换电模式归来？

革命导师马克思教导我们：

事物的辩证发展……从形式上看，是螺旋式上升或波浪式前进，方向是前进上升的，道路是迂回曲折的，是前进性与曲折性的统一。——《资本论》

一

2009年2月20日，美国圣何塞，一年一度的硅谷指数年会。

众星捧月的主席台上，一个中年人目光炯炯，意气风发地侃侃而谈。

台下的观众听得如痴如醉，这些人声名显赫，比如色列总统西蒙·佩雷斯、美国前副总统艾伯特·戈尔，思科前CEO约翰·钱伯斯等。虽然每一个单拎出来都是世界级的大佬，但他们彼时却都被台上这位当时世界最有名的“连续创业天才”沙伊·阿加西（Shai Agassi）所吸引。

以色列人沙伊·阿加西，从小被称为技术神童，24岁创办企业服务软件公司，8年后被全球企业软件巨头SAP集团收购，39岁成为后者有史以来最年轻的全球执行董事，全球CEO职位第一候选人，前途一片光明。

2007年，离职业巅峰一步之遥的阿加西突然辞职，再次创业成立了一家新公司，名字很诗意，叫Better Place（更好的地方）。

Better Place的商业构想极其富于想象力并且Sexy，阿加西洞察到电动汽车时代将不可阻挡地到来，但阻挡电动汽车商业化的却正是车上那块又大又重的电池，不仅价格昂贵（当时价格约1500美元/kWh），充电还很麻烦，这种糟糕透顶的购买和使用体验让电动汽车在燃油车面前毫无竞争力！

Better Place设计了一套彻底跟充电方案分道扬镳的解决方案，就是把电池和电动汽车分离，以租赁的方式提供给购车者，让人们都能够买得起。同时，电池快耗尽时也不用充电，只需要花两三分钟时间更换一块满电的电池即可，跟燃油汽车去油站加油一样高效、便利。

这就是换电，一种全新的电动汽车能源补充模式。其实对于我们来说，这种更换电池的方法也很熟悉，在手机和电池一体化的苹果手机出来之前，手机没电了掀开后盖换块电池，对于我们来说是日常再熟悉不过的事情。

但这种方法用在汽车上，却是闻所未闻。因为彼时，真正意义上全球第一款纯电动量产车，具有划时代意义的日产Leaf还处于研发阶段，真正上市是3年之后，也就是2010年的事了。

再往前1年（2006年），比亚迪的第一款电动汽车F3e研发成功，奈何当时产业政策和基础设施所限，王传福只能遗憾地放弃了F3e上市。2008年，F3e登上当年的北京车展，引来嘲笑声一片“电动汽车是个什么鬼？”

在人们普遍不知道“电动汽车是个什么鬼”的年代，Better Place想通过换电，为电动汽车的把道铺平。

Better Place得到了佩雷斯、美国前总统比尔·克林顿、雷诺-日产联盟的老大卡洛斯·戈恩以及以色列第二大富豪伊丹奥佛（以色列集团的老总，当年中国观致汽车的合资方）的鼎力支持，2007年当年就从以色列集团、摩根士丹利拿到了号称当时世界上规模最大的创业公司A轮融资的1.11亿美元。

此后过程不多赘述，只看结果：在用6年时间烧光了摩根士丹利、GE、汇丰、瑞银的8.5亿美元投资之后，Better Place在2013年宣告资金链断裂，破产。

在Better Place风头正劲的2011年，中国这边对换电模式的尝试亦轰轰烈烈地开展起来。全球最大的电力运营公司国家电网，在这一年正式确立了换电为主、插电为辅的电动汽车充、换电站的基本商业模式。

只说结果：2015年初，国网公司彻底放弃换电战略，转为充电，开始在“四纵四横”高速公路网络上大规模铺设充电桩网络。

几乎在同时，换电模式在全球实现大溃败。同为一个平台，充电的日产Leaf就成为全球销量最大的电动汽车，而换电的雷诺Fluence ZE却一败涂地，连设计成本都没收回来。

