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2019年中國充電樁行業發展概況、未來發展趨勢及行業發展驅動力分析[圖]

2019年05月16日 13:51:34字號:T|T

    一、中國充電樁行業發展概況

    新能源汽車產業實現快速發展,2018年整體上揚趨勢不變。過去幾年,我國新能源汽車行業呈現快速發展勢頭,伴隨國家接連出臺的一系列配套補貼優惠政策,我國新能源汽車行業快速實現產業化和規模化的飛躍式發展,2012-2018年新能源汽車銷量CAGR達到113%。進入2018年以來,雖然受補貼退坡影響新能源汽車銷量有所波動,尤其是新能源客車及專用車市場不及預期,但整體上揚趨勢沒有改變。2018年新能源汽車合計銷量達到118.8萬臺,同比增速達到56%。其中新能源乘用車實現銷量101.7萬臺,同比增速達到76%,雖然在6、7月份受補貼政策切換影響,銷量出現短暫下滑,但伴隨市場情緒逐漸穩定,8月份后景氣度又得到較快回升。新能源客車及專用車受補貼政策下滑影響較大,上半年均出現明顯搶裝趨勢,下半年發展不及預期,新能源客車及專用車實現銷量10.4、6.7萬臺,同比下滑1%及15%。

新能源乘用車2012-2018年銷量持續上升(萬臺)

數據來源:公開資料整理

新能源客車及專用車2012-2018年銷量(萬臺)

數據來源:公開資料整理

    雖然短期受補貼退坡政策影響,但長期新能源汽車快速增長確定性強。我們持續看好新能源汽車未來增長空間。對于新能源客車而言,預計未來新能源客車主要增量空間來自于公交車滲透率的進一步提高及在經濟性不斷提升的情況下公路客車銷量的不斷提升。對于新能源專用車而言,雖然在補貼方面退坡力度較大,但國家相應出臺“路權”等政策促進新能源物流車的銷售。另外各地也推出物流車相關政策及規劃,預計其在未來幾年仍將有較大增長空間。對于新能源乘用車而言,伴隨補貼政策的持續退坡,新能源乘用車消費屬性將持續增強,預計整體銷量增速將進入較為平穩狀態。

    根據《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》,2020年新能源汽車要實現產銷200萬輛,累計產銷量達500萬輛。另外根據2017年5月份的《汽車產業中長期發展規劃》,到2025年新能源汽車產銷水平將達到700萬輛。據此我們估算2018-2025年新能源乘用車、客車及專用車產銷量CAGR將分別達到31%、7%及18%。

新能源汽車產銷量預測數據

數據來源:公開資料整理

    伴隨新能源汽車產銷量規模持續擴大,對充電設備的需要也與日俱增。目前電動汽車的電能補給方式主要分為充電和換電兩種。我國當前以充電為主要發展方向,換電站數量較少。具體來看,充電模式又分為常規充電及快速充電兩種,常規充電對應的充電設備為交流充電樁,是指固定安裝在電動汽車外,與交流電網連接,為電動汽車車載充電機提供220V或380V交流電源的供電裝置。交流充電樁無法為電池直接充電,需連接車載充電機才能完成充電過程,由于車載充電機功率相對較小,因此交流充電樁充電時間較長,但對蓄電池的壽命影響較小,且設備結構簡單,成本較低。

交流充電樁電氣工作原理

數據來源:公開資料整理

    快速充電對應的充電設備為直流充電樁,直流充電樁是指固定安裝在電動汽車外,與交流電網直接連接,可為非車載電動汽車電池提供直流電源的供電裝置。直流充電樁采用三相四線制供電,內置大功率直流充電模塊,可以輸出高達150-400A的電流,從而實現快充的功能。充電過程中,三相交流電經配電變壓器降壓后,統一經整流裝置變為直流電,再經濾波后通過DC/DC功率變換器,經高頻功率變換器變換輸出需要的直流,再次濾波后為電動汽車動力蓄電池充電。另外由于直流充電樁功率通常為50-100kW的大功率,需要配備專用的供電線路及變壓器等設備,因此安裝成本高于交流充電樁。

