特斯拉“搞不定”的换电在中国能不能成？中科院专家：现阶段充换电择优而选，中长期换电具较强潜力 | 专访

2 月 26 日，特斯拉（上海）有限公司进行了工商信息变更，经营范围中新增了“新能源汽车换电设施销售” 。消息一出，立即引发业界热议。

随后，特斯拉全球副总裁陶琳作出回应，她公开表示：“我们一直坚信充电模式是大规模民用电动车最好的补能方式。不断加大充电桩的布局，提高充电效率，我们认为这是解决用户充电焦虑的最佳方案。” 

显然，特斯拉的立场非常明确 —— 将坚定不移地走 “充电” 路线。

对于特斯拉的此番言论，一些中国新能源车企持有不同意见，其中最具代表性的，比如蔚来坚持 “换电” 路线，并将其作为最根本的发展策略。

至此，目前新能源汽车的补能模式可分为两大派系：以中国部分车企为代表的 “换电” 派、和以特斯拉代表的 “充电” 派。

“从目前来看，‘换电’和‘充电’并不是二元对立的关系，两者融合共生、并行发展，共同助力新能源汽车的发展。从中长期来看，‘换电’模式具有很大的潜力。” 中国科学院物理研究所博士生导师、天目湖先进储能技术研究院首席科学家吴凡告诉 DeepTech。

国家政策利好，换电模式在中国开始复苏

就中国而言，换电并不是一个新鲜概念。“早在 2011 年，国家电网就确定了以‘换电为主，插充为辅，集中充电，统一配送’的运营思路，但由于当时新能源汽车市场尚未打开，换电生态缺乏用户基础，因此换电模式被逐渐搁置。” 吴凡指出。

如今，随着中国新能源汽车市场的不断拓展，从 2019 年开始，国家政策计划中重提 “换电”、“车电分离” 等概念，曾被搁置多年的换电模式开始复苏。

紧接着，自 2020 年以来，国家颁布的一系列相关政策频繁提及、并鼓励发展换电模式，这充分表明换电模式重新获得重视。

与此同时，碳达峰、碳中和已经成为全世界共同关注的重大问题。2020 年底，中央经济工作会议确定了中国将在 2030 年碳达峰、2060 年碳中和的目标，将 “做好碳达峰、碳中和工作” 列为 2021 年八项重点任务之一。今年两会期间，国务院总理李克强作政府工作报告时指出：“增加停车场、充电桩、换电站等设施，加快建设动力电池回收利用体系。” 

可以说，发展新能源汽车、推广换电站建设、完善电池回收体系，对加速中国实现 “30、60” 双碳目标起到至关重要的作用。

从国家政策释放出来的信号来看，中国新能源汽车换电体系真正迎来了新机遇。

相关企业积极探索换电，已呈雨后春笋之势

中国新能源车企对于换电模式的探索也比较早。北汽新能源和蔚来汽车两家整车企业较早布局了换电领域，二者在目标市场的选择上各有侧重，北汽主攻公共用车、出租车领域，而蔚来更加重视私家车市场。

如今随着国家层面的明确表态，中国众多车企迅速响应号召开始着力发展。除了上述两家车企，包括吉利汽车、哪吒汽车、上汽荣威、小鹏汽车、长安新能源等中国车企也正积极布局换电汽车市场。

另外，针对换电模式的技术研发和商业运营还出现了伯坦科技、奥动等一系列科技公司。与此同时，宁德时代等一些电池制造企业也纷纷参与进来，积极开展换电领域的广泛合作。

此次 “换电” 大潮，其实也是政府对中国企业在换电领域先行探索和拓展的认可。“随着换电政策的逐步明朗和细化，相信中国将会有越来越多的上下游企业加入到换电建设中来。” 吴凡表示。

相较于中国的 “大步快走”，国外对于换电模式则表现得 “谨小慎微”，虽然各国从未放弃对于换电的探索，但充电始终都是主流。

吴凡介绍称，2013 年初，特斯拉尝试在加州建造换电站，但因换电相较超级快充没有价格优势且没有获得消费者的支持，最终特斯拉在 2015 年放弃了换电模式。

换电模式对于用户、车企、国家层面优势颇多

相较于充电，换电对于广大消费者来说有哪些好处呢？对此，吴凡表示换电模式的优势主要体现在以下几个方面。

1、换电模式汽车采用车电分离的设计理念，可降低购车初始成本、降低自燃风险，还避免了后期电池性能衰减和寿命问题。“随着电池技术的进步，后期可以租用容量更高的新型电池，极大地延长了电动汽车的保值率、使用寿命以及续航里程。” 他说道。

2、相较于较长的充电时间，换电最快 3 分钟即可完成，这能极大提高出行便捷度。

3、长途旅行用大电池，日常通勤用小电池，换电模式让用户可以按需取电，有效降低车重、节能减耗。

4、避免大量用户在夜间用电高峰期充电造成的额外花销，同时还能减少城市供电系统压力（电池运营公司可利用峰谷优惠时间来对电池充电，可有效降低租赁成本）。

5、解决了老旧小区由于电压负荷不够导致充电桩无法建设的难题。

对车企和电池厂而言，换电可帮助他们推出换电车。同时，电池由运营公司进行统一管理、维护与保养，可提升电池寿命和安全性。“此外，换电模式还有利于电池全生命周期管理，便于进行梯次利用和回收利用，减少了电池报废污染环境的隐患，从而实现电池效益最大化 。” 吴凡表示