就像汽车油箱里的油快烧完了就要加油一样，电动汽车电池中的电快耗尽了就一定要补充电能。电动汽车补电方式又可以划分为充电和换电两种，在全球电动汽车市场化的这不到10年时间里，两大模式完成了一轮完整PK，其结果就是充电成为市场主流，而换电则淡出市场，一度销声匿迹。

二

2017年12月16日，北京的五棵松体育场迎来了一场声势浩大的发布会。对标美国特斯拉的中国的蔚来汽车，宣布的一系列重磅战略中，换电模式尤为引起人们的关注，已经被淡忘地差不多的换电，又重新引起了人们的兴趣。

没过几天的圣诞节，特斯拉公布了一项新专利，人们这才发现，原来钢铁侠马斯克已经在不动声色之中申请了换电技术的专利。

其实对于电动汽车的使用者来说，换电模式优势非常明显：在电池的电量将要耗尽的时候，直接花3~5分钟换一块，跟去趟加油站加油的效率差不多。没电了就换电池，也不用再纠结电池的容量和电动汽车的续航里程，以及每天在心里盘算在哪充电，充电花多长时间的小九九了。妈妈再也不用担心我的电不够用了。

实际上，蔚来和特斯拉之前，近年来已经有越来越多的车企和相关公司开始涉足于换电领域的技术研发和市场投入。

例如中国最大的纯电动汽车制造商北汽新能源就与换电站运营商奥动新能源联合起来，在多个城市投放了上百座换电站和几千两换电出租车。北汽新能源正在构建的擎天柱计划，规划在在全国建成3000座光储换电站，投放50万辆换电车辆；时空电动则以网约车运营为切入点，计划在全国推广25万辆换电汽车；重庆力帆旗下的盼达用车主打分时租赁，采用的也是换电方案。

与充电路线的“车电一体”正好相反，换电模式讲究的是“车电分离”，即电动汽车的电池Pack不是和底盘构成一个整体，而是可以进行物理分离。

社会上之所以对换电没有认识，是因为这种模式只开展在出租车、网约车和共享电动汽车等领域，而在私家车领域，则还没有涉足。

为了与换电站设备实现统一对接，无疑就要求车企在研发初期阶段就要针对换电路线进行设计，做到电动汽车的底盘、电池Pack的尺寸等标准的统一，这简直是强车企所难。车企不能将全部车型的底盘和电池Pack设计成统一标准的，因为对于广大的C端用户来说，他们的需求本来就是千差万别的，而车企也只能通过多样性来满足市场的不同需求。

但对于B端市场上的出租车、网约车和分时租赁汽车来说，就另当别论了。

三

截止到2017年末，中国共有140万辆巡游出租车。这些出租车每天平均行驶里程可以达到400~500km，每年行驶里程高达10~15万km，是一般私家车的10倍，这意味着每辆出租车所消耗的能源也是私家车的10倍。

就算是保守估算，这140万辆出租车的油耗和排放，至少可以抵得上1000万辆私家车的规模，如果算上各大平台上私家网约车和分时租赁汽车，则这一数字应该更大。

国家推广新能源电动汽车的一大初衷就是节能降耗，降低排放污染。所以，在出租车行业推广电动汽车的效果应该更加显著，因为出租车“以一当十”。

我们算一笔账就清楚明白了。根据交通部门公布的数据，汽油车平均碳排放是155g/km，中国境内电动汽车的碳排放是110g/km（按照中国火电比例73%计算），随着绿色能源比例提高，电动汽车的碳排放将进一步降低（例如在核电比例达80%的法国，其电动汽车的碳排放就低至2g/km）。

汽油出租车一天行驶400公里，碳排放达到62kg，如果换成电动汽车，则这一天的碳排放是44kg，一年减少6.5吨的碳排放量。这只是1辆出租车，如果这个数字再乘以140万，则是910万吨。

910万吨是什么概念，今天全球碳排放量前十的国家中，这个数字已然超过了排名靠后的五个国家（加拿大557万吨、韩国592万吨、沙特601万吨、伊朗648万吨、德国798万吨）。

这是从国家层面，从出租车主的使用成本层面考虑，电动汽车也有很大的成本优势。最直接的就是烧油和用电成本的对比：以百公里油耗7升油，7元/升计算，400公里的油钱是196元；以百公里电耗15kWh，1.5元/kWh计算（公共充电桩电价较高），400公里的电钱是90元。

