O纯电动换电产业标准——中国经济大变局纯电动换电产业标准——中国经济大变局原创 纯科学 纯科学 2023-03-19 19:19 ……假设你的纯电动车续航里程是400公里，只要你按照上述最佳充电习惯进行使用，即使按7000次寿命进行计算，电池可以行驶280万公里，远远超过任何车本身的寿命，根本就不存在换电池的成本问题。遗憾的是，新能源车行业的人根本就认识不到：对于全新的产业和技术来说，有一个很重要的战略营销、科普、用户教育的问题。新的技术产业往往也需要针对其技术特点而建立不同的产业文化。马车的时代没有红绿灯，但汽车的时代就需要有红绿灯，这就是不同技术产业文化存在的本质差异。如果以上关键性的工作没有人去做，人们在使用纯电动车的过程中，完全按燃油车的习惯和文化进行，就会人为导致电池寿命成倍的急剧下降。遗憾的是，根据我的调查，绝大多数使用纯电动车的人，正好就是等自己的纯电动车电量剩下约20%时才去充电，就是采用这种电池寿命最短的充电方式。而在高速公路上，往往又是一直要等把电充满这种时间效率最差的使用方式。但用户是不会天生就知道具体原因的，会把这些问题都归咎于纯电动车技术本身。由此会极大地约束新能源车的发展。五、换电技术的真正优点如果以上产业文化和科普的问题看起来是一些软问题，那么换电方式发展的困境就是一个很硬的对技术理解和标准化问题了。除了充电网络建设以外，纯电动车的补能还有一个换电技术在发展，但坦率地说发展得并不好，主要是蔚来等极少数厂家在推。绝大多数厂家没有开发换电技术。为什么换电发展得不好？未来是否还需要换电技术？问题在于两点：一是即使蔚来等厂家，也完全不理解换电技术的真正优点和好处是什么，也就不知道该如何去设计换电车型。二是缺乏标准化的理念。我们先来看第一个问题。人们普遍认为换电的最大好处是补能的速度快，几分钟就可以把电池换好了，速度可以与加油相比，但此认识大错特错。因为充电网络覆盖率问题的解决，加上如果普及快充文化（不低于50%电量随用随充，不要充满，最多充20分钟），充电速度越来越不是问题。换电最大的好处其实是以下几个：纯电动车的使用有两个相差极大的场合，一是平时在市内行驶，二是跑长途。这两个需求对续航里程的要求差别非常大。而对绝大多数人来说，长途行驶的需要只占5%左右。但是，如果要照顾到长途行驶而去设计最大续航里程需要，90%的时间会背上一个很大的电池包，不仅根本没用，而且多出一、二百公斤重量在车上，也极大影响电池的行驶效率。这个两难的问题其实可以通过换电来非常好的获得两全其美的解决。例如，将电池设计成两个独立的可更换电池包，平时只要一个电池包就可以了，要跑长途时再去换电站加上另一个电池包。假设两个电池包都加上续航里程为600公里，平时只要一个电池包续航里程可能就是350公里（因平时减少一个电池包重量，一个电池包的续航里程会显著增加）。从目前车型看，600公里续航里程的电池包重量会达到350至400公斤，成本占整车的40%。如果平时只用一个电池包，用户只需要购买一个电池包即可，那么在享受其他完全相同车型配置情况下，成本可直接降低20%。这会形成天大的价格竞争优势。要全面普及纯电动车，对锂矿资源的压力是很大的。而这种换电方式成倍地降低了对锂资源的需求，因此对全面普及纯电动车具有战略意义和价值。另外，因为平时城内运行时重量减轻了150至200公斤，对轮胎和刹车片等的磨损等都会显著降低。这些经济性上的好处都是非常显著的。第二个好处是可以有效解决寒冷天气的电池效率下降问题。其实解决这个问题的方法可以非常简单——把电池包外面包上保温材料就可以了。但这个方法同样存在两难之处：热天如果电池包外面还是包上保温材料，那么安全性就会很差。要解决这个问题就是冬天把保温材料包上去，夏天拆下来。但这个不可能让用户自己去干，这种工作会把很多人吓跑的。4S店来做也很困难，工作量远比做保养大得多，因为需要专门的包装和拆卸生产过程。但如果纯电动车全都是换电设计，这个问题就很简单了。