星期三晚上,央视经济频道《经济信息联播》栏目,播放了一则长达 7 分半钟的新闻,名字叫「新能源车市迎换电‘风口’」。完整片段里面,央视走访了换电汽车用户、国家工程院院士、换电相关企业代表,从多维度展现了换电产业目前的发展情况和规划。央视报道前几天,也就是 5 月 20 号,发改委、国家能源局联合发布《关于进一步提升充换电基础设施服务保障能力的实施意见(征求意见稿)》。意见稿中提到,要提升城乡地区充换电保障能力、加快换电模式推广应用、支持建设布局专用换电站,等等。5 月 12 号,根据多家媒体从工信部了解到的消息,从今年下半年开始,我国将在全国范围内开展新能源汽车换电模式应用试点,各城市申报试点工作方案将在 5 月底前完成申请。如果说此前换电国标是一种探索,那么 5 月份之后,换电将正式迎来风口。充电和换电本质上并不矛盾,但长久以来一直是电动汽车业界的热点辩题。而站在中国市场的角度,我们始终认为讨论充电和换电,本质上是在讨论「更高效利用中国电力资源的方式」。换电的风口真的来了?换电真的更适合中国?换电技术仅限于换电?纵观央视的报道,「将来的主流」,是受访各界人士对换电路线的主要印象。北京理工大学教授,中国工程院士孙逢春接受央视采访时表示「能量的补充第一个是慢充,第二个是快换,第三个是快充」。他甚至将快速换电排在了快充的前面。何小鹏则对央视记者说:「(适合换电的)包括有挺多的体系,包括城市的运营车辆,比如说高端车,考虑到电池升级的逻辑,还有一些特大型车辆,我觉得车电分离或者氢能源都适合,所以(充电和换电)这两条线都会并行往前走。」蔚来是换电技术的坚定支持者,李斌受访时表示「我们现在已经有 55% 以上的用户选择电池租用的模式。我觉得充电换电一直都是不矛盾的,大家没必要把它对立起来,所以我们叫可充、可换、可升级。」吉利充换电生态技术负责人杨全凯则表示「在完善B端网络建设后,C用户会自然而然与 B 端用户一起导入到换电生态系统中」。早前的 5 月 17 日,吉利已经与孚能科技宣布成立电池合资公司,预计总产能达到 120GWh。中国石化董事长,党组书记张玉卓称,现在要全面开放加油基础设施,为导入新能源提供条件。「加油站可以改成加能站,(将来)用一个换电站解决所有汽车的换电问题,让中国石化的充换电站成为公共服务设施」。央视新闻出来之后,有观点认为这是蔚来继换电国标之后的又一次胜利。我们不否认这样的观点,但我们不能只看到胜利。回到 2017 年蔚来推出换电站的时候,有人认为,蔚来不过是用了一个特斯拉抛弃的技术。2013 年 6 月 21 日,也就是 SuperCharger 面世 3 个月之后,马斯克推出了「Tesla Station」。Tesla Station 包括两个功能,SuperCharger 和 Battery Swap,也就是充换电一体站。8 年前的马斯克表示,特斯拉的换电技术可以在 90 秒内换好一块电池。现场展示中,Model S 只用了 94 秒就可以开走,而对比的汽油车型还在等油箱加满。但仅仅两年之后,Tesla Station 就宣告夭折,马斯克叫停了换电站的试点,并将精力放在了 SuperCharger 上。他当时的表态是:「人们不在乎换电,应对洛杉矶到三藩市这样的出行,Supercharger 已经足够快了」。Better Place 是一家以色列充电服务公司,2007 年成立,2013 年破产。但在 2013 年之前,它还是一颗新能源产业的明星,因为 Better Place 首发了量产换电技术。2009 年 5 月 13 日,Better Place 在日本横滨,和日本环境省合作展示了换电站原型,号称能在 5 分钟内完成换电全程。此后 Better Place 分别在东京、旧金山、荷兰都试运营过换电站,但最终还是以失败收场。为什么特斯拉、Better Place 没有做成的换电,现在我们做成了,更成为了「风口」?
