核心观点
本研报针对电动汽车换电服务网络规模化面临的挑战，研究了“本地换电，集中充电”的模式，旨在解决交通网络与电力电网不匹配以及换电需求与能源供应不匹配的问题。
关键数据
- 全球电动汽车销量预计到2040年将达到5亿辆。
- 中国《新能源汽车产业发展规划（2021－2035年）》提出大力发展电动汽车产业。
- 换电模式相较于充电模式具有更快的换电速度、更小的空间占用以及更高的安全性。
- 换电模式可降低纯电动汽车生命周期碳排放，并缩短减排滞后期。
- 蔚来计划到2020年部署1100个换电站，北汽计划到2022年投资140亿美元建设3000个换电站。
- 北京2019年12月换电需求达8333次，平均每小时需求为5.68次，标准差为3.7次。
研究结论
- 换电需求非泊松分布：研究发现换电需求并非泊松分布，而是呈现一定的周期性波动。
- 换电站运营模型：建立了换电站的库存控制模型，分析了库存缺货概率、电池支出和收入等指标，并推导出换电站的订货点和库存水平公式。
- 充电站运营模型：建立了充电站的电池缺货模型，分析了电池缺货的均值和方差，并推导出充电站的最佳库存水平公式。
- 联合选址模型：建立了换电站和充电站的联合选址模型，目标是最小化总成本，包括换电站和充电站的折旧成本、电池折旧成本、电池运输成本以及电网扩展成本等。
- 求解算法：提出了基于约束生成和参数搜索的算法框架，用于求解联合选址模型。
- 管理启示：
- 可扩展性：集中充电模式的可扩展性低于分散式现场充电模式，因为集中充电模式下订单批量效应和运输提前期效应不利于规模扩张。
- 灵活性：集中充电模式允许在电池数量、充电站部署等方面进行更多调整，从而提高网络的灵活性。
- 订单拆分：订单拆分只有在需求规模扩大且固定订购成本降低时才具有优势。