反正是要换电的，这个问题就交由换电网络公司去解决好了。这可以有效解决在北方地区使用纯电动车的问题。第三，换电的速度可以很快，这是它的优点，但却是它最不重要的优点。第四，因为电池包可集中地由换电服务公司经营，因此回收锂电池就变得非常容易。第五，因为电池包是换电公司统一运营，所以用户就不存在电池用旧了需要花很大代价换电池的问题了。其他。如果明白了换电的以上可说是非常伟大的优点，将全部纯电动车都设计成换电模式，那么可以在其他技术不变的条件下，使纯电动车的价格很简单地直接下降20%，并且有效解决北方地区使用时的电池效率下降问题，以此绝对压倒性地快速淘汰燃油车。六、标准战略对换电的关键性作用要真正实现换电技术的普及，标准战略是最关键性的问题。遗憾的是，蔚来的投资者有太多来自互联网的资本，带有太多互联网思维了。互联网是私有平台的思维，不太强调产业标准平台。因为互联网的基础平台都是软件，而软件是可以接近零成本部署和升级的，尤其是它可以产品上线即是普及，普及程度只是用户数量的扩展问题。但新能源车的换电这种必然以硬件为基础的网络，就不可能采用互联网私有平台的方式。因为平台部署的成本极高，要在所有高速服务区建设换电站，这不是一个厂家可以完成的投资。并且，任何一个新能源车厂家的市场占有率都必然是有限的，市场上会存在大量不同厂家和不同型号的新能源车，不可能每个厂家都去建设自己的换电网络。因此，纯硬件平台的换电网络必然要采用产业标准平台的思维，否则是干不成的。图片图片蔚来在高速公路上建设的私有换电站目前的充电网络之所以可以成功的普及，是采用GB/T 27930-2015国家标准。这样，首先经营充电网络的企业是独立于新能源车厂的，其次生产充电设备的厂家与新能源车厂家相互可以独立。这样，所有不同厂家的不同型号新能源车、都可以在所有充电经营者使用的、所有不同厂家生产的充电设备上进行充电。图片2021年11月1日，中国开始实施换电的第一个国家标准GB/T 40032-2021《电动汽车换电安全要求》。但这个标准只是对换电的安全性进行了规定，远远没有将整个换电产业标准化。要实现换电的普及，需要使可换电的电池模块具有互换性。也就是实现：电池包与新能源车厂家分离；换电设施经营者与新能源车厂家分离。为实现上述换电的真正优点，需要通过换电产业全面的标准化实现以下生态：新能源车的电池包需要采用独立的双电池包设计；电池包具有可拆卸保温层。保温层可以是重复使用，也可以是一次性可回收的；电池包需要标准化。所有电池包厂家生产的电池包，能够用在任何新能源车厂家的不同车型上。不排除可能需要多个标准的电池包。例如20度电、30度电、40度电（主要是以尺寸为主进行标准化，随着电池技术的不同可能容量会不同）等不同容量尺寸的标准电池包。新能源车在设计时就需要对标准电池包进行选型。标准电池的数量当然越少越好，以利于换电服务的备用电池包库存最小化；换电设施运营者与新能源车厂家分离，成为独立经营者。它可以为所有不同厂家的所有不同新能源车进行换电服务；换电设备移动化。换电与电池包充电服务可分离；其他。以下对换电设备的移动化作一下解释。我们并不主张采用在服务区建设固定式换电站的模式。因为这个不仅投资过高，而且不利于最充分利用换电的优点。如果将电池包的充电与换电进行分离，那么充电可以集中进行，充好电后通过纯电动货车运到换电设施处提供服务。为什么要这样做？因为这样可以很好地利用大型太阳能和风能电站的能源。如果将多处换电出来的电池包集中到新能源发电设施处进行充电，可以将这个过程很自然地变成新能源的储能和就地消纳的终端。几百公里高速公路上，只要有一处大型太阳能和风能电站，就可以集中进行充电。采用移动换电设备有很多好处：容易进行国家补贴。生产出多少换电拖车，只对换电拖车进行补贴就可以了；投资效率比较容易保证。移动换电设备不用考虑充电，成本可以较低。哪里业务量大，就把换电拖车拖到哪里就可以了。