替代性服务领导结构下电动汽车换电供应链中的产品服务联合创新：来自中国市场的相关见解

《INTERNATIONAL JOURNAL OF PRODUCTION ECONOMICS》：Joint product-service innovation in EV battery-swapping supply chains under alternative service leadership structures: Insights from the Chinese market

　　

•换电是一种产品服务系统，在产品端和服务端均存在互补性创新。
•在异质时间敏感度下，三条路径需求产生分流效应，形成尖锐的阈值。
•领导地位具有阶段依赖性；当协同效应较弱时，自主运营会压缩市场空间。
•备用电池储备要求可能挤出创新，也可能通过提升可靠性来推动市场渗透。
•交叉持股具有制度依赖性：第三方主导下呈倒U型，供应商主导下呈单调递增。

**引言**

交通运输部门的脱碳进程正在全球范围内加速推进，车辆电动化已成为汽车工业的核心发展轨迹。然而，大规模电动汽车普及的制约因素已不再仅仅是电池成本或续航里程，还包括能源补能的效率、可靠性和可及性。较长的充电时间、不确定的等待以及可用基础设施的不均衡分布，增加了用户的有效时间成本，从而限制了电动汽车的采用和利用率（Zhang等，2025）。在这一背景下，换电提供了独特的价值主张。通过将车辆与电池解耦，它可以显著缩短补能时间，而电池租赁模式则能进一步降低购车的前期资金门槛（Revankar和Kalkhambkar，2021）。然而，关键问题不在于换电在原则上能否实现快速补能，而在于一个换电生态系统能否可靠地、盈利地在适当的治理安排下将这一时间优势规模化。

中国为审视这一问题提供了一个尤为引人注目的背景。换电模式在中国以外的地区也有探索，但大多数国际案例仍集中在特定的车辆类别或有限的运营场景中。台湾的Gogoro和日本的Gachaco主要针对电动两轮车；印度的SUN Mobility等公司主要服务两轮和三轮车及车队应用；Ample与Stellantis及Free2move在马德里合作则代表了基于车队的乘用车试点。这些案例表明，换电正重新受到国际关注，但也凸显了中国市场的相对特殊性。与换电主要集中在试点、利基应用或单一平台部署的市场相比，中国在政策试验、基础设施部署和异质性商业主体的支持下，发展出了更加制度化和结构多样化的换电生态系统。蔚来（NIO）和北汽新能源（BJEV）等车企运营着由制造商主导的换电网络，Aulton等第三方运营商提供独立的换电服务，宁德时代（CATL）等电池供应商则通过EVOGO及后续标准化换电举措进入服务层。制造商主导、第三方主导和供应商主导三种模式的并存，使中国特别适合分析服务领导如何塑造产品服务创新与价值捕获。此外，中国的换电与充电并行发展而非替代充电，这使该市场成为分析用户在传统充电、换电车辆充电和实际换电之间进行选择的适宜语境。

因此，换电最好被视为一种产品服务系统，而非一种独立的补能技术。其市场表现取决于车辆端与服务端创新之间的互补性。在车辆端，兼容性要求对电池接口、电池包规格、机械结构和软件协议进行协同设计。在服务端，用户价值取决于站点密度、网络覆盖、备用电池库存和服务可靠性。换电能否将省时优势转化为市场渗透优势，取决于这些互补性创新是否获得充分的激励，以及承担投资成本的一方能否获取相应的回报。这引发了一个核心结构性问题：当创新收益在车辆、电池和服务之间溢出时，谁应该主导换电服务系统？

现有研究尚未充分回答这一问题。关于换电的研究主要探讨运营决策，包括站点选址和基础设施规划（Qi等，2023；Wang和Deng，2019）、电池库存和充电调度（Asadi和Pinkley，2021；Zhao和Hao，2017）以及服务定价（Yang等，2022）。这些研究为如何运营既定的换电系统提供了重要见解。然而，它们通常将服务运营商或治理结构视为外生给定的。少数研究比较了制造商自主运营与第三方运营（Yang等，2022），但这种二元比较对于理解电池供应商作为日益可行的服务领导者这一角色所提供的洞察有限。这一局限性在中国市场尤为重要，因为电池供应商已不再是单纯的上游零部件提供者，也可能成为换电服务系统的组织者。因此，需要一个统一的框架来比较制造商主导、供应商主导和第三方主导的换电服务。

第二个未解决的关键问题涉及互补性创新与模式竞争之间的互动。换电的优势本质上是基于时间的，但其价值取决于用户如何在时间、价格和服务摩擦之间进行权衡，尤其是在快充技术不断改进的情况下。即使是换电功能车辆（SEV）的车主，也可能在价格或便利性条件使充电更具吸引力时选择充电而非换电。这产生了一种三路径选择结构：传统充电车辆加充电、SEV加充电、SEV加换电。在这样的市场中，互补性创新通过两个需求渠道创造价值：一方面可以吸引新用户购买SEV，另一方面也可以减少现有SEV用户回流至充电的分流效应。由于分流效应由异质的时间敏感度驱动，创新对采用的映射具有结构性的条件依赖性。

第三个缺口涉及多方治理下的协调问题。服务端改进可以提高SEV销量和派生的电池需求，而车辆端兼容性则可以提升站点利用率、服务吞吐量和规模经济。在分散式决策下，没有任何一方能够完全获取这些跨环节的收益，导致投资不足的可能性较大。尽管协调研究已通过双重边际化的视角考察了合同或股权结构安排（Hunold和Shekhar，2022），但我们仍然缺乏对以下问题的系统性理解：在一个具有互补性产品服务创新、换电与充电模式竞争以及多个可行服务领导者的生态系统中，股权联系何时会弱化创新激励。基于这些研究缺口，本研究探讨了三个研究问题：

