宁德时代换电五部曲

发布日期:2022-05-20

核心提示:1 月 18 日,宁德时代(CATL)发布换电品牌 EVOGO,正式进军换电市场。本应该在几个月之前就写完的文章,因为各种原因跳票了,这
 

1 月 18 日,宁德时代(CATL)发布换电品牌 EVOGO,正式进军换电市场。

本应该在几个月之前就写完的文章,因为各种原因跳票了,这期间宁德时代股价大起大落,市场出现了很多对「宁王」的猜想,也有很多对宁王换电的解读。

看宁德时代的换电其实就是回答几个问题;

  • 为什么 CATL 要在此时跨入换电?
  • 宁德时代做换电是不是一门好生意,背后有什么考虑?
  • 宁德时代换电与其他几家换电有何不同?

今天这篇文章我就从 5 个角度去聊聊宁德时代的换电。

01

原因:锂矿焦虑

在发布会上,时代电服的总经理陈伟峰已经告诉大家答案:

「技术进步和规模经济带来的成本下降,对冲电量增加的资源成本。

所以这几年来,大家可以用相同甚至更低的价格,买到电量越来越大、续航越来越长的新能源车。

今年(2022),全球新能源汽车市场进入爆发式增长的新阶段。

动力电池的需求激增,原物料资源大幅涨价。

相比之下,规模经济和技术进步带来的降本只是杯水车薪,成本曲线正在掉头向上。」

简单讲,CATL 判断未来电池降本能做的非常有限,但生产电池的原物料成本却会与日俱增。

究竟锂价格有多夸张?

答案是:1 年 5 倍。

虽然价格狂飙有其不理性成份,但锂价要回到过去价格已不可能。所以,谁能控制锂资源,谁就能主宰电池产业。

不止 CATL,比亚迪、赣锋锂业、特斯拉、LG、三星 SDI 等,全球各大电池上下游企业,皆深度参与这场抢矿大战。

因此,它进军换电主要是作为控制锂资源的一种手段,CATL 在 2018 年就开始全球抢矿之路,三元锂电池的锂、钴、镍皆是重点布局对象,为的就是确保原物料供应。

除了国外,在国内 4 月 21 日,「获得宜春市锂矿探矿权,是宁德时代全产业链布局的重要举措。宁德时代在符合合国家战略性矿产安全保障前提下,加速锂矿资源勘查开发,增加锂资源供给,助推锂相关原材料回归理性。」

不止宜春,CATL 与四川省政府也有合作,共同开发甘孜州,将在宜宾市建厂。

况且为对冲锂电池成本上升过快的风险,它在 2021 年发布钠电池,预计 2023 年能形成基本产业链。

很多电动车主有里程焦虑,CATL 则有锂矿焦虑,尽其一切手段掌握锂资源自主权,换电只是其手段之一。

02

扩展:梯次利用

换电如何跟掌握矿源扯上关系?

因为换电很容易做梯次利用。

解释一下,CATL 的换电基于车电分离,电池的产权在它手中,车主只有电池的使用权,电池的后续处理,由它全权负责。CATL 官网有这么一张图,解说电池生命周期的全流程,电池最后会再回收处理,提取电池里各种金属。

在原物料价格飙涨的时代,特别是矿产资源发现到产业化需要非常长的时间,所以在此期间电池回收是门好生意,让材料循环起来。

特斯拉前技术长 JB Straubel 离职后创立的 Redwood Materials 就是做锂电池回收。

LG 也跟加拿大的 Li-Cycle 达成战略合作,由 Li-Cycle 负责北美地区 LG 生产的锂电池回收业务。

CATL 副董事长黄世霖在 2016 年就讲过:「收购邦普(主业务一样是锂电池回收)目的就是要建构整个锂电池产业链。」

黄世霖当时目标是把电动巴士的电池进行梯次利用,当梯次利用完进行回收提炼电池原材料。可是黄世霖却不看好电动车的动力电池做梯次利用。

在 2019 年的高工锂电会议中,他提到在开拓锂电储能市场时一定要消除两个误区:

一,直接拿动力电池做储能电池,对此要非常慎重。储能系统运营对电池寿命要求非常高,动力电池并不适合。

二,业内经常谈论梯次利用,目前来看退役动力电池不太能用于梯次利用。

看到这里可能有人会认为他自相矛盾,一下子说要发展电池梯次利用,一下子又不看好动力电池做梯次利用。

黄世霖认为电池梯次利用有大用,不是每家的动力电池都能做。尤其在 2019 年之前,那时电动车骗补盛行,很多车的动力电池 BMS(电池管理系统)做的很烂,梯次利用很容易出事。

一语成谶。

2021 年 4 月 16 日,北京集美储能站火灾,用的就是退役动力电池。此次火灾,促使国家推进退役电池用于储能的安全管理政策。

CATL 要如何避免梯次利用的问题?

在发布会上已经提供解答。

「巧克力换电块」是 CATL 为实现共享换电开发量产的电池,它可以自由组合,为此它的 BMS 采取的是无线 BMS 技术。

无线 BMS 功用不止是电池包自由组合,更为梯次利用提供后续再利用的便利性。

前面提到,梯次利用最看重就是 BMS。

BMS 做的好梯次利用没烦恼,何况无线 BMS,虽然无线 BMS 在乘用车的电池包内的使用效果有待讨论,但无线 BMS 对于换电由天然的优势,没有电线约束更为自由,

它可以把动力电池拆开做到模块级,甚至电芯级别的应用,只要上面有无线 BMS,可以按需组合或拆解,实现另类的「自由组合」。

梯次利用除了储能外,在商用车也有很大的发展空间。

CATL 在商用车布局很多,包含客运、城市配送、重载运输、道路清洁、工程机械与二轮车。在一些过往使用铅酸电池的低速车,如叉车、物流车、高尔夫球车和二轮车等,皆是梯次利用的使用场景

退役动力电池的循环寿命只是不符合电动车要求,然而跟循环寿命只有 400 次的铅酸电池(80% 的磷酸铁锂电池循环寿命超过 1000 次),只要性价比够高,就有机会取代铅酸电池。

况且低速车能继续采用车电分离模式,延长电池使用年限,以获取更多租金,之后利用完再回收冶炼金属原料。将电池物尽其用,达到最高的经济效益。

03

响应:储能版图

换电如何才能成为一门好生意,答案是:储能。

每家换电公司都有储能梦,CATL 也不例外。

这是另一家专注换电的奥动,它响应国家双碳目标的四步对策。

  • 第一步:先达到规模化经济,形成换电服务生态;
  • 第二步:梯次利用,将电池价值最大化;
  • 第三步:换电站以储能站形式,参与电力需求响应;
  • 第四步:成为车─站─网的节点,实现 V2G 电动车与电网的双向电力输送。

不止奥动,蔚来也有类似战略,每家做换电的公司皆有相似规划,可以说已经形成换电的行业共识。

最想这样做的公司,说来大家不信是「国家电网」。

很多人不知道,早在 2011 年,国家电网就提出 「换电为主、充电为辅、集中充电、统一配送」的商业模式,并在全国几个城市进行试点。

当时国家电网总经理刘振亚提到:

『使卖电动车的不用收电池钱,买电动车的不用付电池钱,消费者可以将省下的钱在国家电网换电,即:「车电分离」。

国家电网还将在电池中加入芯片,可以监控电池位置、剩余电量和剩余里程,甚至能通知司机下一个换电站位置,即:「解决里程焦虑」。

将来国家电网还将回收这些旧电池,在变电站用作储能设备,即:「梯次利用」。』

可以看到,当时国家电网已经有「车电分离」、「梯次利用」的概念雏形,连解决里程焦虑的方法都有,可谓走在时代前面的先驱

国家电网之所以一开始选择换电,是因换电的负荷曲线相对平稳,况且换电站天然带有储能属性,对电网友善,不像充电随机性大,对电网稳定性有很大的挑战。

不过连现在都没办法让换电规格形成统一,在当时更是难上加难,尤其那时电池技术正在高速进化,各种充换电形式皆有。国家电网说到底并非车企、也不是电池厂,它只是电力的供货商,凭什么对未来的电池技术发展指手画脚?

