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2020年充电桩市场累计规模可达140-177亿元 产业链提质增效正当时

北极星储能网  来源:东方证券    2019/3/8 11:45:53  我要投稿  

北极星储能网讯:核心观点:依托新能源汽车高景气度,充电设备市场空间较大。2018年新能源乘用车销量同比增速 76%,客车及物流车受补贴退坡影响销量小幅下滑,预计中长期伴随新能源公交车渗透率提升及“路权”政策对物流车应用推动,整体销量 将实现稳定增长。我们认为充电设备规模的上限为充电设施与新能源汽车规模的发展速度相匹配,充电设备规模的下限为充电设施与电动车充电量的发展速度相匹配。预计 2020年充电桩累计规模在 140-177亿元,2025年累计规模在 770-1290亿元,2020-2025年新增市场 CAGR在 25%-50%之间。

⚫设备制造环节短期竞争格局严峻,中长期大功率趋势提升集中度。充电桩设备技术门槛及差异化程度不高,价格竞争成获取市场份额关键。中长期行业集中度有望提升,主要原因在于大功率充电成趋势。大功率充电一方面满足用户快速充电需求,另一方面有助于提升充电站投资回报率。大功率充电模块的发展趋势也逐渐清晰。单功率模块功率密度适度提升有助于降低单瓦成本,因此开发大功率模块,是设备制造商扩大盈利空间的必然选择。在同源技术领域有技术沉淀的企业能够大幅减少研发投入及电路测试成本。预计在此背景下,具备大功率模块及设备生产能力的企业集中度有望提升,下游对设备制造企业的价格压力将有所缓解,设备制造环节盈利能力将逐步趋稳。

⚫运营环节市场集中度较高,提高利用率成关键。充电运营环节的市场空间由充电站总充电时长及服务费水平决定。预计到 2025年运营环节市场规模将达 1620亿元。2016-2018年运营环节 CR5及 CR10均在 80%及 90%左右。高集中度的市场格局主要得益于充电设施运营环节较高的前期投入及极强的规模效应。未来几年运营环节百亿级的市场规模仍将主要被 10名左右运营商瓜分。盈利能力方面,根据典型充电站模型,进一步提高桩利用率并且/ 或者提高服务费是提升充电站内部收益率的最有效途径。充电服务费方面, 我们判断 2019-2020年放开服务费管制地区将增多,服务费水平出现分化的可能性加大。中长期伴随竞争程度加剧,充电服务费将呈现下滑态势。由于短期服务费仍要受政策限制,加速推动行业盈利拐点到来的最关键因素在于提升充电桩利用率。运营商应加强运维管理及互联互通能力,在运营模式上也应进行创新性探索。目前较为成熟的商业模式包括 ChargePoint实行的“充电 App+增值服务+大数据入口”模式及“运营商+终端用户+众筹建桩”模式

依托新能源汽车高景气度,充电设备市场空间大

新能源汽车快速发展带动行业高景气度,未来增长确定性强新能源汽车产业实现快速发展,2018年整体上扬趋势不变。过去几年,我国新能源汽车行业呈现快速发展势头,伴随国家接连出台的一系列配套补贴优惠政策,我国新能源汽车行业快速实现产业化和规模化的飞跃式发展,2012-2018年新能源汽车销量CAGR达到113%。进入2018年以来,虽然受补贴退坡影响新能源汽车销量有所波动,尤其是新能源客车及专用车市场不及预期,但整体上扬趋势没有改变。2018年新能源汽车合计销量达到118.8万台,同比增速达到56%。其中新能源乘用车实现销量101.7万台,同比增速达到76%,虽然在6、7月份受补贴政策切换影响,销量出现短暂下滑,但伴随市场情绪逐渐稳定,8月份后景气度又得到较快回升。新能源客车及专用车受补贴政策下滑影响较大,上半年均出现明显抢装趋势,下半年发展不及预期,新能源客车及专用车实现销量10.4、6.7万台,同比下滑1%及15%。