油改电，出租车主每个月增加3000元收入，何乐而不为？

其实深圳早在2010年，厦门在2015年，太原在2016年就开始规模化推广使用电动出租车，但实际效果却没有想象中的美好。一来，电动出租车的实际使用体验并不好；二来是最关键的，出租车主的实际收入也没有得到太明显的提升。

归根结底原因有两点：一，充电效率太低，对于运营车辆来说效率就意味着时间，时间就是金钱。由于每天行驶里程长，这些电动出租车需要频繁充电（夏季一天2次，冬季一天3~4次），使用快充，单次也需要充电近1小时（通常在午饭和晚饭时集中充电，还需要排队）。这2~4个小时充电时间，耽误的都是出租车拉客挣钱的时间。

二，由于频繁地大功率充电，导致电池性能衰减很快，电池寿命大幅度缩短，虽然车企做出5年或80万km的电池质保，但是一来随着电池衰减导致充电次数更加频繁，二来更换电池又需要一周左右的时间，又耽误了拉活挣钱。

所以综合算下来，节省下来的电费几乎和受充电原因影响减少的运营收入相当，甚至有的出租车主反倒没以前挣得多了。

这也是为什么电动出租车看似这么美好，却在全国各个城市推广不开的原因。

四

所以充电模式不行，就给了换电模式以市场机会。

首先，换电模式可以极大地提高能源补充的效率。

以目前运营的换电站的实际效果来看，车辆从进站到换电再到缴费出站，整个换电流程已经可以控制在5分钟之内，未来随着相关技术的提升和设备自动化水平的升级，以及加入移动支付等更便捷的支付方式，整个流程可以缩短到2~3分钟之内，这基本上与燃油车进站加油的效率相当。

能源补充效率的对比：

加油：3分钟加油60升，按车辆百公里油耗7升计算，可以行驶850km。加油的效率是280km/min。

充电：用40kW的充电桩充电1小时，按车辆百公里电耗15kWh计算，可以行驶266公里。则充电的效率为4.4km/min；用100kW的充电桩充电，则充电的效率为11.1km/min。

换电：3分钟完成换电，按可以行使300km计算，则换电的效率为100km/min。

通过对比可以看出，换电的效率与加油比还存在着很大差距，但是和充电相比，优势却也是相当明显的。

其次，在能源使用的成本方面也具有优势。

以北汽新能源在广州、厦门投放的换电出租车为例，换电站的收费标准是按行驶里程收费（出租车在停在路边的等待过程中，开空调等电器的用电不收费，因为没有增加里程），价格为0.35元/km。

对比汽油车百公里油耗7升（实际上夏天开空调要达到8升），7元/升的油价计算出成本是0.49元/km。

以每年10万km行驶里程计算，仅油费就可节省出1.4万元（且不算汽油车的维修保养成本）。以在广州运营的出租车为例，汽油车每天的加油成本在150元左右，而换电成本是100元。

北汽在广州市区的5处交通主干道上建设了5座换电站，为在当地投放的500辆换电出租车服务，在实际运营表现中，的确也存在为了去换电而空驶的状况，但在出租车主可接受的范围之内（有的时候为了去加油站加油，也得空驶）。

所以，换电出租车和汽油出租车对比，具备一定的运营成本优势（以及更好的驾乘体验），与充电电动车对比，虽然能量补充的成本略高（换电0.35元/km，充电0.25元/km），但时间成本却大大降低，从而大幅度提升了运营效率。

另一方面，充电模式下对电池的能量密度和充电倍率性能的要求是不断提高的，但是我们需要意识到，受材料属性和电化学原理的制约，锂电池的能量密度和充电倍率是不能无限制提升的。

而换电模式下对电池性能的要求反而没有充电模式那么高，这也就决定了车企在采购电池的时候可以优先考虑寿命长和性价比高的电池产品，例如磷酸铁锂和NCM111/523电池，这些电池不仅成本低，且因为技术成熟，BMS和Pack的成本也低，可以有效降低整车的成本，有利于电动汽车的市场推广，车价便宜了，出租车公司也更容易接受。

