Análisis en profundidad de la cadena industrial de intercambio de baterías de VE
Con el rápido desarrollo de los vehículos de nueva energía y el apoyo de las políticas nacionales, se espera que la industria de intercambio de baterías de vehículos eléctricos logre un crecimiento vertiginoso durante el periodo del "14º plan quinquenal".
Se prevé que en 2025, las ventas de vehículos con baterías intercambiables superarán los 2,8 millones de turismos, y las ventas de vehículos comerciales con baterías intercambiables alcanzarán los 500.000. Correspondiente a un tamaño de mercado de 76.500 millones, la demanda de baterías de apoyo es de unos 55gwh, correspondiente a un tamaño de mercado de 38.800 millones, y correspondiente a unos ingresos por energía de 216.800 millones, y la escala total de la cadena industrial es de unos 300.000 millones.
Visión general del modo de intercambio de baterías EV
El modo de intercambio de baterías de vehículos eléctricos se refiere al almacenamiento centralizado, la carga centralizada y la distribución unificada de un gran número de baterías a través de estaciones de carga centralizadas. Y en la estación de distribución de baterías se lleva a cabo el servicio de sustitución de baterías para vehículos eléctricos, o se integran los servicios de carga de baterías, despliegue logístico y sustitución de baterías.
La esencia del modo de intercambio de baterías de VE es aprovechar todo el valor del ciclo de vida de la batería eléctrica y hacer realidad la redistribución de los intereses de empresas y consumidores.
Desde la perspectiva del desarrollo de la tecnología de los vehículos de nueva energía, el modelo actual de "recarga + intercambio de baterías de VE + venta de vehículos y separación de electricidad" de los vehículos de nueva energía está maduro, y la batería de los nuevos VE puede comprarse, alquilarse o intercambiarse.
En la actualidad, la aplicación de intercambio de baterías de vehículos eléctricos de nueva energía tiene buenas aplicaciones en el ámbito privado, en el de los vehículos operativos y en el de los vehículos comerciales. Puede resolver completamente el problema del elevado kilometraje medio diario de los vehículos operativos y los vehículos comerciales y la alta demanda de eficiencia de suplementación energética, y compensar la escasez de pilas de carga.
Comparación de los modos de carga e intercambio
En comparación con el modo de carga, la principal ventaja del modo de sustitución de la batería del VE es que tiene una alta eficiencia de reposición de energía y acorta enormemente el tiempo de reposición de energía. 5 minutos.
El modo de intercambio de baterías de VE también tiene grandes ventajas para reducir el coste de las empresas automovilísticas, prolongar la vida útil de la batería y recortar los picos y llenar los valles de la red eléctrica.
Los vehículos operativos pueden ahorrar unos 80RMB/día o 24.000RMB/año, y los camiones pesados pueden ahorrar unos 150RMB/día o 45.000RMB/año, lo que es más favorable para los taxis y vehículos comerciales que tienen presiones de costes operativos.
En el modo de intercambio de baterías de VE, el mantenimiento de la batería es menor, la superficie de la estación de intercambio es pequeña y se mejora la tasa de reciclaje de la batería desechada.
La batería está controlada y gestionada por profesionales, lo que prolonga la vida útil de la batería del VE 30%-60%; aprovechando al máximo la carga intermedia y los picos de descarga para reducir las pérdidas de la batería del VE y mejorar la rentabilidad; Desde el punto de vista del reciclaje de baterías, la tecnología de utilización en cascada de todo el paquete de baterías retiradas: sienta las bases para el funcionamiento del sistema de almacenamiento de energía.
Sin embargo, no se pueden ignorar las deficiencias del modo de intercambio de baterías de VE. El coste de inversión inicial de la estación de intercambio de baterías es elevado. Además del coste del terreno, la mano de obra y la compra de equipos de intercambio de baterías de VE, la construcción de la estación de intercambio de baterías también requiere enormes costes de almacenamiento de baterías, carga de baterías y electricidad.
