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行业笔记二:“十四五”重点行业解读之充电桩

能源能效(稿源) 2022-11-15 13:12 No.1889

行业笔记二:

充电桩—“十四五”重点行业解读


充电桩是向新能源汽车(包括纯电和插混)补充电能的装置,功能类似于加油站里面的加油机,可安装于公路、办公楼、商场、公共停车场和住宅小区停车场等场所,根据不同的电压等级为各种类型的新能源汽车充电。

一、新能源汽车发展之基石

1、汽车电动化加速,推升充电需求

快速增长的新能源汽车市场加大了对充电桩的需求。截止2022年9月底,新能源汽车保有量达1149万辆,前三季度新注册登记371.3万辆。2022年前三季度,全国新注册登记新能源汽车371.3万辆,同比增加184.2万辆,增长98.48%。预计到2025年国内新能源汽车保有量将达到4000万辆, 保有量占比将达到10%

行业笔记二:“十四五”重点行业解读之充电桩

充电量继续保持快速增长,充电需求加速。据充电联盟数据,2021年我国充电总电量达到111.5亿kWh,同比增58.0%;月度水平与2020年相比均有显著提升,电动汽车充电需求持续快速增长。从充电量分布区域来看与充电桩分布呈现同样的趋势,广东、江苏、四川领跑全国。从终端流量来看,电量流向以公交车和乘用车为主。

截止到2022年9月底,我国充电桩保有量已从2015年的6.6万台上涨到448.8万台,8年来扩张了68倍。其中,公共充电桩保有量已达163.6万台,占比36%,私人充电桩保有量上升至285.2万台,占比64%,私人充电桩保持更快增长。在区域分布看,目前我国公共充电基础设施主要集中在广东、江苏、上海、浙江、北京等东部沿海地区。

行业笔记二:“十四五”重点行业解读之充电桩

二、政策加持:新基建赋能,稳增长有望再次激发市场活力

早期充电桩市场由国家主导,主要参与者包括国家电网和普天新能源,同时比亚迪为自身生态建设入局较早。2015年《电动汽车充电基础设施发展规划(2015-2020年)》指出了明确的发展目标,大量社会资本进入行业开启了大规模的投资建设;2016年后由于竞争加剧,部分企业退出市场;同时企业差距逐渐拉大。

《2020年政府工作报告》中充电基础设施正式被纳入七大“新基建”产业之一;2021年中央经济工作会议指出,当前经济面临需求收缩、供给冲击、预期转弱三重压力,应坚持稳字当头,强化政策发力,充电桩作为新基建组成之一,在稳增长主线下,建设节奏或将加速。

2022年1月10日,国家发展改革委、国家能源局等多部门联合印发了《国家发展改革委等部门关于进一步提升电动汽车充电基础设施服务保障能力的实施意见》,国内新能源汽车补能市场已基本明确了充电为主、换电为辅的补能格局,按要求到“十四五”末,我国电动汽车充电保障能力进一步提升,形成适度超前、布局均衡、智能高效的充电基础设施体系,能够满足超过2000万辆电动汽车充电需求预计到2025年后,国内充电桩产业将进入“成熟期”。

行业笔记二:“十四五”重点行业解读之充电桩

政府补贴从补车转向补桩,从建设补贴拓展到运营补贴

2016年财政部等五部门出台《关于“十三五”新能源汽车充电基础设施奖励政策及加强新能源汽车推广应用的通知》,已对充电基础设施建设、运营给予财政奖补。2022年国家发展改革委等部门《关于进一步提升电动汽车充电基础设施服务保障能力的实施意见》明确提出加大财政金融支持力度,一是优化优化财政支持政策,二是提高金融服务能力。此外各地方政府已明确出台充电桩建设补贴、充电运营补贴相关政策。可以发现政府财政补贴政策向供给侧倾斜,呈现出从“新能源汽车补贴”到“充电设施建设补贴”再逐渐转变为“充电设施建设补贴+充电设施运营补贴”。

行业笔记二:“十四五”重点行业解读之充电桩


行业笔记二:“十四五”重点行业解读之充电桩

三、产业链现状

汽车充电桩产业链上游为充电桩部件与设备制造环节;中游为充电运营环节,包括充电桩和充电站建设和运营服务;产业链下游参与者为充电桩用户,包括新能源汽车整车企业和个人消费。其中设备零部件生产商(装备端)和充电桩运营商(运营端)是充电桩产业链最主要的环节。