利用率可以比较高；很容易应对节假日高峰。平时换电服务车可以停在城区提供服务，节假日高速上业务量暴增，就提前多拖一些换电车到各个服务区；可以很容易进行临时的救援；换电网络普及非常容易。截至2022年9月15日，全国高速公路上共有4400个服务区。也就是说，中国只要生产出4400个换电拖车，就可以保证全国所有高速服务区都至少有换电服务，换电网络就完全普及了。假设一个换电拖车20万（一个固定换电站投资得将近百万），即使加上一些运电池包的纯电动货车，总共不到10个亿的投资就可以使换电网络在全中国普及了。而建设固定式换电站不仅需要与地皮的提供商进行复杂的沟通，而且需要租场地，拉电线，太麻烦了。这个可以参考一下共享单车的成功商业模式。在服务区停车是不要钱的在这方面本来是可以参考互联网商业模式的，为什么却又想不开了？集中的充电不仅可以建在大型新能源发电站附近，而且地皮可以随意选择最便宜的地方。这对最大限度降低换电经营成本是有很大好处的；其他。换电技术与充电网络并不矛盾，不仅可以共同存在，而且换电技术具有不可替代的战略价值和作用。中国需要在新能源车领域居于世界领导地位，最关键的问题是创造新的标准。这种标准并不一定有很高的技术难度，它需要的是标准化的理念和思维。试想一下，如果整个新能源车领域完全普及了换电技术，特斯拉就不能再生产自己私有的电池包，它的优势还剩下什么？基本就不会剩下什么了。你要自己生产电池包也可以，但无论你生产的电池包什么样，到了换电站一换就很可能换成别人家的产品了，你不能通过自己生产的电池包和管理系统来体现自己的优势。这就是中国新能源车全面超越特斯拉最重大的战略机遇。整体上合在一起搞不过你，我就把你拆散了来搞。特斯拉要是不跟进换电的标准潮流，那你就在同等条件下用高20%以上的成本来竞争吧！换电标准体系将是新能源车领域的最基础标准，而全世界都必须得遵循中国的换电技术标准。这就是中国领导世界的最重大战略机会。七、快速普及纯电动车的巨大战略意义为什么不仅要普及纯电动车，而且一定要“快速普及”，在2025年使燃油车销售量降到零。首先是已经有这个客观条件了。纯电动车仅仅是汽车行业很小的一个技术变化，绝大多数产业链都是成熟的。因此，它会是一个“瞬间升级”模式，类似移动通信的2G升级到3G，3G升级到4G，4G升级到5G，最多5年多时间也就足以完成全部升级了。也类似燃油车从化油器升级到国I、国II、国III、国IV、国V、国VIa、国VIb，其间每个跨代的升级时间间隔仅仅为3年。现在纯电动车的动力系统已经成熟，充电网络的覆盖率达到100%服务区，几年内全部完成升级切换已经不再有任何技术和产业上的困难。弯道超车的必要性。虽然新能源车是欧洲和美国推动起来的，但他们的动作太过缓慢。中国在纯电动车领域已经成气候，欧洲和美国现在已经开始反应过来。如果我们拖延太久，会给国外竞争对手太多追赶时间。因此，3年内全部淘汰燃油车对弯道超车战略是极为必要的。国家统一的前提条件。纯电动车的完全普及是国家统一的前提条件。因为对中国来说军事力量不是问题，但问题是中国石油对外依存度太高，2022年还在71.2%。虽然已经从2020年历史高点的73.5%连续两年下降，但还是太高。快速地全面普及纯电动车是大幅度地快速降低石油对外依存度的唯一方法。2025年使燃油车销售降低到零，2030年前实现祖国统一才有能源安全上的战略保证。俄乌战争的事实清晰地告诉我们，一旦我们采取统一行动，美国必然竭尽全力对中国进行制裁和封锁。对俄罗斯他采用的方法是禁止其出口能源，而对中国他肯定会采取的方法是禁止中国进口能源。因此，将石油对外依存度降低到至少40%以下，是国家统一的前提条件。封锁芯片我们只要努力是有可能自己造出来的，但锁封了石油我们不可能自己想开采多少就开采多少。这东西我们自己的土地上有多少就是多少，没有就是没有，没有别的办法。经济进一步提升的少数战略空间。未来中国经济进一步增长的空间已经不多了，纯电动车是少有的大容量空间，必须迅速抓住，尽最大努力进行扩展，不能给对手留下时间和机会。实现双碳。这其实是最不重要的事情，双碳只是一个国际政治口号。只要中国实现了自己的新能源战略，双碳就是一个自然而然自动实现的事情，不需要去刻意地做什么工作和增加投资。 