在车企全都选择充电模式下,国家电网的换电尝试宣告失败「先驱成先烈」

虽然国家电网在换电这条路挑战失败,然而它提出的概念成为所有换电公司的目标。

CATL 并非一开始就决定要走换电这条路,它原先是从「充电 + 储能」开始做,为此成立了一家快卜新能源,还发起快卜 ECO 联盟,不过并不成功,站点寥寥无几。

不成功的主要原因是:太贵

需要额外购买储能设备,一次性投入成本很高。

快卜强调电池全生命周期的管理体系,并且快卜的充储电站可支持光伏、水电等再生能源接入,结合电网、储能、充电桩与 EMS 能源管理系统,形成智能微电网。

快卜这套体系,被照搬到 CATL 的换电系统中,只是储能设备被换电站取代,所以,换电不只是为电动车提供补能的站点,还是天然的储能装置

04

入场:电车大势

当天时、地利、人和俱备,CATL 正式进军换电。

天时:电动车大爆发势不可挡

在中国电动车市占率突破 10% 后,没有人再质疑电动车是未来,电动车需求的爆发,连带引起电池原材料的飙涨。

前面讲过,CATL 判断将来电池成本的上升趋势,会大于技术与规模化效益降低的成本。

在 2022 年正式进军换电,是因为此时是转折点。

在电动车市占率快速扩大之下,电池原物料成本正在快速上升,CATL 既要巩固自身优势,更要强化供应链话语权,换电能增加其手上的筹码

地利:「电动福建」的政策助力

在各省相继拥抱电动车,推出许多吸引电动车产业进驻的优惠条件的当下,身为福建省明星企业,CATL 得到福建省政府的大力支持。

在《福建省新能源汽车产业发展规划(2022—2025 年)》中提到:

「壮大宁德、厦门、漳州、南平、福州、龙岩等新能源电池产业规模,打造世界级新能源汽车动力电池及材料先进制造业中心,万亿级产业集群。」

在 CATL 宣布进军换电没多久,就跟福建省高速集团达成战略合作,携手建设福建省高速换电网络,并协助拓展周边省份相关业务。

相比之下,蔚来深耕换电许久,但蔚来高速换电站在福建只能建在郊区,唯一一个天福服务区换电站,不属于福建省高速公路集团,而是天福集团的投资。

福建要想在电动车产业卡位,其羸弱的整车产能,难以支撑起产业链。

在造车产能里,福建输给广东很正常,毕竟广东有广汽跟比亚迪,但连广西都赢不了,很不寻常。只因广西有「人民需要什么,五菱就造什么」的爆款王 ─ 上汽通用五菱。

另有一家在港交所上市的五菱汽车,后更名为广西汽车,主要做商用车与汽车零部件,五菱汽车只是上汽通用五菱的股东之一。

因此,更要依重 CATL 在电池领域的霸主地位,成为电动福建的突破口,政策向其倾斜无可厚非。

人和:网约车成国产品牌向上的鸡肋

早年电动车发展,非常依赖 B 端的网约车市场。

如北汽新能源(后改名为北汽蓝谷)、广汽新能源(后改名为广汽埃安)、比亚迪的早期电动车,很多依靠地方的网约车电动化政策卖给出行公司。

可是当新势力造车突破以往的中高端车价,并且站稳脚跟后,许多国产车纷纷跟进,此时,网约车标签成为品牌的负累。

北汽蓝谷过往将目标放在网约车市场,廉价的油改电产品,虽然使其在电动车发展早期成为销量冠军,然而过度透支未来的做法,在电动车真正爆发后,反而被甩得老远。

只能创建新品牌「极狐」,由知名汽车零件商麦格纳开发监造,力图打进中高端市场。极狐的机械素质优秀,可是销量难有起色,只得再找华为加盟来拉抬声势,目前依然风雨飘摇。

广汽埃安与比亚迪同样在做网约车,不过做网约车之时也在精进自身技术,随着三电技术的成熟,它们都力图摆脱网约车的廉价形象。

因此,现在网约车成为力争品牌升级的国产车企食之无味,弃之可惜的市场。

CATL 入场,恰逢其时。

一旦选择 CATL 的换电体系,不仅电池,连底盘都要绑定「巧克力换电块」。

上汽之前不愿意让华为掌控车的灵魂智能驾驶与智能座舱,难道就有车企愿意让 CATL 掌握车的电池跟底盘?

别说,还真有。

一些失去竞争力的车企,在中国早已没了声量,连自身维持都很艰难,根本没挑三捡四的资格,它们只能寄希望于网约车市场,这些车企就是 CATL 要争取的对象。

一汽奔腾、爱驰就是如此。

也就是说,这些在乘用车市场很难有建树的车企,如果想继续发展,一方面继续开拓网约车市场,出行市场是个大市场,就看谁能抓住机会;另一个继续推进新产品发力乘用车。

但这里有个问题是,这样的车企体量小很难负担电池成本,采用标准化的底盘、电池参与换电,车电分离降低自身的运营成本,轻资产运行。

05

比较:三分市场

如今的换电市场,投入车企众多,群雄并起,有些是借着换电的名义做宣传,有些是打着车电分离的旗号做贷款,据观察能成气候的只有三家。

奥动 CEO 张建平曾提过一个比喻:「蔚来是苹果,我们是安卓」

这比喻很生动,后面延用此概念,用手机的三家操作系统象征三家换电公司。

蔚来:如苹果自成一格

在众多换电公司中,蔚来一直是最特别的一家。换电相比于 C 端的私家车,更适合于 B 端的网约车。当大多数换电公司做的是网约车生意,唯有蔚来成功打进私家车市场,更以此形成不同于其它电动车品牌的护城河。

由于车价高,蔚来的换电不同于其它家,是采用成本较高的螺栓式,螺栓式的电池包较大,需要用液冷,取下与安装较慢。

换电要频繁装卸电池包,对换电机构的可靠性、安全性、便利性是严峻考验,因此蔚来的螺栓必须能解决这些问题。

如为了吸收和消除在不同车身、电池包及换电站之间的公差,螺母采用创新结构─螺母四周预留出 ±4 mm 的浮动空间,使螺栓和螺母匹配顺利,当换电完成时,浮动螺母也牢牢锁紧。