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虽然短期受补贴退坡政策影响,但长期新能源汽车快速增长确定性强。我们持续看好新能源汽车未来增长空间。对于新能源客车而言,预计未来新能源客车主要增量空间来自于公交车渗透率的进一步提高及在经济性不断提升的情况下公路客车销量的不断提升。对于新能源专用车而言,虽然在补贴方面退坡力度较大,但国家相应出台“路权”等政策促进新能源物流车的销售。另外各地也推出物流车相关政策及规划,预计其在未来几年仍将有较大增长空间。对于新能源乘用车而言,伴随补贴政策的持续退坡,新能源乘用车消费属性将持续增强,预计整体销量增速将进入较为平稳状态。根据《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》,2020年新能源汽车要实现产销200万辆,累计产销量达500万辆。另外根据2017年5月份的《汽车产业中长期发展规划》,到2025年新能源汽车产销水平将达到700万辆。据此我们估算2018-2025年新能源乘用车、客车及专用车产销量CAGR将分别达到31%、7%及18%。

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伴随新能源汽车产销量规模持续扩大,对充电设备的需要也与日俱增。目前电动汽车的电能补给方式主要分为充电和换电两种。我国当前以充电为主要发展方向,换电站数量较少。具体来看,充电模式又分为常规充电及快速充电两种,常规充电对应的充电设备为交流充电桩,是指固定安装在电动汽车外,与交流电网连接,为电动汽车车载充电机提供220V或380V交流电源的供电装置。交流充电桩无法为电池直接充电,需连接车载充电机才能完成充电过程,由于车载充电机功率相对较小,因此交流充电桩充电时间较长,但对蓄电池的寿命影响较小,且设备结构简单,成本较低。

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快速充电对应的充电设备为直流充电桩,直流充电桩是指固定安装在电动汽车外,与交流电网直接连接,可为非车载电动汽车电池提供直流电源的供电装置。直流充电桩采用三相四线制供电,内置大功率直流充电模块,可以输出高达150-400A的电流,从而实现快充的功能。充电过程中,三相交流电经配电变压器降压后,统一经整流装置变为直流电,再经滤波后通过DC/DC功率变换器,经高频功率变换器变换输出需要的直流,再次滤波后为电动汽车动力蓄电池充电。另外由于直流充电桩功率通常为50-100kW的大功率,需要配备专用的供电线路及变压器等设备,因此安装成本高于交流充电桩。

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因此交流及直流充电桩在充电时长、投资成本、技术难度及应用场景方面均存在较大差异。充电时长角度,交流充电桩一般在5-8小时左右,而直流充电桩仅需要20-30分钟,因此交流充电桩的充电功率仅在1-3kW,而直流充电桩的充电功率高达50-100kW。另外直流充电桩成本普遍在3-5万元左右,而交流充电桩由于没有变压器、滤波装置等部件,成本较为低廉。

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根据目前国内充电桩行业发展现状,充电桩产业链可以大致分为设备生产商、充电运营商及整体解决方案商。设备生产环节还可以具体分为上游的充电模块、充电枪、滤波装置、断路器、交流/直流接触器、直流熔断器等,中游的交直流充电设备及车载充电机,同时还包括配电设备及相关辅助设备生产商。下游充电设备运营商可以大致分为电网、国资背景及民营资本三种类型,同时部分整车厂也参与到充电站运营之中。另外,部分设备运营企业具备垂直一体化能力,即集充电模块生产、充电设备制造及充电站运营能力于一身,如特锐德、易事特及奥特迅等。

