人、温控设备和其他设备（含站控系统、监视设备、消防设备等）， 上述各零部件价值量占比分别约 35%-40%（取中值 37.5%）、25%、15%-20%（取中值 17.5%）、10%和 10%。
到 2025 年，预计乘用车换电站核心零部件 RGV 平台、电池周转仓、集成站壳体、充配电系统、站控系统 和其他设备需求量分别可以达到 42.21、30.70、30.70、23.02、19.19、7.67 亿元。
到 2025 年，商用车换电站核心零部件充配电系统、集装箱系统、桁架机器人、温控设备和其他设备预计需 求量分别可以达到 76.53、51.02、35.71、20.41、20.41 亿元。
四、换电站设备相关公司分析4.1 瀚川智能：1+N 战略布局换电站，2021 年业绩改善明显
瀚川智能是一家智能制造整体解决方案供应商，主要从事智能制造装备及系统的研发、设计、生产、销售 和服务，2021 年业绩明显改善。2016-2021 年，公司营业收入由 1.50 亿元增长至 7.58 亿元，CAGR 达到 38.23%； 公司归母净利润由 0.02 亿元增长至 0.67 亿元，CAGR 达到 98.40%。分业务收入来看，2020 年公司汽车电子智 能制造装备占比仍然最高，达到 42.24%，但是新能源智能制造装备（含换电站）、医疗健康智能制造装备、工 业互联智能制造系统占比较过去提升明显，分别达到 26.62%、24.76%、5.21%。
从发展战略来看，公司聚焦智能制造，在 1+N 的战略发展模式下，形成了“1”，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”包括汽车装备、锂电设备、换电站等细分板块，“N”包括工业互联、工业零组件和医疗健康细分板块。 其中，换电站方面，公司生产乘用车、商用车换电站以及核心零部件，还负责运营终端等：
换电站品类：换电站整站产品按照电池类型可分为分包式换电站和整包式换电站；按照换电车型可分 为乘用车换电站和商用车换电站；按照电池的仓位可分为 48 仓位换电站、26 仓位换电站、7 仓位换电 站以及定制化仓位换电站。
换电站客户：目前公司的换电站可适配的汽车品牌有时代电服、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、陕西汽车等旗下新能源换电车型，并提供部分其他商用车和乘用车 品牌车型换电站的核心部件。
换电站技术优势：公司具备项目管理经验充足、批量交付能力强、技术储备丰富等优势，公司在汽车 装备建立起了相应的优势（系统集成商），比如公司的高速凸轮技术、定位技术、检测技术、对准技术 等核心技术在换电站上也都有应用，底层核心技术可以通用。
4.2 山东威达：电动工具配件地位稳固，换电站与蔚来深度合作
电动工具配件行业隐形冠军地位持续夯实。山东威达是全球电动工具配件行业的隐形冠军，可为下游电动 工具企业提供钻夹头、精密铸造件、粉末冶金件和合金锯片等多种部件。截止 2021 年上半年末，公司拥有年生 产钻夹头 6600 万只、12000 吨粉末冶金零部件、2500 余万件精密铸造件、3000 余万只电动工具开关及电池包 产品的生产能力；客户方面积累了诸如博世、牧田、百得、创科实业、南京德朔、锐奇股份以及江苏东成等国 内外龙头电动工具企业。
换电站进入批量上市阶段，独家供应蔚来二代换电站。2016 年收购德迈科，其主营工厂自动化、物流自动 化及机器人智能装备等，2017 年 8 月全资子公司德迈科与蔚来共同出资设立昆山斯沃普，德迈科持股 44%。斯 沃普主营业务包括自动化换电站、充换电互联网平台及动力电池梯次利用大数据平台建设。2021 年起，公司的 换电站业务进入批量上市阶段，推动上半年自动产品收入增长 280.04%，我们估算下半年仍保持快速增长。展 望未来，蔚来换电站全球总数计划超 4000 座，平均每年需求量超过 600 座，公司作为蔚来二代换电站主要供应 商将持续受益。此外，公司也在持续拓展非蔚来客户，如东风柳汽、浙江加能等，并始终与一些车企、运营商、 电池厂商始终保持着紧密的合作和良好的沟通。（报告来源：未来智库）
从经营业绩来看，2012-2020 年，公司营业收入从 6.45 亿元增长至 21.65 亿元，CAGR 达到 16.35%，归母 净利润从 0.66 亿元增长至 2.54 亿元，CAGR 达到 18.47%。2021 年，公司预计实现归母净利润 3.20~4.00 亿元， 同比增长 25.79%～57.24%。
4.3 博众精工：从 3C 设备切入锂电设备，智能充换电站布局较早
公司专注于智能制造装备研发、设计、生产，提供智能制造整体解决方案服务，从 3C 设备切入锂电设备。 近年来，在 3C 领域做深、做强的基础上，公司抓住各行业对生产自动化、智能化的需求提升所带来的市场机遇， 持续拓展下游应用领域。其中，在产业政策支持下，新能源汽车迅速发展，推动动力电池行业产能迅速扩张。 在此背景下，公司进行了前瞻性布局，成功抓住新能源汽车及锂电产业快速发展契机，充分利用自身在自动化 设备领域积累的行业经验、技术优势，已成功切入 ATL、宁德时代等锂电池制造商的供应链体系。
2018 年，公司成功为蔚来轿车开发了多款智能充换电站，满足了客户对新能源车及配套换电站的投进需求。 跟着换电产品的迭代更新，公司的客户定制型换电站产品已迭代 3 代，自研型换电站产品迭代 6 代。2021 年， 公司相继推出了标准型换电站、车企定制型换电站、多功能型自动充换电站等产品。
（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）
精选报告来源：【未来智库】。未来智库 - 官方网站
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