- 在替代性的服务领导体制下——即供应商主导、制造商主导和第三方主导的换电服务——最优互补性创新决策有何不同？
- 在换电与充电共存且用户时间敏感度各异的市場中，互补性创新如何通过用户获取和分流抑制两个渠道影响价格、技术水平和需求？备用电池储备要求等供给侧约束如何重塑不同体制的主导地位？
- 当互补性创新产生跨业务的溢出效应时，交叉持股能否将这些收益内部化并改善联合创新激励？其效果是否取决于服务领导体制和市场阶段？

为回答这些问题，我们构建了一个由电池供应商、SEV制造商和换电服务提供商组成的换电供应链模型。在需求端，我们在异质消费者时间敏感度下，构建了换电与充电共存的三路径选择系统。为保持分析的简洁性并确保不同体制间的可比性，我们采用了环形Hotelling框架。我们分别刻画了第三方主导、供应商主导和制造商自主运营下的均衡定价和互补性创新，然后将分析拓展至能够部分内部化溢出效应的交叉持股安排。结果表明，没有任何单一的换电领导模式具有普遍的最优性。供应商主导、制造商主导和第三方主导结构之间的相对优势取决于市场差异化程度、用户的时间价值、运营可靠性和协调效率。当转换摩擦足够强时，时间节省可以刺激创新和市场扩张，但该效应因领导体制而异。制造商主导的整合只有在所有权控制被转化为车辆创新与服务创新之间的有效协调时才能创造价值。备用电池储备提高了可靠性，但当其收益未被完全内部化时也可能挤出创新。此外，交叉持股可以缓解创新溢出效应并改善消费者福利，尽管其有效性取决于底层的领导体制。

本研究做出了三点贡献。第一，本研究通过将分析焦点从运营优化转向服务领导设计，丰富了换电文献。通过在统一框架下比较制造商主导、供应商主导和第三方主导的服务模式，本研究表明服务领导本身就是一个战略设计变量，它影响着互补性创新激励和剩余分配。第二，本研究在电动汽车语境下拓展了产品服务创新文献。我们并未将车辆创新与补能服务改进视为分离的决策，而是在换电与充电共存的条件下对它们的互补性进行建模。结果表明，创新不仅通过吸引用户购买SEV来影响需求，还通过减少这些用户回流至充电来影响需求。这一双渠道机制解释了为何相同的技术改进在不同采用阶段和具有不同时间敏感度的消费者群体中可能产生不同的市场效果。第三，本研究通过在多主体产品服务生态系统中识别交叉持股的 contingent价值，为供应链协调文献做出了贡献。我们表明，在具有互补性创新和模式竞争的换电生态系统中，交叉持股的效果是制度依赖和阶段依赖的，而非普遍有益的。

本文其余部分安排如下：第2节回顾相关文献并定位研究缺口；第3节介绍模型；第4节推导均衡结果和分析结论；第5节提供比较静态分析和数值体制比较；第6节将分析拓展至交叉持股；第7节总结理论、管理和政策启示。

**文献综述**

我们的研究与三条研究脉络相关：换电模式、电动汽车供应链中的产品服务创新以及供应链协调机制。表1总结了本研究在相关文献中的定位。

**模型描述**

考虑一个由电池供应商（S）、SEV制造商（M）和换电服务提供商（P）组成的换电供应链。供应商生产电池并供给服务提供商。制造商生产SEV并承担产品端创新。服务提供商提供换电服务并主导服务端创新。鉴于谁主导换电网络存在显著异质性，我们构建了三种供应链结构：结构S中……

**均衡分析**

基于上述需求系统和博弈顺序，我们接下来构建并分析三种服务领导情景。对于每种情景，我们推导均衡结果，并进行比较静态分析，以刻画关键参数如何影响定价、创新和市场分配。附录A提供了主要结果的数学证明。

**服务领导体制的分析比较**

本节比较了三种服务领导体制下的最优决策。阈值d?作为一个转折点，决定了三种领导结构之间均衡差异的主导机制。该阈值从供应商主导与第三方主导服务下均衡结果相等的边界条件得出。当d≥d?时，更强的市场差异化稳定了服务端创新的需求回报，使得……

**拓展：交叉持股**

在TI（第三方主导）和SI（供应商主导）结构下，服务端创新提升了系统能力和用户体验。它不仅直接增加了换电采用率，还刺激了SEV的销售，从而在车辆端产生溢出收益。为缓解这种外部性并强化创新激励，我们通过引入基于股权的协调机制拓展了模型。交叉持股使利益相关方能够共享彼此的溢出收益，从而部分内部化这些溢出效应。

**主要发现**

本研究将换电概念化为一个综合性的产品服务系统，并借鉴权变理论，考察服务领导、互补性创新和基于股权的协调如何共同塑造市场结果和福利水平。研究结果对三个研究问题提供了直接回答。

关于第一个研究问题，在TI、SI和MI三种体制下，最优互补性创新决策存在显著差异，没有任何单一的领导结构具有普遍优越性。

**CRediT作者贡献声明**

李秋婷：写作—审阅与编辑、写作—原稿撰写、可视化、验证、软件、方法论、调查、形式化分析、概念化。
李营：写作—审阅与编辑、监督、调查、资金获取、形式化分析、概念化。
李飞凡：写作—原稿撰写、方法论、形式化分析。

**利益冲突声明**

作者声明他们不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

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