根据 NAA 美国公寓协会的数据,截止至 2017 年,仅有 1/8 的美国人口居住在公寓里面,约 12.5%。另一份来自美国统计局 2014 年的数据则表示,全美一共有 77% 的人口居住在独栋住宅(包括联排别墅 townhouses)。根据第七次人口普查的结果,我国 2021 年人口密度为每平方千米 147.1 人,这个数字是美国 2021 年人口密度 36.23 人每平方千米的接近 4 倍。更高的人口密度和不同的居住结构,意味着我们需要更高效的电力资源利用方式,尤其在电力资源负荷越来越高的当下。根据北京电网数据,北京市在 1 月 6 日录得 2451 万千瓦(24.51MW)的用电高峰,也是最近 20 年来北京首次冬季用电负荷超越夏季;上海更是在 1 月 8 号达到了 3339 万千瓦的冬季用电记录,并同时打破所有夏季记录。目前特斯拉使用的 V3 快充峰值功率可达 250kW。而如果北京市内有 10 万辆电动汽车在 250kW 功率下充电,将带来 2500 万千瓦的峰值负荷,相当于北京额外承受一倍用电压力。面对写进了 2035 规划的纯电大潮,只想着承受压力当然不够,更高效的做法,应该是「转移压力」。根据广州供电局与华南理工大学电力学院,于 2007 年发布的《广州电网负荷特性分析》,广州市的用电高峰,一般出现在 11 时、15 时,和 21 时。上面提到的北京上海用电高峰,则都在 19 时左右录得。伴随峰值出现的,是峰谷差——根据国网能源研究院的报告,预计到 2025 年,我国电网最大日峰谷差将达到 4 亿千瓦。峰谷差并不是简单的差值,它代表了由于需求不对称造成的资源浪费。目前我国主要的削峰填谷方法中,分时电价是居民消费者体会最深的,也就是深夜电价更低,忙时电价更高。但对于电动汽车用户来说,波谷充电有一个小缺陷:低价尊重了人性,但十一点往后六七点截止的波谷时段没有尊重生物钟。只有家充桩+预约充电的结合才能完美适配谷时充电,但这又带来另一个问题:车位。根据发改委 2016 年的数据,我国大型城市小汽车和停车位的比例约为 1:0.8,中小型城市为 1:0.5,而发达国家为 1:1.3。以北京市为例,2016 年北京市汽车保有量为 548 万辆,但停车位总数只有 193 万个。一个可以更小化电动汽车补能对电网造成的负担,同时又适应停车位紧缺现状的技术路线,才是更好的削峰填谷手段。上图是蔚来的二代换电站,占地 4 个停车位,号称可以每天服务车辆换电 312 次,可存储 13 块电池,电容量 1250KVA。这个是吉利的换电站,占地 126 平方米,按照我国 2.5x6 米的双面车位标准,相当于 8-9 个车位,号称单站每天服务 1000 车次。KVA 指的是视在功率,可以简单理解为蔚来二代站的最大充电功率不大于 1250kW。这样的功率换算成 120kW 的快充桩,大概需要 10 个车位——同样的面积,吉利说他们的换电站能服务 1000 辆车。平均每个车位面积日服务 80-100 车次,这是目前换电站的效率。即使减半,换电站的能力依然远高于充电站。更重要的是,实现这样的效率,换电站只需要几分之一的车位资源占用。换电的「换」,本质是时间的转移,因为用户补能和电网负荷是错开的。服务提供者收集了用户分散的补能时间,并且统一分配,这才是换电更深层的含义。充电体系很难做到这一点,起码在电网供电能力飞跃之前,充电体系仍然更多地是「负荷」,而不是「调节」。中石化并不是唯一加入纯电浪潮的石油巨头,比如挪威国家石油公司 Equinor、英国石油公司 BP、壳牌 Shell 等等,均已经将旗下加油站逐渐向加油充电一体化的「加能站」转型。今年 4 月 15 号,中石化与奥动新能源签署战略合作协议。奥动新能源联席董事长张建平接受新华社采访的时候表示,「换电站将来作为国家的备用电源,这是非常好的一件事。」吉利的换电站可以储存 39 块电池,以 80kWh 计算是 3120kWh,相当于今年 1 季度,我国居民人均月用电量 217kWh 的 15 倍。用几个车位的占地面积,同时服务上千辆电动汽车,以及应急情况下的多户居民,这就是换电站的储能效率。大洋彼岸的特斯拉,则已经将「备用电源」四个字发挥得淋漓尽致。「full Tesla ecosystem 特斯拉全生态」,这是马斯克对新一代特斯拉超充站的总结:Solar Roof 太阳能屋顶将赌城充沛的光照资源转化为电力;PowerPack 储能装置将这些电力储存起来;而 Supercharger V3 将电力分配给每一辆特斯拉汽车。Tesla EcoSystem 体系中,Supercharger 更像一种能源产品,它精准匹配了美国独栋住宅社会结构/私营电力网络混乱的特点,让特斯拉超越车企,成为了一家能源方案供应商。在车位资源紧缺、电网负荷需要统一调配的中国,Tesla EcoSystem 并不适用。基于中国市场考虑,换电同时适应了电力体系和社会结构。首先是成功转移了补能峰值,其次是适用于个人充电桩难以普及的国内主流公寓型城市。但无论是中国的换电站,还是 Tesla EcoSystem,「给电池充电」都只是其中一部分功能,完整的储能+补能体系,才是加油站向加能站变革的核心。最后还是说回蔚来,因为如今的换电风口,很大程度上得益于 NIO Power 的坚持。不需太多笔墨描写,从 2017 NIO Day 发布换电站以来,唱衰换电的文章,在网上汗牛充栋。但如果换电注定消亡,那么今年以来各种政策的落地,20 年以来奥动的坚持、吉利中石化的大步入场,都不会出现。央视报道出来之后,我们采访了 NIO Power 的内部人士。他表现得很淡定:「央视对所有正确的事,总会或早或晚地肯定的」。蔚来副总裁沈斐,曾经在个人微信公众号「斐常说」里面发表过一篇文章,题为《不靠锦鲤,我们靠实力和执行力》,里面有这么一段:「什么是真正牛逼而又有意义的事?是完成其他人没做过或没做成功的事,而且这事要能帮助到很多人,最好还能推动社会的进步,不仅是从 0 到 1,还要能到 10,到 100 的那种。」
从未被质疑过的东西,不可能成为风口。
500 年前,个人出行的补能手段是草料,喂马用的;300 年前,个人出行的补能手段是加煤,蒸汽机车用的;100 年前,我们开始加油;100 年后,我们开始充电,甚至开始换电。