甚至蔚来还为螺栓技术起了名字:Bayobolt

由刺刀(Bayonet)的前半部分 Bayo 与螺栓(Bolt)组成,寓意换电螺栓像刺刀一样灵巧、准确、坚固和可靠。

如同苹果的产品以「i」开头,意味着互联网(internet),寓意是在相互链接中能给予讯息、指导与激发。

虽然蔚来的换电规格向其它车企开放,前面提过,一但接受,意味着车的心脏与骨架皆会被蔚来掌控。

蔚来常宣传对标 BBA,要德国人弯下骄傲的身子,很难很难,螺栓式换电注定是条孤独的路,只有蔚来前行。

奥动:像安卓兼容百家

奥动是中国目前换电站数量仅次于蔚来的第二大换电公司,采取吃百家饭的策略,与北汽、一汽、东风等 16 家车企合作,共同研发 30 款换电车型。

为什么换电更适合网约车,看奥动的数据就知道。

对网约车而言,时间就是金钱,更快的补能速度意味着有更多的时间赚钱。

奥动采用卡扣式可以有更快的换电速度,奥动的换电能在 3 分钟之内完成(蔚来宣传也是 3 分钟,但实际要更长时间),甚至有宣称 20 秒完成的极速换电模式。

网约车最重视成本,车电分离很适合,可以用更少的资金启动,更早的投入市场赚钱。

况且网约车使用强度高,电池衰减是个大问题,换电模式下能避免电池衰减,图中最高的单车已经行驶达到 130 万公里,可见使用强度之大。

网约车有很强的地域性,可以集中在大城市布点,奥动盖了 600 座换电站时,只分布 26 个城市。

相较之下,蔚来要为 C 端用户负责,不能只盖大城市,需要更分散的布点。

蔚来在 700 座换电站时,共覆盖 171 个地级市,在全国 293 个地级市中,覆盖超过一半,并且还在持续增加中。

蔚来很多换电站设点位置注定要亏钱,像五纵三横的高速公路布点,很多偏避地区一天换电不到 10 单,设点只为服务用户出行方便。

反而像奥动这样集中在都市圈,平均每个换电站的下单量会比蔚来的高,更多的下单量代表利用率高,能更早达到盈亏平衡。

由于奥动是第三方,车型需要与车企共同研发,不同车企有不同销售渠道与金融方案,虽然同为车电分离,它的资金流会比蔚来复杂许多。

蔚来的很简单,就是用户向电池银行(蔚能)租用电池包,而换电站运营全权委托给蔚来,电池租用费则由蔚来收取交付蔚能,一如苹果的死循环

奥动则涉及很多方,车企、经销商、网约车公司、电池银行跟奥动自己。

换电站也有三种模式:

  • 网约车公司购买或租用换电站;
  • 车企或经销商自建自运营;
  • 车企或经销商委托奥动代运营。

奥动与车企的关系,就像安卓与各家手机厂之间共同研发,却又各家自己在安卓的基础之上进行设计更改。

奥动的缺点也跟安卓一样,碎片化不好管理,安全性较低。

2022 年 4 月 19 日,奥动发生第一起换电站火灾,起因是充电舱内一块电池在非充电静置状态,因自身短路引发热失控。

换电站通过光纤测温感知温度异常,启动消防预警救火,经扑灭后确认烧毁两个电池包。

宁德时代:似鸿蒙灵活适配

「自由组合,它可以一块、两块或者三块,按照选择灵活匹配不同里程的需求。」

这是 CATL 换电发布会上,陈伟峰讲「巧克力换电」的优势,恰似鸿蒙「灵活适配全场景丰富终端形态」的口号。

不止口号相似,连内涵都很相似。

CATL 提到巧克力换电块,能适配大部份纯电平台开发的车型,华为讲鸿蒙可以兼容安卓,本质上都是在为自己拓展更多的适用场景。

CATL 换电与奥动一样,是采用卡扣式换电。

一个巧克力换电块有四个卡扣式锁止机构,当电池升上会卡扣锁住,要拆卸时,换电小车需要先升起电池定位销精准定位,再用解销机构解销卸下。

据 CATL 透露,锁止机构的设计寿命达到 10000 次,由于只有单台换电小车,因此需要一块就要来回拆装一次、两块来回两次、三块来回三次。

每块换电时间约 1 分半,一块电池 26.5 度约能跑 200 公里,一块的租金是 399 元/月。

虽然号称能自由组合,可是实际看过之后,事情没 CATL 说的那么容易。

从一汽奔腾 NAT 来看,上限是两块,因为底盘只有挖两个洞,三块的选项没法选。

那能只选一块吗?

