关于换电重卡的相关研究（上）：概述与发展现状

作者：杨梦迪 | 河南省交通规划设计研究院股份有限公司，河南交通运输战略发展研究院，河南省交通绿色发展研究中心

编辑：杨梦迪| 校核：王坤，李昂| 审核：龙志刚

引 言

在碳达峰碳中和研究加快、公转铁和公转水运输结构调整、国六排放全面实施的大背景下，短倒运输需求增加，进而拉动电动重卡市场的增长。而换电重卡在一定程度上能够解决早期电动化重卡购置成本高、充电时间长等问题，引起了行业的广泛关注。为推动我省重卡货运转型发展，特就换电重卡及充换电设施展开分析与研究，计划发布上、下两篇研究成果：

关于换电重卡的相关研究（上）：概述与发展现状

关于换电重卡的相关研究（下）：应用场景及发展建议（点击链接阅览）

一、概述

换电概念及模式

换电模式是指纯电动汽车等新能源汽车直接在充换电站更换动力电池进行电能补给的一种清洁模式，一般包含对电池的集中充电和储存、电池更换及换电服务等环节，也可称作为“车电分离”模式。

物理上的“车电分离”主要有顶式换电模式、整体单侧换电模式和双侧换电模式。顶式换电是最早商用化的换电方式，采用钢索吊装电池包，其特点是技术简单，成本较低。但由于顶换模式定位技术简单，对司机的驾驶技能要求较高，且由于抓具在顶部导致设备总高度较高，审批相对复杂。侧向换电对智能化要求更高，需装备激光雷达及视觉传感器，产生较高的成本，优点是对司机换电停车专业性要求低，可适用于多类车型，是目前应用最广的换电方式，汉马科技、徐工、北奔重汽等都是采用的单侧换电模式。双侧换电最大的特点是电池不占货箱的空间，但是由于需要两套机器人及电池存储充电仓，成本也是三种换电形式中最高的。

资产上“车电分离”是指通过换电站和电池租赁等创新的商业模式，借助第三方对电池资产的专业化运营，通过向终端用户租赁电池和收取换电服务费用收回电池的购置成本，实现对电池资产的统一的专业化的管理与维护，使电池在生命周期内得到更高效的利用。

换电站运营模式

国内换电站较多采用“硬件+充换电”运营模式，换电站运营商与整车制造商、电池生产商合作提供产品和服务，换电站运营商通过收取月租提供电池，依靠充换电服务费用和电池租赁费用获取收益。依据换电场所的不同功能划分为充换电结合模式和集中充电、统一配送模式。集中充电、统一配送模式下，电池更换后配送至集中充电站进行充电、维护和统一配送，集中充电主要在夜间进行，利用低谷电力，可同时降低购电成本和减少电池损耗，并能对电力系统起到削谷填峰的效果，促进电网平稳运行。充换电结合模式下，换电站将充电功能和换电功能进行集成，电动汽车在换电站直接进更换电池，无需建设电池的配送物流体系，节约运输成本，但是增加了换电站的建设成本和投资成本。

换电重卡模式优势分析

工信部副部长辛国斌曾公开介绍换电模式的成本低，安全性高，快速便捷等优势。本文结合相关现状及研究，分析总结换电重卡的六大优势所在：一是降低购车成本，实行车电分离，电池可以采取租赁的办法，降低购车成本，促进规模化应用；二是补能效率高，将补能时间从充电2小时左右缩减至换电的3至5分钟，提高了电动重卡使用效率；三是延长电池寿命及提高其安全性，电池由专业公司拥有、管理、维护、梯次利用和报废后资源再利用，减少了对动力电池的损伤和容量的衰减，延长了使用寿命；四是可以节省能源，调节电网峰谷差降低电费，同时客户根据行驶里程选择对应电量的电池，使车辆能轻装上阵节省能源；五是减少污染，实现电池闭环管理，防止废旧电池污染环境；六是享受技术升级，电池可持续升级，消费者可享受技术迭代红利。换电重卡可以有效解决封闭场景下续航里程问题，今后在港口、矿山、钢厂、城市渣土等倒短运输的目标市场中推广潜力巨大。