行业笔记二:“十四五”重点行业解读之充电桩

3.1充电桩上游充分竞争

充电桩产业链的上游系各类元器件和充电设备生产商,提供各种充电桩元器件和充电设备,包括充电模块(IGBT、逆变器、变压器、整流器等)、配电滤波设备、监控计费设备、电池维护设备(断路器、熔断器等),以及其他元器件和设备包括接触器、连接器、电度表、显示屏、壳体、插头插座、线缆、充电枪等。

充电设备即充电桩硬件设备的成本是充电桩的主要成本,占比90%以上。其中充电模块是充电桩的核心设备和主要成本来源,占新能源汽车充电桩硬件成本的45%-55%。充电模块的主要功能为将交流电网中的交流电转换为可以为电池充电的直流电。其中,IGBT功率开关是充电模块的关键组成部分,是在充电过程中起着电力转换与传输作用的核心器件,占据充电模块成本的20%以上,目前对IGBT的进口依赖度较高,目前国内如士兰微、斯达半导、时代电气等都在积极布局IGBT,以实现国产替代

充电设备行业的技术门槛较低,产品同质化程度较高,目前国内充电桩设备生产领域的相关公司数量超过300家,供应商数量多,因此市场竞争较充分。充电桩上游主要企业包括:国电南瑞、科士达、盛弘股份、科陆电子、许继电气、和顺电气、思源电气、中恒电气、森源电气、炬华科技、易事特、万马股份、奥特迅、英可瑞等。

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3.2中游充电桩运营处于垄断竞争格局

充电桩产业链的中游为充电运营商,负责运营大型充电站或提供充电桩充电服务等,中游充电运营是行业潜在入局者较难进入的一个环节,原因在于中游的投资成本大,需要较强的资金实力。目前市场上的充电运营商参与者主要为第三方专业运营企业,此外还有部分车企、能源/电网企业也涉足充电运营服务。

目前我国充电设施运营已由早期的专业运营商主导模式拓展为专业运营商主导模式、政府主导模式、车企主导模式、车桩合作模式、众筹模式、电动汽车分时租赁模式等六种运营模式。但专业运营商主导模式仍是当前充电桩运营的主流模式。第三方专业运营企业占公共充电桩运营市场份额的75%以上,如特锐德、星星充电、云快充等以能源、电网基础设施建设为主业的国有企业占公共充电桩运营市场份额的20%-25%,如国家电网、南方电网、中国普天等以推广新能源汽车产品为主要目的的整车企业占公共充电桩市场份额低于5%,如特斯拉、蔚来、上汽、比亚迪、小鹏等

公共充电桩运营商集中度高。截至2022年1月,全国充电运营企业所运营公共充电桩数量超过1万台的共有13家,分别为:星星充电、特来电、国家电网、云快充、南方电网、依威能源、汇充电、深圳车电网、上汽安悦、中国普天、万马爱充、万城万充、亨通·鼎充。这13家运营商占总量的93%,其余运营商占总量的7%。

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未来充电桩行业注定是“寡头游戏”。充电桩市场空间巨大,对资本具有持续吸引力,但是行业特性决定了优胜劣汰速度更快,物理壁垒凸显,马太效应更加明显。盲目的资本投入,单纯赚取“电费+服务费”是很难盈利,因此需要企业具有资金优势、技术优势、资源优势、互联网思维和服务意识。因此未来行业将是寡头垄断的格局,强者恒强。

四、行业发展趋势:高压快充趋势为充电桩发展带来新机遇

4.1高压快充已成为充电难题的重要解决方案

随着整车带电量和续航里程提升,充电便利性成为制约电动车使用体验提升的一大因素。以部分热销纯电动车型为例,支持快充的纯电动车平均理论充电倍率约为1C,即实现SOC30%-80%(State of Charge,即荷电状态,用来反映电池的剩余容量)需要充电约30分钟。而在实践中,大部分纯电车实现SOC30%-80%需要充电40-50分钟、仅可行驶约150-200km,“充电慢”依然是纯电动乘用车行业的核心痛点。

为提升消费者充电体验,可通过继续改善车桩比,或大幅缩减充电时间,来满足消费者快充的需求。而在快充方面,目前两条技术路线:提高充电电流和提升充电电压。从不同的实践来看,高压快充能够在更宽范围内实现最大功率充电,更能匹配未来快充需求:
  1. 大电流路线:推广程度低,对热管理要求高。根据焦耳定律(公式Q=I2Rt),电流的提升将大幅增加充电过程中的热量,对散热要求很高,例如特斯拉大电流快充方案,其V3超充桩峰值工作电流超过600A,需要使用更粗的线束,同时对散热技术要求更高,且仅能在5%-27%SOC实现250kW最大充电功率,高效充电并非全程覆盖。目前国内车厂并没有在散热方案上做大幅定制化改动,且大电流充电桩很大程度上依赖自建体系,推广成本高。
  2. 高电压路线:是目前车厂普遍采用的模式,可兼顾降低能耗、提高续航、减少重量、节省空间等优点。目前受限于硅基IGBT功率器件的耐压能力,车企普遍采用的快充方案是400V高压平台,即以250A电流可以实现100kW的充电功率(100kW功率充电10min可行驶约100km)。自保时捷推出800V高电压平台后(实现300KW功率,高压线束减少一半),此后各大车企开启对800V高压平台的研究与布局。800V电压平台相较于400V平台,工作电流更小,进而节省线束体积、降低电路内阻损耗,变相提升了功率密度和能量使用效率。