理论上可行,但这样代表底盘会空一个洞,对整车动平衡有很大影响,况且如果没有上护板,底盘的空洞会有安全风险。

选一块的意义是此次只换一块,另一块不换,但依然要付租金。网约车这问题不大,因为网约车会用好用满,私家车可能会出问题。

因此,要做到 CATL 宣称的自由组合,没那么简单。

巧克力换电块更大的意义是能适用各种车型,虽然做不到宣传的自由组合,可是能根据车型大小选择要用一块、两块或三块电池。

比如蔚来做不了的微型车,CATL 能做并且是打入私家车较容易的目标,车价 10 万以上的电动车,巧克力换电没有独特的优势。不过众多车企在原物料上涨后,放弃接单或着大幅涨价的微型车,是个很好的切入点

微型车的电池占其成本很高,当能车电分离,车价上会有很大的优势,如果租金还能有免费的每月几次换电权益,对价格敏感型的微型车市场,会有不小的吸引力。

CATL 发展换电的另一个好处,是可以利用换电发展钠电池。

巧克力换电块可以用锂电池混搭钠电池上车,有利于初期钠电池制造成本的摊平。

另一个很重要却被大家忽视的换电市场,是商用车换电,尤其是重卡换电,更是影响未来重卡发展方向,CATL 很早就在此布局。

早在 2020 年,CATL 就已经是「中国电动重卡换电产业促进联盟」的发起单位。

在城市建材运输(城建)、矿域矿物运输(矿厂)与港口物流运输(港口)三大场景中,展开新能源商用车的商业模式探索。

在 CATL 宣布进军换电后不久,就与三一重工联合宣布福建省换电重卡示范项目落地,全国首条电动重卡干线─福宁干线正式营运,福建首批三一电动渣土车正式交付(城建)。

不止于此。

CATL 选择在宜宾设厂,是因为宜宾具有丰富矿源,有很多的重卡使用场景。

因此宜宾有完整的换电重卡产业链(换电重卡联盟成立就是在宜宾召开),并且是工信部换电重卡的试点城市。将围绕宜宾宁德时代园区(矿厂)与宜宾港(港口),开展换电重卡的示范运营。

可以说 CATL 在换电重卡的投入更大,这是为什么?

因为换电比充电更适合中国的重卡使用场景。

一如网约车,中国重卡的使用强度很大,为了要尽早还清车贷,许多重卡司机是两班倒,充电太浪费时间,况且路线固定,容易布点。

重卡由于载重量大,需要大电量的电池,可是大电量的电池本身也重,会占用载重量,减少装货量就意味着减少获利。

使用换电能用较小的电池,续航虽然变少,但可以通过更频繁的换电来争取时间。

为什么工信部这么关注换电重卡的发展?

因为重卡是碳排大户,如果没把重卡的碳排减下来,双碳目标难以达成。

以 2019 年数据为例,交通领域约占中国总碳排的 11%,其中公路运输占 87%,而重卡又占公路运输的 54%,光重卡就占中国碳排的 5% 多,是碳排大户。

因此,重卡的新能源化是交通运输中节能减排重中之重。

换电又比充电更适合重卡的中国国情,政策向此倾斜很正常。CATL 投入换电重卡,是要抢先卡位未来的商用车电池。

唯一要担心的是换电重卡发展不如预期。

换电重卡的竞争对象是氢能重卡,加氢站跟换电站一样,只要重点设置,不用全面铺开,并且司机无需改变加油习惯,只是换成加氢而已。

写在最后

现在可以来回答上面的几个问题了,CATL 在此时进入换电可以对冲锂材料上涨后的成本增高,而相比成本更重要的是,宁德时代希望让锂材料尽可能循环在自己手中,而做换电就可以更多解决这个问题。

当然,换电本身对 C、B 端都有快速补能提升出行效率的意义。而出行市场本身就具有非常大的市场体量。

从形态上看,换电的模式都是一致的,但对于商业化的路径其实有很大区别,蔚来主要是封闭生态更注重自身产品体验,奥动面向乘用车的中低端产品,CATL 在商用领域有很多的体现。

而换电另一个重要的意义是用于分布式能源的储能装置。


 
 
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