中科大胡不归
中国科学技术大学副研究员 科学科普博主
O纯电动换电产业标准——中国经济大变局纯电动换电产业标准——中国经济大变局原创纯科学纯科学19:19……假设你的纯电动车续航里程是400公里，只要你按照上述最佳充电习惯进行使用，即使按7000次寿命进行计算，电池可以行驶280万公里，远远超过任何车本身的寿命，根本就不存在换电池的成本问题。遗憾的是，新能源车行业的人根本就认识不到：对于全新的产业和技术来说，有一个很重要的战略营销、科普、用户教育的问题。新的技术产业往往也需要针对其技术特点而建立不同的产业文化。马车的时代没有红绿灯，但汽车的时代就需要有红绿灯，这就是不同技术产业文化存在的本质差异。如果以上关键性的工作没有人去做，人们在使用纯电动车的过程中，完全按燃油车的习惯和文化进行，就会人为导致电池寿命成倍的急剧下降。遗憾的是，根据我的调查，绝大多数使用纯电动车的人，正好就是等自己的纯电动车电量剩下约20%时才去充电，就是采用这种电池寿命最短的充电方式。而在高速公路上，往往又是一直要等把电充满这种时间效率最差的使用方式。但用户是不会天生就知道具体原因的，会把这些问题都归咎于纯电动车技术本身。由此会极大地约束新能源车的发展。五、换电技术的真正优点如果以上产业文化和科普的问题看起来是一些软问题，那么换电方式发展的困境就是一个很硬的对技术理解和标准化问题了。除了充电网络建设以外，纯电动车的补能还有一个换电技术在发展，但坦率地说发展得并不好，主要是蔚来等极少数厂家在推。绝大多数厂家没有开发换电技术。为什么换电发展得不好？未来是否还需要换电技术？问题在于两点：一是即使蔚来等厂家，也完全不理解换电技术的真正优点和好处是什么，也就不知道该如何去设计换电车型。二是缺乏标准化的理念。我们先来看第一个问题。人们普遍认为换电的最大好处是补能的速度快，几分钟就可以把电池换好了，速度可以与加油相比，但此认识大错特错。因为充电网络覆盖率问题的解决，加上如果普及快充文化，充电速度越来越不是问题。换电最大的好处其实是以下几个：纯电动车的使用有两个相差极大的场合，一是平时在市内行驶，二是跑长途。这两个需求对续航里程的要求差别非常大。而对绝大多数人来说，长途行驶的需要只占5%左右。但是，如果要照顾到长途行驶而去设计最大续航里程需要，90%的时间会背上一个很大的电池包，不仅根本没用，而且多出一、二百公斤重量在车上，也极大影响电池的行驶效率。这个两难的问题其实可以通过换电来非常好的获得两全其美的解决。例如，将电池设计成两个独立的可更换电池包，平时只要一个电池包就可以了，要跑长途时再去换电站加上另一个电池包。假设两个电池包都加上续航里程为600公里，平时只要一个电池包续航里程可能就是350公里。从目前车型看，600公里续航里程的电池包重量会达到350至400公斤，成本占整车的40%。如果平时只用一个电池包，用户只需要购买一个电池包即可，那么在享受其他完全相同车型配置情况下，成本可直接降低20%。这会形成天大的价格竞争优势。要全面普及纯电动车，对锂矿资源的压力是很大的。而这种换电方式成倍地降低了对锂资源的需求，因此对全面普及纯电动车具有战略意义和价值。另外，因为平时城内运行时重量减轻了150至200公斤，对轮胎和刹车片等的磨损等都会显著降低。这些经济性上的好处都是非常显著的。第二个好处是可以有效解决寒冷天气的电池效率下降问题。其实解决这个问题的方法可以非常简单——把电池包外面包上保温材料就可以了。但这个方法同样存在两难之处：热天如果电池包外面还是包上保温材料，那么安全性就会很差。要解决这个问题就是冬天把保温材料包上去，夏天拆下来。