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国内充电桩行业进入快速增长期,但市场缺口仍然较大我国充电桩行业的发展大致可以分成两个阶段,一是2013年及以前的初步试水阶段,二是2014年及以后的较快成长阶段。2013年及以前由于新能源新能源汽车销量尚没有呈现较强的规模优势,因此充电桩行业的发展主导力量来自于政府推动,参与者均为国电、南电等国有企业,且应用对象均为公共汽车或政府内部用车,起到示范带头作用。2012年开始对充电桩的相关政策陆续出台,《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》要求到2015年建成2000个充换电站、40万个充电桩;《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》提出将充电设施建设纳入城市综合交通体系,且充电设施数量应适度超前于新能源汽车推广。但这一阶段由于国家政策扶植的重点仍在新能源汽车购置环节,且行业标准及运营模式尚在摸索,因此除比亚迪等少数车企外,基本没有民营资本进入充电桩领域。但在政府力量的参与下,该阶段我国充电桩行业仍实现较快增长,2010-2013年我国公共充电桩数量从0.11万个提升至2.25万个,CAGR达到173%。2014年及以后,随着新能源汽车规模化销售趋势的逐渐形成,在国家扶植政策的引导下,民营资本开始进入该领域。2014年5月,国家电网宣布引入社会资本参与电动汽车充换电站设施建设,随后相继出台多项政策,从用电价格、充电服务费、运营补贴等多维度促进充电桩扶植政策落地,并于2014年11月《关于新能源汽车充电设施建设奖励的通知》中明确提出对于新能源汽车推广到一定数量的地区安排相应充电设施奖励,首次将新能源汽车购置环节与充电设施补贴相挂钩。在一系列政策引导下,特来电、万帮新能源、普天新能源等民营企业开始涌现。我国充电桩行业开始呈现出国企、民企、混合所有制企业共存的局面。由此充电桩行业进入较快增长阶段,2014年至2017年我国公共充电桩保有量从3.1万个增长至21.4万个,CAGR达到91%,同时2017年已经建成私人充电设施达23.2万个。

图8:我国充电桩发展大致可以分为两个阶段(万个)

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当前我国新能源充电桩保有量位居全球第一,但整体建设速度仍落后于新能源汽车发展速度。根据中国充电联盟的相关数据统计,2018年我国充电桩保有量合计达到80.8万个,其中公共类充电设施32.8万个,相比2017年增加11.4万个,私人充电设施48万个,相比2017年增加24.8万个。预计到2018年底,我国新能源汽车整体保有量将达到270万辆,我们预计到2018年底需要直流快充的新能源汽车保有量将达到79.7万辆,慢充的非运营类车辆规模在191.6万辆左右。根据2018年充电桩保有量情况,可以计算出整体车桩比为3.4:1,新能源运营车与公共快充桩的车桩比为5.76:1,新能源非运营车与慢充桩的车桩比为2.86:1。相较2015年国务院印发的《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》中规划的到2020年车桩比近1:1的目标仍有较大差距。同时可以看出在充电桩整体发展速度与新能源汽车行业不匹配的大背景下,公共类快充电站即直流充电桩相对于运营类电动车的发展缺口问题更加突出。

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2020-2025年设备市场规模复合增速预计在25-50%之间对于充电设备市场规模的预测,我们认为规模的上限为充电设施与新能源汽车规模的发展速度相匹配,即车桩比最终实现1:1的目标;而充电设备规模的下限为充电设施与电动车充电量的发展速度相匹配,即能够满足全部新能源车充电需求。按照以上估算方法,预计2020年充电桩市场累计规模将在140-177亿元左右,2025年充电桩市场累计规模将在770-1290亿元左右,2020-2025年新增市场CAGR将在25%-50%之间。如果按照充电设施与新能源汽车行业发展速度相匹配的方式预测,则到2020年国内充电桩总需求量将超过200万个,2025年将突破2600万个,2020-2025年新增市场规模CAGR达到50.3%。根据相关政策2020年新能源汽车销量预计将达到200万台,我们估算新能源汽车保有量有望达到570万台。如果我们假设到2020年国内车桩比能够达到1:2.7的水平,按照我们对新能源汽车销售规模及保有量的预测,预计到2020年新能源充电桩需求量在210万个左右。另外根据《汽车产业中长期发展规划》,到2025年新能源汽车产销水平将达到700万辆,由此我们估算到2025年新能源汽车保有量有望达到2609万台,相应国内充电桩总需求将达到2609万个

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同时根据应用场景不同,可以确定直流及交流充电桩比重。考虑到新能源客车及专用车的运营性质需要配备充电时间较短的直流充电桩,我们预计到2020年运营类新能源汽车的保有量有望达到有关分析师的申明,见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分,或请与您的投资代表联系。11165万台,因此预计直流充电桩的需求规模将在60万个左右,交流充电桩的需求规模在150万个左右。到2025年预计运营类新能源汽车保有量将增长至接近720万台,直流充电桩需求量也将扩大至720万台左右,相应的交流充电桩需求规模将在1890万台左右。另外根据国网2018年招标情况,直流充电桩的平均价格在1.16元/W左右,但由于国网招标价格普遍高于市场价格,根据上市公司相关数据,我们推测直流充电桩市场平均价格约为0.42元/W,直流充电桩平均功率水平在60kW左右,同时根据近几年国网招标充电桩单价的下降趋势,我们假设未来几年直流充电桩平均价格将以0.03元/W的速度下降。交流充电桩2018年我们假设单价为0.3万元/台,并在未来几年保持价格下降趋势。则2020年我们预计充电桩市场规模上限将达到177亿元,2025年充电桩市场规模上限将达到1290亿元,2020-2025年累计市场规模CAGR达到48.8%,2020-2025年新增市场规模CAGR达到50.3%