Al mismo tiempo, en comparación con el modo de carga, el coste de funcionamiento posterior de la estación de intercambio es elevado. La estación de carga puede ser casi desatendida, y el propietario puede operar la pila de carga para la carga, y su costo de operación es relativamente bajo.
El funcionamiento y el mantenimiento del equipo de intercambio de baterías de VE en la estación de intercambio de baterías, la carga unificada, el almacenamiento y el despliegue de la batería de alimentación requieren un cierto número de trabajadores. Por tanto, el coste de funcionamiento posterior de la estación de intercambio de baterías de VE es superior al de la estación de carga.
Modo de carga centralizada y modo de carga intercambiable
El modo de carga centralizada se refiere al almacenamiento centralizado, la carga centralizada y un gran número de baterías se distribuyen uniformemente a través de estaciones de carga centralizadas, y los servicios de sustitución de baterías para vehículos eléctricos se proporcionan en las estaciones de distribución de baterías.
El modo de carga e intercambio se refiere a la estación de intercambio de baterías de VE como soporte. La estación de intercambio tiene funciones de sustitución y carga de baterías. La estación incluye un sistema de suministro eléctrico, un sistema de carga, un sistema de sustitución de baterías, un sistema de supervisión, detección de baterías y gestión del mantenimiento.
En la actualidad, la mayoría de los métodos de sustitución de baterías utilizados en el mercado son el modo de estación de carga.
Método habitual de intercambio de baterías de VE
En la actualidad, los principales métodos de sustitución de baterías de VE en el mercado son el intercambio de baterías de chasis, el intercambio de baterías laterales y el intercambio de baterías de subcaja. Los modelos de intercambio de baterías para VE de NIO utilizan intercambios de chasis para sustituir las baterías.
El modelo de sustitución de batería de Zhejiang Shikong Electric Co., Ltd. adopta el método de sustitución de batería lateral para sustituir la batería. El modelo de sustitución de la batería de Lifan Motors adopta el método de sustitución de la batería de la subcaja para sustituir la batería.
Diagrama esquemático del intercambio de baterías de vehículos eléctricos:
Cadena industrial de intercambio de baterías de VE
La cadena de la industria de intercambio de baterías de vehículos eléctricos se compone principalmente de estaciones de intercambio de baterías en sentido ascendente, fabricantes y operadores de vehículos en sentido intermedio y terminales de consumo en sentido descendente.
Cadena industrial de intercambio de baterías: estación de intercambio de baterías
La estación de intercambio ascendente se compone principalmente de tres partes: sistema de intercambio rápido, sistema de carga y batería de alimentación.
Sistema de cambio rápido
El sistema de intercambio de baterías EV en el extremo del vehículo se compone de piezas de conexión mecánica, piezas de bloqueo mecánico y cajas de baterías de intercambio de baterías EV.La plataforma de bloqueo y desbloqueo puede realizar la función de bloqueo y desbloqueo del vehículo y el reemplazo de la batería, el paletizador se utiliza para intercambiar y transportar la batería, y el conjunto de enlace de bloqueo puede realizar automáticamente el bloqueo y la separación de la batería de alimentación y el cuerpo.
Para la conexión se utilizan principalmente conectores eléctricos de cambio rápido, conectores refrigerados por líquido y conectores de agua. Las formas principales se dividen en conexiones de cambio de potencia paralelas y verticales. Los principales fabricantes de sistemas de cambio rápido son Shenzhen Jingzhi, Bozhong Precision, Bronte, Keda Intelligent, EAST y Shandong Weida.
Entre ellas, Shandong Weida es la empresa líder mundial en la industria de portabrocas, con una base global de clientes de gama alta en el campo de las herramientas eléctricas. En el futuro, se espera que amplíe su negocio a otros clientes que hayan desplegado estaciones de intercambio de baterías de VE. Su filial Kunshan Swop también ha participado en la investigación y el desarrollo de NIO y en el proceso de pruebas de la segunda generación de estaciones de intercambio de baterías para vehículos eléctricos.