但这个不可能让用户自己去干，这种工作会把很多人吓跑的。4S店来做也很困难，工作量远比做保养大得多，因为需要专门的包装和拆卸生产过程。但如果纯电动车全都是换电设计，这个问题就很简单了。反正是要换电的，这个问题就交由换电网络公司去解决好了。这可以有效解决在北方地区使用纯电动车的问题。第三，换电的速度可以很快，这是它的优点，但却是它最不重要的优点。第四，因为电池包可集中地由换电服务公司经营，因此回收锂电池就变得非常容易。第五，因为电池包是换电公司统一运营，所以用户就不存在电池用旧了需要花很大代价换电池的问题了。其他。如果明白了换电的以上可说是非常伟大的优点，将全部纯电动车都设计成换电模式，那么可以在其他技术不变的条件下，使纯电动车的价格很简单地直接下降20%，并且有效解决北方地区使用时的电池效率下降问题，以此绝对压倒性地快速淘汰燃油车。六、标准战略对换电的关键性作用要真正实现换电技术的普及，标准战略是最关键性的问题。遗憾的是，蔚来的投资者有太多来自互联网的资本，带有太多互联网思维了。互联网是私有平台的思维，不太强调产业标准平台。因为互联网的基础平台都是软件，而软件是可以接近零成本部署和升级的，尤其是它可以产品上线即是普及，普及程度只是用户数量的扩展问题。但新能源车的换电这种必然以硬件为基础的网络，就不可能采用互联网私有平台的方式。因为平台部署的成本极高，要在所有高速服务区建设换电站，这不是一个厂家可以完成的投资。并且，任何一个新能源车厂家的市场占有率都必然是有限的，市场上会存在大量不同厂家和不同型号的新能源车，不可能每个厂家都去建设自己的换电网络。因此，纯硬件平台的换电网络必然要采用产业标准平台的思维，否则是干不成的。图片图片蔚来在高速公路上建设的私有换电站目前的充电网络之所以可以成功的普及，是采用GB/T40032-2021《电动汽车换电安全要求》。但这个标准只是对换电的安全性进行了规定，远远没有将整个换电产业标准化。要实现换电的普及，需要使可换电的电池模块具有互换性。也就是实现：电池包与新能源车厂家分离；换电设施经营者与新能源车厂家分离。为实现上述换电的真正优点，需要通过换电产业全面的标准化实现以下生态：新能源车的电池包需要采用独立的双电池包设计；电池包具有可拆卸保温层。保温层可以是重复使用，也可以是一次性可回收的；电池包需要标准化。所有电池包厂家生产的电池包，能够用在任何新能源车厂家的不同车型上。不排除可能需要多个标准的电池包。例如20度电、30度电、40度电等不同容量尺寸的标准电池包。新能源车在设计时就需要对标准电池包进行选型。标准电池的数量当然越少越好，以利于换电服务的备用电池包库存最小化；换电设施运营者与新能源车厂家分离，成为独立经营者。它可以为所有不同厂家的所有不同新能源车进行换电服务；换电设备移动化。换电与电池包充电服务可分离；其他。以下对换电设备的移动化作一下解释。我们并不主张采用在服务区建设固定式换电站的模式。因为这个不仅投资过高，而且不利于最充分利用换电的优点。如果将电池包的充电与换电进行分离，那么充电可以集中进行，充好电后通过纯电动货车运到换电设施处提供服务。为什么要这样做？因为这样可以很好地利用大型太阳能和风能电站的能源。如果将多处换电出来的电池包集中到新能源发电设施处进行充电，可以将这个过程很自然地变成新能源的储能和就地消纳的终端。几百公里高速公路上，只要有一处大型太阳能和风能电站，就可以集中进行充电。采用移动换电设备有很多好处：容易进行国家补贴。生产出多少换电拖车，只对换电拖车进行补贴就可以了；投资效率比较容易保证。移动换电设备不用考虑充电，成本可以较低。哪里业务量大，就把换电拖车拖到哪里就可以了。利用率可以比较高；很容易应对节假日高峰。平时换电服务车可以停在城区提供服务，节假日高速上业务量暴增，就提前多拖一些换电车到各个服务区；可以很容易进行临时的救援；换电网络普及非常容易。截至2022年9月15日，全国高速公路上共有4400个服务区。