二、换电相关政策

初次提出换电模式

近年来，随着对环保问题的日益重视，我国开始陆续推出政策支持新能源汽车的推广和换电模式的发展。2010年正处我国新能源汽车推广初期，国家电网也曾提出“换电为主，插充为辅，集中充电，统一配送”的发展思路，但到2013年国家电网宣布开放充电市场，从而暂停了换电业务推广步伐。

重新推行换电模式

自2019年开始，换电模式重新被提起。2019年底《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》中提出合理布局充换电基础设施，鼓励开展换电模式的应用。2020年国家新能源汽车补贴政策中明确“换电模式”新能源车辆不执行补贴前30万元限价要求。2020年、2021年全国两会多次提出有关加大充换电设施建设，积极支持充换电商业模式创新，加快建设动力电池回收利用体系等方面内容。2021年10月，工信部印发《关于启动新能源汽车换电模式应用试点工作的通知》，确立8个综合应用类、3个重卡特色类试点城市。2022年3月工业和信息化部在《2022年汽车标准化工作要点》中提出加快构建完善电动汽车充换电标准体系，开展电动汽车大功率充电技术升级方案研究和验证，加快推进电动汽车传导充电连接装置等系列标准修订发布。

三、发展现状

换电重卡发展现状

2019年以来国内电动重卡逐步开始销售，为实现换电模式在“重载、高频”交通细分领域的大规模市场化应用，我国换电重卡市场上已涵盖 34 款换电重卡、铲车、叉车等工程机械产品，全方位匹配电厂、港口、钢厂、矿区、城市渣土、水泥搅拌等场景的电动化应用需求。在一次运距较短、作业时间有间歇性、环保要求较高的场合，换电重卡正在逐步推广并迅速扩大。

根据工信部2021年全年的《新能源汽车推广应用推荐车型目录》数据，换电重卡推荐车型款数呈现出整体大幅上升趋势，下半年总推荐车型122款，远高于上半年的 37款，预示着换电模式可能会成为未来纯电动重卡克服续航里程和充电时间等短板的主要路径之一。目标用途方面，在第12批次的数据显示，上榜的换电牵引车13款，占比半壁江山，居第一；换电自卸车上榜7款，占比26.9%；搅拌车和自卸式垃圾车均上榜3款，占比均为11.5%。

重卡换电站建设及运营现状

目前，重卡换电站主要集中布局在北京、广东、浙江、江苏、福建、山东、上海等经济发达的沿海港口城市。2020年7月首批北汽新能源换电重卡车辆交付仪式在京举行，中国首个换电重卡商业化应用场景正式落地。2020年10月，国内首套电动重卡智能换电系统在内蒙古煤电露天矿通过100天高强度试运行，开启了我国大型工程车辆的电气化进程。2020年11月，国内首个换电重卡商业化应用场景在北京密云正式落地，大宗物资通过“铁路干线+换电重卡接驳”实现了市内零排放绿色运输。2020年12月，国家电网江苏电力公司和徐工集团强强联合，共同推进国内首个城市新能源渣土车换电示范运营项目落地。同月，国家电投山西铝业正式投运充换电站，包含“电动重卡+充换电站”、智慧物流、光伏发电等3个子项目。到2020年底，国家电投已落地换电重卡、工程机械累计突破5000台，充换电设施分布在北京、上海、江苏等14个省市，换电站布局落地签约66座，其中换电站建成交付11座。2021年2月，河南省首个纯电动重卡充换电站在郑州高新区启用，每天最多可充电100辆，实现24小时无人值班不间断运营。

结语

本文对换电重卡及充换电设施的相关概念、换电优势、国家政策及发展现状进行研究分析，总结出换电模式下“车电分离”的运营方式，在经济性、便捷性及补能效率等方面能有效实现车辆节能减排、提升经济效益，政策的不断出台也为换电模式的稳定发展提供前进动力。后续将继续分析重卡特色类试点、应用场景及存在问题，探讨河南省推广换电重卡的前景。

参考文献：

[1]殷晓雪.换电重卡产业链的环境与经济优化研究[D].哈尔滨工业大学,2021

[2]戴淼,齐涛. 我国重卡换电模式发展前景分析[J].专用汽车,2021(08):38-40.

[3]杜莎,高驰. “车电分离”商业模式大进展[J].汽车与配件,2020(17):60-61.

责编:史健 | 审核:李震 | 总监:万军伟