申论｜上海纯电动汽车产业要跨越发展，换电站建设需加快

今年10月，历时3年编制完成的《上海市交通发展白皮书（2022版）》（下称“交通白皮书”）发布，该文件是未来十年上海交通发展的指导性文件。据了解，到2025年，上海新能源汽车年产量预计超过120万辆，新能源汽车产值突破3500亿元，占上海市汽车制造业产值35%以上。

上海市目前纯电动汽车发展面临三大瓶颈：正向市场规模扩张受制于补能焦虑，电力高负荷出力供给缺乏有效生态循环，以及电池逆向“回收—再利用”难以实现绿色环保。这不仅阻碍了纯电动汽车产业的跨越式发展，也对上海市管理调控纯电动汽车产业可持续创新发展提出了挑战。

新版交通白皮书明确，上海未来还将完善基础设施配套，提高充换电设施规模、运营质量和服务便利性。2025年建成充电桩76万个，换电站300座，车桩比不高于2：1；适度超前布局加氢站，建成并投入使用各类加氢站超过70座，实现重点应用区域全覆盖。

笔者的课题研究显示，上海亟需加快换电站建设，构建纳入换电模式的纯电动汽车绿色补能体系。

为什么要推广换电站

缓解正向市场规模扩张中的补能焦虑。从市场端出发，“充电1小时，排队4小时”的补能体验制约了纯电动汽车市场端的跨越式发展。具体而言，首先，单组电池购买成本高且寿命短，导致单辆纯电动汽车生命周期内需支付额外的电池更换费用；其次，单次充电时间长且高峰期等待时间久，触发新能源汽车车主的车电里程焦虑；第三，充电过程安全性低，处于充电状态或充满电后静置状态的新能源汽车安全事故频发。相对而言，换电模式在电池成本、补能时间、补能安全性等方面具有显著优势，弥补充电模式的不足，提升纯电动汽车较燃油车的市场竞争力。

释放电网出力供给所承受的高负荷压力。充电模式需要极高的电网负荷量，用电高峰时给电网造成巨大电力供给压力，激化了电网升级改造需求。具体而言，首先，充电模式下的电力需求具有无序波动性，大规模发展纯电动汽车导致年用电量增加，将消耗上海市年总发电量的十分之一以上，是电力系统可靠输出的严峻挑战。其次，充电模式下高电力出力，区域配电网被迫改造增容需投入巨额成本。相对而言，换电模式能够为纯电动汽车行业的健康可持续发展提供一种集约高效的电力资源布局模式。既能通过高效换电补能，实现纯电动汽车有序充电；还能利用退役动力电池储能换电，优化电力出力结构以平滑电网，延缓电网升级改造。

打通电池逆向“回收—再利用”的有机循环。近年，上海市新能源汽车保有量持续激增，导致其即将面临动力电池的退役浪潮，然而，充电模式为构建动力电池实现全过程处置体系增加了难度。具体而言，首先，充电模式下动力电池的所有权归属车主，导致回收难度大且回收效率低；其次，废旧动力电池无法大规模统一回收，使得梯次再利用难成规模，并可能因化学反应危害城市安全。相对而言，换电模式能够通过“车电分离”实现退役动力电池的集中回收管理，同时，通过构建储能系统与电网系统实现联动，消纳退役动力电池并发挥其再利用价值。

纯电动汽车绿色补能生态如何建

我们建议，结合充换电模式的互补关系，考虑电池逆向回收再利用依托现有充电体系，科学构建纳入换电站的纯电动汽车绿色补能生态体系。

换电站需求规模应进行科学准确的分类预测。随着换电车型保有量持续攀升，换电站规模需求预测应以纯电动汽车保有量预测为基础科学展开，需同时考虑车辆类型和电池类型。一方面，现有换电车型主要包括商用车和乘用车，其所需换电仓位的尺寸差异较大，这会影响换电站的设计和运营；另一方面，不同换电车型搭载的动力电池属性差异也将影响换电站的设计和运营调度管理。上述因素应与现有充电网络及其扩张速度共同作用，决定换电站需求规模。

换电网络布局应考虑真实路网和应用场景。随着纯电动汽车换电需求潜力得到释放，依托于真实路网结构对换电站的定容、选址及扩散路径进行系统性分析至关重要。与此同时，应考虑换电车辆的差异化应用场景，建立定容选址扩散模型，如公共交通、城市物流配送、港口运输、私人出行等，实现不同场景下的换电车型应用及推广。

充换电生态构建应统纳在役电池和退役电池双向循环调度。动力电池作为充换电模式实施的关键统筹资源，其优化调度问题是建立换电生态区的关键问题。特别地，纯电动汽车保有量逐渐提升所带来的动力电池退役浪潮下，考虑基于退役电池作为储能系统，为在役电池补能的换电生态区尤为重要。一方面，应考虑退役动力电池作为换电生态区储能系统与电网电力发力“互通互联”的优化配比问题。既能有效发挥废旧动力电池再利用价值，又能有效平滑用电峰，确保电网供电稳定性和可靠性。另一方面，应构建桥接“在役电池”和“退役电池”的生态区电池双调度优化体系，实现退役动力电池“回收—再利用”的双向循环。既能以换电站为载体对废旧动力电池进行集中回收、统一管理，又能最大化发挥退役动力电池的储能作用。

如何助力新能源汽车跨越式发展

鼓励包括充电、换电在内的纯电动汽车能源补给模式共同发展，应着力产业、交通体系、城市建设等多维度，最大化发挥以换电站为核心的绿色补能生态对新能源汽车跨越式发展的助力作用：

促进新能源汽车关键核心技术突破，引领新能源汽车产业技术变革。随着政府补贴退坡及市场竞争日益激烈，纳入换电站能够缓解用户对纯电动汽车的里程焦虑，进而有效引导新能源汽车相关企业和研发机构，将核心技术突破重点从电池能量密度提升转向电机驱动和电控领域的匹配，以降低汽车整体能耗，从本质上提升纯电动汽车的质量和性能，助推新能源汽车产业进入新发展格局。

实现公共及重卡车辆纯电驱动，加速建设城市绿色交通能源体系。应着力以换电站为依托，推动实现公共及重卡车辆的纯电驱动。上海作为国际航运中心和超大型枢纽城市，海关数据显示，2021年日均有1.8万辆集装箱卡车出入港区。一方面，纳入换电站将推进纯电动公共及重卡车辆替换传统燃油，每1000辆新能源重卡每年可减少14万吨二氧化碳排放和1.25万吨污染物排放，能耗费用降低约10%。另一方面，纳入换电站能够大幅将动力蓄电池使用效率，将纯电动汽车减排滞后期从5年降低至2年，进而加速汽车产业碳中和进程。

实现纯电动汽车的数据共享、监控与管理，推动城市数字化建设进程。以换电站为依托，一方面应促进实现用户和换电平台的数据共享，激发数字经济化创新活力、提升生活数字化服务能力、提高治理数字化管理效能；另一方面应通过利用V2X（vehicle-to-everything）等技术，实现数据互通互联，通过共享换电平台乃至换电装置，实时检测动力电池数据，协调统筹管理社会换电车辆，使得电池管理与流通便利化，加速推动城市数字化转型。

[作者张李浩系上海海事大学物流科学与工程研究院副教授，张默系上海海事大学经济与管理学院副教授。本文系上海市科委“科技创新行动计划”软科学重点项目（22692110700）阶段性研究成果]

————

澎湃新闻“申论”专栏延续《东方早报·上海经济评论》同名专栏风格，聚焦上海命题，在细节中观察战略，在现实中建设理想之城。