Bozhong Seiko se unió a la "Alianza de sustitución de energía" de Dongfeng Motor en octubre de 2020, y planea proporcionar equipos de automatización para todos los aspectos de la cadena industrial completa, incluida la operación y el mantenimiento de la sustitución de energía en la etapa posterior.
Sistema de carga
El sistema de carga de la estación de intercambio carga principalmente las baterías sustituidas mediante carga centralizada y carga lenta de CA.
En el sistema de carga, la tecnología de diseño de la caja de la batería tiene altos requisitos de control ambiental, protección de la seguridad y tecnología de bloqueo y desbloqueo rápido.
En la actualidad, los proveedores de módulos de carga incluyen a Titan, Tonghe, Huawei, etc., la potencia de carga es de 10KW-60KW, y el voltaje de carga es de 200V-500V.
| Segmentación de la cadena industrial del modo de intercambio de baterías y objetivos relacionados | ||
| Eslabón de cadena industrial | Segmentación | Tema relacionado |
| Fabricante de equipos | Equipo de intercambio de baterías | Weida, Nan Rui, Zhongheng, Xu Ji, HKUST |
| Empresas de baterías | Batería | CATL，BYD，Guoxuan Hi-tech，EVE etc. |
| Operador de intercambio | Operador principal | Aodong, Weilai, Bertan, Space-Time Electric |
| Nuevo participante | FAW, Dongfeng, Geely, Changan, BAIC, etc. State Grid, China Southern Power Grid, State Power Investment, GCL Energy, Ali, Tencent, Meituan, Sinopec, China Tower. | |
Batería
El modo de intercambio de baterías de los VE significa la separación de la "energía del coche", un coche y una batería se convertirán en un coche con varias baterías, y se espera que la batería incremente la demanda. Aumentar el uso de la batería para facilitar su utilización en cascada y su reciclaje.
El mercado del fosfato de hierro y litio de bajo coste y ciclo largo es mejor para cooperar estrechamente con los fabricantes de equipos originales. Las empresas líderes con tecnología superior y escala tienen superventajas. CATL, Sunwoda y Huading batteries han entrado en el campo del intercambio de baterías de VE y planean desplegar el mercado antes de lo previsto.
Sin embargo, durante mucho tiempo, las empresas chinas de vehículos eléctricos han desplegado de forma independiente estaciones de intercambio de baterías de VE y todavía se encuentran en la fase de autoexploración. Debido a la diferente comprensión de las rutas técnicas, también hay diferencias en la versatilidad de sustitución de los paquetes de baterías, y las tecnologías de baterías que dominan son diferentes, el estándar de la batería de potencia aún no se ha unificado, y la estandarización de la batería en el modo de intercambio de baterías EV es una dirección digna de exploración y mejora.
Fase intermedia de la cadena industrial de intercambio de baterías de vehículos eléctricos: construcción y explotación de estaciones de intercambio de baterías de vehículos eléctricos.
Hay una gran demanda de capital para la construcción y explotación de estaciones de intercambio de energía, y existen fuertes requisitos para la inversión en baterías, la selección de la ubicación de los aparcamientos, la transformación del cableado y la gestión de la explotación.
Según la China Charging Alliance, actualmente hay tres empresas que explotan estaciones de intercambio de energía en China: Aodong New Energy, Weilai y Hangzhou Bertan Technology.
En octubre de 2021, la propiedad de la central eléctrica de Aodong es de 56,08%, la de Weilai de 34,07% y la de Hangzhou Bertan de 9,85%.
En la actualidad, Aodong, que representa la mayor proporción del campo de intercambio de baterías de vehículos eléctricos, planea completar la construcción de 10.000 estaciones de intercambio de baterías de vehículos eléctricos en un plazo de cinco años. State Grid, NIO, State Power Investment Corporation, Sinopec, GCL Nengke, etc. tienen planes para más de 4.000 estaciones de carga e intercambio durante el periodo del "XIV Plan Quinquenal".