4.2高压方案已获车企认可

目前,电动车根据带电量不同选择不同的电压等级。一般小型代步车的电压为48V、60V和72V;乘用车的电压范围大约为250~450V;大巴车、公交车等由于带电量高,其基本电压为450~700V。在未来,随着对续航里程、充电速度要求的提高,电动车电压有望升至800V~1000V。

全球各大汽车厂商纷纷推出800V高电压平台车型,成为当前主机厂技术演进的新趋势。目前高压快充成为汽车厂商的多数选择,2019年保时捷的Taycan全球首次推出800V高电压电气架构,搭载800V直流快充系统并支持350kw大功率快充。而进入2021年后高压快充路线受到越来越多主机厂的青睐,先是现代、起亚等国际巨头发布800V平台,之后比亚迪、长城、广汽、小鹏等国内主机厂也相继推出或计划推出800V平台,高压快充体验将会成为电动车市场差异化体验的重要标准

行业笔记二:“十四五”重点行业解读之充电桩

配合高压平台车型,OEM主机厂加快部署自营超级快充网络。目前基于800V高压技术平台的车型已进入量产阶段,超级充电桩的部署也在有序推进。而主机厂除了与运营商合作部署充电网络外,也在积极自建充电网络。无论自建还是合作运营,高压都是重要的发展趋势。

行业笔记二:“十四五”重点行业解读之充电桩

高压快充技术已基本具备,桩端将先于车端实现规模布局。从车端看,高压主要部件均需重新选型。高压电池、BMS、电驱、OBC、DC/DC、PTC、空调、高压连接器等均需重新选型。从桩端看,高压零部件的成熟度较高。充电枪、线、直流接触器和熔丝等需重新选型,目前均有成熟产品,其余部件均无需改变。

作为充电桩系统内的核心关键部件,充电模块的技术方案、性能及可靠性直接影响着充电桩系统的整体性能。根据充电桩管家数据,当前国内市场,20kW模块占据市场容量比例约为60%左右,其余容量大比例由30kW占据,及部分40kW模块。随着近年来电动汽车电池容量的提升,充电倍率的提升,已经有明显的实际市场发展趋势:20kW较大份额市场正在逐渐向20kW,30kW,40kW多元化规格发展。优优绿能在2018年上半年率先推出30kW/1000V充电模块,并陆续在2019年和2020年分别推出20kW/1000V和40kW/1000V模块。华为、英飞源、永联、通合、中兴等厂家也分别在2020年和2021年推出了1000V充电模块产品

五、投资建议及标的

从建设端看,高压直流快充已成为公共充电难题重要解决方案,当前高压快充技术已基本具备,桩端将先于车端实现规模布局,将带来充电模块、继电器等硬件新需求。相关标的:国电南瑞(充电桩设备商),宏发股份(高压直流继电器),通合科技(充电模块)

从运营端看,随着充电桩格局不断完善、结构优化、建设规模扩大,头部运营商将进入盈利回报期,相关标的:特锐德(充电运营龙头),万马股份

六、风险提示

新能源汽车销量不及预期。新能源汽车保有量的持续增长是充电桩产业良性发展的基础条件,若新能源汽车销量不及预期,则影响充电桩建设及运营。

高压快充技术发展不及预期。高压快充技术的发展依赖于车端及桩端共同发展,当前桩端高压技术已基本具备,车端仍需实现功率半导体、高压快充电池、高压电驱等关键技术的突破,若这些技术发展不及预期,将影响高压快充桩的发展节奏。

产业政策风险。新能源汽车市场发展受政策的影响,国家大力发展新能源行业和推广电动汽车充电设施建设成为未来方向,但如果政策未及时落地、扶持效果不及预期,将对充电桩产业产生影响。

市场竞争持续加剧。充电桩市场准入门槛较低,竞争激烈,若充电桩市场竞争持续加剧,可能导致产业链盈利能力继续下滑。

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