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如果按照充电设施与电动车充电量的发展速度相匹配的情况预测,如果我们假设运营类新能源乘用车每天用电量64kWh,公交车每天用电量104kWh,物流车每天用电量75kWh及私家车每天用电量16kWh,并按照2020年能够满足35%,2025年能够满足100%的充电量需求计算,则到2020有关分析师的申明,见本报告最后部分。12年国内充电桩总需求量将达到216万个,2025年将突破1436万个,2020-2025年新增市场规模CAGR达到25%。同时根据不同车型充电规模不同,可以确定直流及交流充电桩比重。我们预计到2020年运营类新能源汽车的用电量有望突破450亿kWh,非运营类新能源汽车用电量在230kWh以上,因此预计直流充电桩的需求规模将在42万个左右,交流充电桩的需求规模在170万个左右。到2025年预计运营类新能源汽车用电量将增长至接近1770kWh,非运营类新能源汽车用电量在1100kWh以上,直流充电桩需求量也将扩大至385万台左右,相应的交流充电桩需求规模将在1050万台左右。根据上述对充电桩单价的预期,2020年我们预计充电桩市场规模下限将达到140亿元,2025年充电桩市场规模下限将达到770亿元,2020-2025年累计市场规模CAGR达到40%,2020-2025年新增市场规模CAGR达到25%。

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政策逐步落地,多方面引导充电桩市场快速发展

2014年以来,国家及地方政府针对充电桩各个环节相继推出多项鼓励政策,旨在从产品兼容性、建设布点、设备投资、电价政策及运营维护等多个维度激发各方力量参与充电设施建设之中,并着力降低充电设施建设过程中可能面临的各种困难,引导充电桩市场进入快速发展轨道。

产品侧新国标推出,互联互通趋势增强

首先为解决充电桩和桩之间、车和桩之间的互联互通障碍,2015年底国家质检总局等部门发布新国标,对充电设施、充电接口、充电站建设运行、充电站建设运行、充电服务等方面进行较为全面的标准建设,全面提升了充电的安全性与兼容性。国家电网在2017年4月发布《关于开展充电桩新国标改造升级的通知》,涉及2010年以来建设的共计43818台充电桩,目前除部分旧标准充电桩留存以服务旧车用户外,大部分充电桩已完成升级改造,对充电桩产业的规范发展奠定坚实基础

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充电设施建设纳入土建规划

在建设布点方面,2015年国务院在《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》中强调鼓励充电服务、物业服务等企业参与居民区充电设施建设运营管理,统一开展停车位改造,原则上新建住宅配件停车位应100%建设充电设施或预留建设安装条件,大型公共建筑物配建停车场、社会公共停车场建设充电设施或预留建设安装条件的车位比例不低于10%。同年在《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020)》中更加具体的提出分区域和分场所的建设目标。

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补贴从前端购置逐步转向支持充电设施及运营

在推广补贴方面,2016年1月财政部、工信部、发改委及能源局联合发布《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》,提出对新能源汽车推广规模较大的省市区安排奖励资金用以补贴充电基础设施建设及运营,首次将新能源汽车充电设施建设环节与购置环节的补贴相联系。在2018年11月发布的《提升新能源汽车充电保障能力行动计划》中,再次强调引导地方财政补贴从补购置转向补运营,逐渐将地方财政购置补贴转向支持充电基础设施建设和运营等环节。