最后，实现能源补充效率和电池寿命的平衡。

无论是出租车还是网约车群体，对于营运车辆的采购价格都是异常敏感的，而进一步降低电动车成本，唯有从电池入手。

如果从电池的全生命周期来看的话，其成本构成又分为制造成本和使用成本两大部分，在制造成本既定的前提下，延长电池的使用寿命无疑就等同于降低了使用成本。

充电模式下追求充电倍率的提升，但是锂电池的充电时间和电池寿命是一对无法调和的矛盾。快充会加速锂电池的寿命衰减速度，这已被相关研究机构通过试验所证明，以一块40kWh的动力电池为例，恒定1C放电倍率之下，以20kW的充电功率0.5C的充电倍率充电（充电时间为140分钟），电池充放电次数可以达到4000次；如果以40kW的充电功率1C的充电倍率充电，虽然充电时间可以缩短到70分钟，但是这块电池循环次数就会迅速缩短到1500次的水平。

这也正在快充模式下，电动出租车的使用体验不高的原因所在。

在换电模式下，换电站会将更换下来的动力电池，统一在专门的充电室内恒温、恒湿的环境下，以交流慢充的方式充电，而慢充是有着维护及重新均衡电池内部材料结构之作用的，从而可以做到保证电池在低损耗的充电状态下延长寿命的作用。

换电模式的电动汽车，在能源补充方面与燃油车相比有着先天的成本优势，与充电模式电动汽车相比又具备很高的效率优势，特别是在当前充电基础设施尚未完善以及快充技术尚未普及的情况下，这就决定了其非常适合用于出租车、网约车和分时租赁等共享出行市场。

换电模式前两次尝试的失败，原因在于这种模式要求的汽车和电池设计和制造的标准化与乘用车市场消费者的个性化需求的矛盾不可调和。这看似是一场永远都找不到答案的问题，但在今天，换电以出租车为切入点进入到出行市场，以此获得新生。

当然，电动汽车市场的发展，换电相关技术的进步也是重要的前提条件。

五

换电模式得以在出租车市场重获新生的原因正是在于，其根本满足了运营者在成本和效率两方面的刚需。而车企也乐享其成，只需要生产少数几款适合出租车的车型就可以获得大量订单。要知道，中国的出租车市场上，仅仅捷达、桑塔纳和伊兰特这三款车型，就占据了一半的市场份额。

所以在未来，以电动车替代燃油车，以换电模式替代加油模式，或将在出租车领域掀起一场大变革 。

但这百万辆级别的出租车市场，就会是换电模式的终局吗？想必不是，因为以此延伸开来的共享出行市场有着同样的需求属性，即对提升运行效率和降低使用成本的要求将会越来越高。普华永道预测，未来15年内，中国的共享出行市场将会以年均32%的增长率急速膨胀。在万亿美元级别的市场需求下，将会催生出一批适合共享出行的车辆。滴滴程维甚至认为，理论上未来将会有一半的汽车会为共享出行的需求而设计。

能够很好满足出行市场成本和效率需求的换电模式，将会在其中占据一席之地。

更广阔的市场空间还有商用车市场，未来电动商用车因为配备了超大容量的电池组，在充电等相关技术没有取得突破时充电时间长将成为其很大的制约因素，而能够解决充电时间问题的超充技术，又解决不了电池寿命缩短的问题，而至少目前看来换电依旧是解决这些问题的最佳方案。

所以有分析称，特斯拉研究换电技术的意义在于，这项技术在未来或许更适合于在电动卡车和电动客车上应用。

最后，未来一定数量的换电站形成网络之后，换电将成为能源互联网中不可或缺的重要组成部分。

由于电池的使用周期内都是在换电站内，换电站运营平台很容易构建一个专属的电池大数据平台，通过大数据平台可以采集到几乎所有的电池核心参数数据，并且覆盖整个电池的使用周期，就能够为车用和下一步的梯次利用提出准确建议。

在换电模式下，通过充电管理，可实现电池的统一调度和监控，比如说预判故障、提前维护，对于出现异常问题的电池及时处理。

规模化的电池可作为巨大的储能单元，有效地参与负荷管理和系统调峰，提高电网负荷率，最大限度地减少谐波污染等对电网的不利影响，起到为电网削峰填谷和能源消纳的作用。?

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