也就是说，中国只要生产出4400个换电拖车，就可以保证全国所有高速服务区都至少有换电服务，换电网络就完全普及了。假设一个换电拖车20万，即使加上一些运电池包的纯电动货车，总共不到10个亿的投资就可以使换电网络在全中国普及了。而建设固定式换电站不仅需要与地皮的提供商进行复杂的沟通，而且需要租场地，拉电线，太麻烦了。这个可以参考一下共享单车的成功商业模式。在服务区停车是不要钱的在这方面本来是可以参考互联网商业模式的，为什么却又想不开了？集中的充电不仅可以建在大型新能源发电站附近，而且地皮可以随意选择最便宜的地方。这对最大限度降低换电经营成本是有很大好处的；其他。换电技术与充电网络并不矛盾，不仅可以共同存在，而且换电技术具有不可替代的战略价值和作用。中国需要在新能源车领域居于世界领导地位，最关键的问题是创造新的标准。这种标准并不一定有很高的技术难度，它需要的是标准化的理念和思维。试想一下，如果整个新能源车领域完全普及了换电技术，特斯拉就不能再生产自己私有的电池包，它的优势还剩下什么？基本就不会剩下什么了。你要自己生产电池包也可以，但无论你生产的电池包什么样，到了换电站一换就很可能换成别人家的产品了，你不能通过自己生产的电池包和管理系统来体现自己的优势。这就是中国新能源车全面超越特斯拉最重大的战略机遇。整体上合在一起搞不过你，我就把你拆散了来搞。特斯拉要是不跟进换电的标准潮流，那你就在同等条件下用高20%以上的成本来竞争吧！换电标准体系将是新能源车领域的最基础标准，而全世界都必须得遵循中国的换电技术标准。这就是中国领导世界的最重大战略机会。七、快速普及纯电动车的巨大战略意义为什么不仅要普及纯电动车，而且一定要“快速普及”，在2025年使燃油车销售量降到零。首先是已经有这个客观条件了。纯电动车仅仅是汽车行业很小的一个技术变化，绝大多数产业链都是成熟的。因此，它会是一个“瞬间升级”模式，类似移动通信的2G升级到3G，3G升级到4G，4G升级到5G，最多5年多时间也就足以完成全部升级了。也类似燃油车从化油器升级到国I、国II、国III、国IV、国V、国VIa、国VIb，其间每个跨代的升级时间间隔仅仅为3年。现在纯电动车的动力系统已经成熟，充电网络的覆盖率达到100%服务区，几年内全部完成升级切换已经不再有任何技术和产业上的困难。弯道超车的必要性。虽然新能源车是欧洲和美国推动起来的，但他们的动作太过缓慢。中国在纯电动车领域已经成气候，欧洲和美国现在已经开始反应过来。如果我们拖延太久，会给国外竞争对手太多追赶时间。因此，3年内全部淘汰燃油车对弯道超车战略是极为必要的。国家统一的前提条件。纯电动车的完全普及是国家统一的前提条件。因为对中国来说军事力量不是问题，但问题是中国石油对外依存度太高，2022年还在71.2%。虽然已经从2020年历史高点的73.5%连续两年下降，但还是太高。快速地全面普及纯电动车是大幅度地快速降低石油对外依存度的唯一方法。2025年使燃油车销售降低到零，2030年前实现祖国统一才有能源安全上的战略保证。俄乌战争的事实清晰地告诉我们，一旦我们采取统一行动，美国必然竭尽全力对中国进行制裁和封锁。对俄罗斯他采用的方法是禁止其出口能源，而对中国他肯定会采取的方法是禁止中国进口能源。因此，将石油对外依存度降低到至少40%以下，是国家统一的前提条件。封锁芯片我们只要努力是有可能自己造出来的，但锁封了石油我们不可能自己想开采多少就开采多少。这东西我们自己的土地上有多少就是多少，没有就是没有，没有别的办法。经济进一步提升的少数战略空间。未来中国经济进一步增长的空间已经不多了，纯电动车是少有的大容量空间，必须迅速抓住，尽最大努力进行扩展，不能给对手留下时间和机会。实现双碳。这其实是最不重要的事情，双碳只是一个国际政治口号。只要中国实现了自己的新能源战略，双碳就是一个自然而然自动实现的事情，不需要去刻意地做什么工作和增加投资。