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充电设施建设及后续运营环节补贴落地

在充电设施建设及后续运营环节,各省市均提出具体补贴政策,在建设环节从设备总投资额或单个设备功率等方面进行一定比例或金额的补贴。如从投资总额角度,北京地区可以申请不高于项目总投资额30%的固定资产补助资金、厦门对公共充电桩设施按充电桩设备投资额给予20%的补贴,对专用充电设施给予40%的补贴;从单个设备功率角度,广州对直流充电桩按照550元/kW,交流充电桩按照150元/kW的标准进行补贴。在后续运营环节,针对年度运营电量或安装设备额定功率等方面进行补贴。如上海对公交、环卫等行业充换电设施按0.1元/kWh标准补贴,千瓦充电功率每年补贴电量上限为2000kWh,其他公用充换电设施按0.2元/kWh标准补贴,千瓦充电功率每年补贴电量上限为1000kWh;三亚以设备安装额定功率为基数,每千瓦补贴不超过200元/年。

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实行扶持性电价政策

另外针对用电价格,国家及地方政府也发布相关政策以对充换电设施实行扶持性电价政策。2014年7月22日发改委发布《关于电动汽车用电价格政策有关问题的通知》,主要内容包括:一是对向电网经营企业直接报装接电的经营性集中式充换电设施用电,执行大工业用电价格,并在2018年7月再次再次发文明确针对电动汽车集中式充换电设施免收基本电费的政策延长至2025年。二是其他充电设施按其所在场所执行分类目录电价。三是电动汽车充换电设施用电执行峰谷分时电价政策。鼓励电动汽车在电力系统用电低谷时段充电,提高电力系统利用效率。四是电网公司不得向充电站收取接网费用。以上一系列政策,从前端产品标准、建设布点、推广补贴、设施建设到中后端的运营补贴、扶持电价实现全覆盖,相关扶持措施贯穿充电设施建设始终,从多维度全面降低建设及运维难度,提高民间资本投入积极性,对我国充电桩市场实现从初步试水到高速成长期的较快过渡起到极大推动作用。设备端短期竞争激烈,中长期大功率趋势提升集中度前面提到直流充电桩与交流充电桩的核心区别在于交流充电桩仅提供电力输出功能,而直流充电桩需要通过整流装置将交流电转为直流电,随后通过功率变换装置转换成电池所需的直流电输出。因有关分析师的申明,见本报告最后部分。此交流充电桩通常体积较小,结构较为简单,主要由人机界面、控制模块、充电接口、供电接口、计量单元(即智能电表)组成。而直流充电桩通常由功率单元(即直流充电模块)、控制单元(即充电桩控制器)、计量单元、充电接口、供电接口及人机交互界面组成。充电模块由三相无源PFC和DC/DC两个功率部分组成,前者由开关器件IGBT及PWM整流电路构成,以实现整流变换。成本结构方面,由于直流充电桩结构更为复杂且单机价值量较大,因此我们以直流充电桩为例。根据英可瑞及新能源汽车网的相关数据,直流充电桩原材料成本占到总成本的93%,人工及制造成本仅占7%左右。其中充电模块占原材料成本的50%,APF有源滤波占15%,电池维护及监控设备占20%,外壳、接口等配套设备占15%

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技术门槛及产品差异化程度决定竞争格局及盈利空间

充电桩产品从技术层面来看同质化程度较高。充电桩主要由充电模块、充电枪、断路器、接触器、滤波器、插座插头、线缆及外壳底座等部分构成,其中充电模块决定了充电效率及稳定性,是充电桩的核心环节,占到充电桩总成本的50%左右。直流充电桩由于额定功率较大,充电效率要求较高,其充电模块以IGBT高频开关作为核心元器件,且对电路优化设计有更高要求,因此技术壁垒相对较高。对于充电桩设备制造商而言,产品核心差异化在于充电模块效率。而提升充电模块效率的关键因素一方面在于核心电子元器件的性能,另一方面在于电源模块整体电路结构方案的优越性。由于核心部件IGBT尚不能实现国产化,主要充电模块制造商均从海外品牌处购买,因此各制造商的电路设计能力成为决定充电模块差异化水平的关键。电源模块的核心技术主要体现为功率校正技术、软开关技术、磁性元器件技术、功率开关驱动技术以及主电路的控制技术。目前国内主要充电模块供应商均在以上技术领域有自己的专利积累,且峰值效率基本均在95-96%左右。因此产品整体同质化程度较高。