Según el plan de trazado de estaciones de intercambio de baterías NIO Power 2025 de NIO, el número total de estaciones objetivo completadas en 2021 aumentará de 500 a más de 700 estaciones de intercambio de baterías. Antes del Festival de Primavera de 2022 se construirá una red de intercambio de energía de alta velocidad con "cinco verticales, tres horizontales y cuatro círculos metropolitanos".
De 2022 a 2025, NIO añadirá 600 nuevas estaciones de intercambio de baterías EV en el mercado chino cada año, convirtiendo 90% de las residencias de los usuarios de NIO en casas de distrito de energía. A finales de 2025, el número total de baterías NIO en el mundo superará las 4.000 estaciones de intercambio, con unas 1.000 en mercados fuera de China.
Los fabricantes de vehículos de nueva energía, incluidos Dongfeng, Weilai, Aodong, BAIC, Changan, SAIC, Geely, etc., aumentarán la promoción de las pistas de intercambio de baterías de VE a partir de 2021.
BAIC ha lanzado una serie de modelos maduros de baterías intercambiables, y fabricantes de equipos originales como SAIC, GAC, FAW y Geely están desarrollando activamente modelos de baterías intercambiables, algunos de los cuales ya se han producido en serie.
En 2021, tanto el coche eléctrico SAIC Roewe Ei5 como el Geely Jiaji comenzarán la producción en serie; el coche eléctrico FAW Bestune NAT y el coche eléctrico FAW Hongqi E111 comenzarán la producción en serie.
Dongfeng planea construir 6 estaciones estándar de intercambio de baterías de VE, 50 estaciones exprés y poner 2.000 estaciones de intercambio de baterías de VE; Weilai realiza la construcción de 1 estación de intercambio de baterías de VE al día; la filial registrada de Geely, Yiyi Swap, ha firmado contratos para 1.000 estaciones de intercambio de baterías de VE.
La cadena industrial de las estaciones de intercambio de baterías de vehículos eléctricos está compuesta principalmente por los usuarios de vehículos de nueva energía. En la actualidad, el modelo chino de estaciones de intercambio de baterías para vehículos eléctricos se encuentra todavía en una fase temprana de desarrollo de la industria. La mayoría de los operadores intermedios de estaciones de intercambio de baterías en China desarrollan principalmente servicios de 2B, como autobuses, taxis, alquiler de coches en línea y camiones pesados. Algunos operadores de intercambio de baterías también están ampliando gradualmente su negocio a los usuarios C.
El 1 de noviembre de 2021 se implementó oficialmente la norma nacional "Requisitos de seguridad para el intercambio de vehículos eléctricos". Esta norma fue aprobada y publicada por la Administración Estatal de Regulación del Mercado en abril. Norma nacional general del sector.
Esta norma contribuye a mejorar el nivel de seguridad de los vehículos eléctricos que utilizan la tecnología de intercambio de baterías EV en términos de resistencia mecánica, seguridad eléctrica, adaptabilidad medioambiental, etc.
Resuelve el problema urgente de que no existe una norma para el modo de intercambio de baterías de vehículos eléctricos, lo que ayuda a orientar la investigación y el desarrollo de productos de las empresas automovilísticas, mejorar la seguridad de los vehículos eléctricos de intercambio de baterías de vehículos eléctricos y apoyar el desarrollo de alta calidad de la industria automovilística de nuevas energías.
A juzgar por el nodo temporal actual, hay dos eslabones en la industria del intercambio de baterías que merecen especial atención:
En segundo lugar, con el reconocimiento por parte del mercado del modelo de intercambio de baterías de VE y el aumento de los modelos de intercambio de baterías de VE, el espacio de mercado para el funcionamiento de las estaciones de intercambio de baterías de VE aumentará rápidamente.
Se espera que la explotación de las estaciones de intercambio de baterías de vehículos eléctricos se centre en el mercado 2B (vehículos comerciales, vehículos de explotación) y que, al mismo tiempo, preste servicios al mercado 2C de gama alta para conseguir rentabilidad. Tras la integración de la cadena industrial, se aprovecharán plenamente los beneficios económicos, y los eslabones anteriores y posteriores explorarán para formar una red ecológica completa.