非常重要的一点，不论是充电模式还是换电模式，都不可避免会遇到电池淘汰问题，废旧电池处理和回收利用水平直接决定了对环境的污染程度，同时鉴于钴镍等金属资源的匮乏，回收电池中的金属资源，可极大地避免资源浪费，创造经济价值。显然，电池回收利用体系从一定程度上决定着未来新能源汽车行业的发展。

“目前，退役电池的回收利用有两种形式：一是梯次利用；二是再生利用。对于梯次利用，需要企业获得电池出厂技术规格等信息，故要加强上下游合作，更快更好地判断退役电池适合场景；对于再生利用，主要通过火法冶金、湿法冶金从废旧电池中回收金属。目前，开发更简单的工业规模的湿法冶金技术备受关注。” 吴凡表示。

“现阶段整个电池回收利用市场处于生长期，发展态势向好。除了关键技术的突破，未来动力电池的回收将通过整车厂、电池企业、材料企业、梯次利用企业、回收企业之间相互合作，实现互利共赢的完整产业链模式。” 他补充道。

现阶段换电模式尚不成熟、没有统一标准

虽然换电模式优势颇多，但也并非十全十美，对此，吴凡指出了现阶段换电模式亟待解决的几个问题。

• 换电技术和实现形式较为复杂，而且换电站的建设和运维成本相对更高。
• 规格难统一，不同车企甚至同一企业的不同车型使用的电池技术规格不一样，电池接口和安装方式也不尽相同，电池管理系统的控制逻辑各有各的特点，难以做到通用性。就目前来说，市场上的换电模式都是企业针对自己车型应用的，无法兼容其它企业的换电业务。
• 电池性能差异以及安全责任归属问题。
  
• 市场培育期规模不足，管理规范不够明确。
• 换电站数量远少于充电桩数量，用户存在换电难问题。

这些因素都会制约换电的推广普及，因此换电模式还有一段艰难的路要走。

充电的操作非常简便，对比之下，换电则较为复杂。吴凡表示，“换电模式的核心是‘车电分离’，就现阶段而言，换电过程的实现形式有模块分箱换电、底盘换电以及侧方换电三种。”

其中，采用模块分箱换电技术的车型，其电池由多块独立可分离的电池构成，技术标准化容易实现、通用性较好。

采用底盘换电技术的车型，其电池位于汽车底部，电池的卸载和安装都由一个固定可升降的举升设备来完成，可兼顾安全性和运行性能。

这三种技术详细对比参见如下表格。

现阶段两者择优而选，中长期换电具有较强发展潜力

相比之下，换电模式对电池技术依赖程度更小，在换电站数量足够的情况下，能够充分解决续航和安全问题，而且其补能效率非常高，具有媲美甚至超过燃油车加油的效率，显然，这个特点是充电模式目前所不及的。


吴凡指出，“换电站和充电站的建设较为类似，充电站的数量已在近年迅速增加，因此换电站也很有可能做到。相信随着时间的推移，基础设施建设成熟以后，换电模式可能会与更依赖于单体电池技术的充电模式并行发展，服务于不同应用场景和客户需求。”
然而，换电站的普及并不是最关键的问题，标准化问题才是。“目前各个车企电池标准不统一，单家车企推行换电，成本非常高，此时国家和政府的态度就显得非常重要。” 他说。好在 2020 年开始，从中央到地方出台了一系列利好政策，而且在标准化问题上也有了实质性进展。
诚然，实现标准化之路并不容易，这背后涉及到太多的利益纷争。“电池是新能源汽车最核心的部零部件，电池管理系统（BMS）更是整车企业核心技术中的核心，标准化之后，BMS 很可能不再是企业核心竞争力，因此短期内恐怕很难在不同企业之间统一换电标准。” 他指出。
“未来，需要依靠政府主管部门和行业组织促成动力电池标准统一，电池生产企业实现规模化效应，从而进一步降低成本，最终实现无门槛换电。” 吴凡告诉 DeepTech。

最后，他就“换电模式与充电模式究竟孰优孰劣”的问题表达了自己的看法：“目前来看，充电设施更普遍，换电设施更高效，充分发挥两者各自的优势，针对不同的场景采用不同的模式是当下的最优解。”

“对于商用车，换电是一种不错的商业模式。对于私家车而言，短期乃至中期来看，最好的方式还是充电，根据更具体的工作场景选择慢充+快充的结合。中期乃至长期来看，换电模式具有非常大的潜力。”吴凡表示。

随着相关换电政策的不断出台，相信在国家政府部门的主导下，终将迎来标准化问题解决的那一天。届时，换电模式和充电模式到底谁更胜一筹，我们拭目以待。