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由于产品差异化程度并不明显,且技术门槛不高,叠加政府鼓励及资本投资热情高涨等因素影响,导致参与行业竞争的企业数量较多。自国家电网2014年向民间资本开放充电桩市场后,在大力鼓励民间资本投资充电桩建设的风口下,一大批充电桩公司应运而生,目前国内充电桩领域相关公司数量超过300家,根据国网招标情况,2015年国网三批招标的11338台充电桩中共有16家企业中标,CR5为54.7%,2018年三批招标14262台充电桩中共有31家企业中标,CR5为50.1%。由此可见目前在设备制造环节,由于技术门槛相对较低,产品差异化程度不高,因此供应商数量较多,且竞争较为激烈。

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另一方面技术门槛较低及产品差异化程度较小也导致价格竞争成为获取充电桩市场份额的关键。根据国网历史招标情况,直流充电桩平均招标单价呈下降趋势。2015年直流充电桩招标平均价格在1.8元/W左右,2016年第三批招标平均价格下滑至1.33元/W,下滑26%;2017年第三批招标平均价格下降至1.15元/W;到2018年平均招标价格在1元/W左右,2015-2018年国网招标价格累计下滑44%以上。交流充电桩由于技术门槛不高,导致价格下滑速度较快,2016年国网招标交流充电桩的平均单台价格在1.5万元左右,而到20181该价格下滑至0.6万元左右,累计下滑幅度达到60%。另外各主要充电桩设备供应商毛利率水平也呈现下滑态势,2015年行业平均毛利率水平在38.8%左右,到2018年上半年行业平均毛利率水平下滑至32.3%左右,累计下滑6.5pct左右。我们预计短期内充电桩行业竞争格局不会出现较大变化,叠加直流充电桩供应商相对运营商议价能力较弱,及交流充电桩需要面临由于新能源汽车补贴退坡带来的成本压力等因素影响,预计短期内行业盈利能力存在进一步下滑可能。

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大功率充电成趋势,产业协同发展成关键

中长期来看,大功率充电设备需求凸显,产业协同发展成关键。一方面大功率充电设备能够满足用户快速充电的需求。假设电动车百公里耗电量在20kWh左右,续航里程在400KM的情况下,电池容量为80kWh,在理想情况下,用户仅在10分钟左右就能完成充电过程,则充电桩容量需要在400kW左右。根据充电联盟对快速充电领域的专项调研,日本对快充相对谨慎,到2025年才计划将充电功率提升至350kW,而由于欧美地区由大型整车厂主导,预计将在2020年将快速充电功率定义为350-400kW,充电最大电流将达到500A。另外根据国网历史招标情况,直流充电桩功率水平也呈现上升趋势。2018年第三批充电桩招标的平均功率水平为103kW,且最高功率水平已经达到450kW,但占比最高的充电桩功率水平仍然在60kW。根据国内量产新能源车的充电电流数据,乘用车方面目前电压平台普遍在240-250V之间,最高能够达到750V,充电电流普遍在0-200A之间,最大电流可达到240A。商用车方面,电压平台普遍在200-830V之间,充电电流普遍在0-500A之间,最大电流可达600A。因此乘用车充电功率普遍在50-100kW,最高已经达到150kW,商用车充电功率普遍在200-350kW,最高可以接近500kW。无论从消费者需求还是电动汽车充电功率水平上来看,当前主流的60-100kW的充电桩已不能满足行业发展需求。

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另外,大功率充电设备的使用将有助于提升充电站投资回报率。我们假设充电设备平均单价为0.42元/W,每日累计充电小时数为4小时,折旧年限为10年,用电损耗为8%,政府对充电设备的补贴标准按照上海的相关规定,即单桩补贴30%。根据以上假设,我们分别计算30、60、90、120及150kW单桩的投资回报率及成本回收期。随着充电桩功率的提升,单桩投资回报率不断上升,成本回收期不断缩短。根据计算,单桩投资回报率从30kW的7.3%提升至150kW的16.9%,单桩动态成本回收期也从30kW的8.15缩短至150kW的4.88。以上数据说明从运营商角度,大功率充电设备具备较强的经济性,其需求确定性逐渐增强。

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大功率充电设备具备较强增长确定性的背景下,大功率充电模块的发展趋势也将逐渐清晰。从控制成本角度,充电模块功率的适度提升将有助于减少单瓦原材料的消耗,提升功率密度,降低单瓦成本,帮助设备制造商提升盈利空间,有效抵御充电设备持续降价的趋势。以目前主流的20kW及30kW模块为例,我们假设充电桩功率水平为120kW,且单瓦价格在0.5元/W左右,充电模块成本占到充电桩总成本的约50%,按照2017年充电设备及模块制造商大致毛利率水平,则能计算得到20kW模块的单瓦成本在0.11元/W左右。在假设30kW充电模块单瓦成本与20kW相同情况下,由于并联模块数量的降低,经计算充电模块毛利率水平相比于20kW将能够提升2pct

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而大功率模块能够帮助提升盈利空间的前提是制造商能有效控制大功率模块工艺及原材料成本的提升。大功率模块成本提升环节包括高电压IGBT产品价格的提升、电子元器件质量的提高及交流变直流环节散热管理能力的上升等。我们认为解决成本提升因素的关键一是在于规模化采购能力,二是在于技术的积累。由于高功率模块相比于低功率模块生产的挑战一是电子元器件性能的提升,二是电路结构设计的优化。对于前者而言,由于充电桩核心零部件IGBT尚依赖进口,尤其越是生产高功率模块,对IGBT的性能和稳定性要求越高,国内企业相对于IGBT供应商的议价能力越弱,能够实现IGBT等核心电子元器件成本相对优势的最佳方式即通过大规模采购确保供货量并降低采购价格;对于后者,在电力电子技术领域的技术积累成为控制成本的关键。在同源技术领域有较深技术沉淀与实践的企业能够较为容易的将成功经验进行移植,大幅减少研发投入及电路测试成本。

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但大功率充电设备当前推广进程也面临着一些挑战。首先,在散热方面,大功率充电设备的应用一方面需要对充电设备本身的散热功能进行强化。除考虑充电模块外,充电桩的连接环节如电缆及充电枪等也需要解决散热问题;另一方面也需要考虑大功率充电对汽车本身带来的影响,提升电压情况下将对车辆的绝缘等级提出更高要求,对车辆电子元器件的要求将提高,这将会增加车辆的整体造价;提升电流的情况下就必然会带来发热问题,解决充电过程中的电池散热问题成为关键。其次,在电动车电池技术方面,充电速度一方面取决于充电设备能够输出功率大小,另一方面也取决于汽车端能够接受功率的大小,关键指标在于电池的充电倍率。若在充电过程中通过加大功率提升充电速度,但离子与电子的扩散速度不匹配,仍然无法增加充电速度,更会对电池性能造成损伤。我们假设电动汽车续航里程500km,百公里耗电量为16kWh,在临时补电情况下,假设充电后需要行驶里程为200km,若想在10-20分钟左右充完电,则需要充电桩功率在100-200kW左右,同时电动车电池充电倍率需要在2-3C之间。而未来在完全充满情况下,若想保持20-30分钟充满电,则需要充电桩功率在160-240kW左右,电池充电倍率在2.5-4C之间。目前我国乘用车用锂离子电池的充电倍率已达到2C水平,但未来继续提升至3C,甚至4C的充电倍率仍然面临较多考验。

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最后,在电网负荷方面,如果充电站包含大功率充电设备数量较多,且大量电动车在同一时间一起充电情况下,对现有电网可能造成较大压力。另外谐波污染也是充电站对配电网电能质量的主要影响因素。充电站链接城市电网,配电网必然会受到其产生的谐波污染的影响,从而产生电路损耗和发热量增加。由此可见,大功率充电设备的发展仍在设备本身、电动车电池技术及电网负荷等方面存在技术难关,需要新能源汽车产业链上下游协同发展。

我们认为伴随充电设备大功率趋势的持续凸显,缺乏技术积累及成本优势,仅能生产中小功率充电模块及设备的企业将不断受到下游客户的价格压力,盈利空间将受到持续压缩,并最终被市场淘汰,具备大功率模块及设备生产能力的企业集中度有望得到提升,同时预计伴随大功率设备经济性的凸显,下游对设备制造企业的价格压力将有所缓解,设备制造环节盈利能力将逐步趋稳。


原标题:充电桩景气度持续向上,产业链提质增 效正当时

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