直流充電樁功率模塊結構組合

數據來源:公開資料整理

    因此交流及直流充電樁在充電時長、投資成本、技術難度及應用場景方面均存在較大差異。充電時長角度,交流充電樁一般在5-8小時左右,而直流充電樁僅需要20-30分鐘,因此交流充電樁的充電功率僅在1-3kW,而直流充電樁的充電功率高達50-100kW。另外直流充電樁成本普遍在3-5萬元左右,而交流充電樁由于沒有變壓器、濾波裝置等部件,成本較為低廉。

直交流充電樁比較

數據來源:公開資料整理

    根據目前國內充電樁行業發展現狀,充電樁產業鏈可以大致分為設備生產商、充電運營商及整體解決方案商。設備生產環節還可以具體分為上游的充電模塊、充電槍、濾波裝置、斷路器、交流/直流接觸器、直流熔斷器等,中游的交直流充電設備及車載充電機,同時還包括配電設備及相關輔助設備生產商。下游充電設備運營商可以大致分為電網、國資背景及民營資本三種類型,同時部分整車廠也參與到充電站運營之中。另外,部分設備運營企業具備垂直一體化能力,即集充電模塊生產、充電設備制造及充電站運營能力于一身,如特銳德、易事特及奧特迅等。

充電樁產業鏈匯總

數據來源:公開資料整理

    國內充電樁行業進入快速增長期,但市場缺口仍然較大

    我國充電樁行業的發展大致可以分成兩個階段,一是2013年及以前的初步試水階段,二是2014年及以后的較快成長階段。2013年及以前由于新能源新能源汽車銷量尚沒有呈現較強的規模優勢,因此充電樁行業的發展主導力量來自于政府推動,參與者均為國電、南電等國有企業,且應用對象均為公共汽車或政府內部用車,起到示范帶頭作用。2012年開始對充電樁的相關政策陸續出臺,《電動汽車科技發展“十二五”專項規劃》要求到2015年建成2000個充換電站、40萬個充電樁;《節能與新能源汽車產業發展規劃(2012-2020年)》提出將充電設施建設納入城市綜合交通體系,且充電設施數量應適度超前于新能源汽車推廣。但這一階段由于國家政策扶植的重點仍在新能源汽車購置環節,且行業標準及運營模式尚在摸索,因此除比亞迪等少數車企外,基本沒有民營資本進入充電樁領域。但在政府力量的參與下,該階段我國充電樁行業仍實現較快增長,2010-2013年我國公共充電樁數量從0.11萬個提升至2.25萬個,CAGR達到173%。

    2014年及以后,隨著新能源汽車規模化銷售趨勢的逐漸形成,在國家扶植政策的引導下,民營資本開始進入該領域。2014年5月,國家電網宣布引入社會資本參與電動汽車充換電站設施建設,隨后相繼出臺多項政策,從用電價格、充電服務費、運營補貼等多維度促進充電樁扶植政策落地,并于2014年11月《關于新能源汽車充電設施建設獎勵的通知》中明確提出對于新能源汽車推廣到一定數量的地區安排相應充電設施獎勵,首次將新能源汽車購置環節與充電設施補貼相掛鉤。在一系列政策引導下,特來電、萬幫新能源、普天新能源等民營企業開始涌現。我國充電樁行業開始呈現出國企、民企、混合所有制企業共存的局面。由此充電樁行業進入較快增長階段,2014年至2017年我國公共充電樁保有量從3.1萬個增長至21.4萬個,CAGR達到91%,同時2017年已經建成私人充電設施達23.2萬個。

我國充電樁發展大致可以分為兩個階段(萬個)

數據來源:公開資料整理

    當前我國新能源充電樁保有量位居全球第一,但整體建設速度仍落后于新能源汽車發展速度。2018年我國充電樁保有量合計達到80.8萬個,其中公共類充電設施32.8萬個,相比2017年增加11.4萬個,私人充電設施48萬個,相比2017年增加24.8萬個。預計到2018年底,我國新能源汽車整體保有量將達到270萬輛,我們預計到2018年底需要直流快充的新能源汽車保有量將達到79.7萬輛,慢充的非運營類車輛規模在191.6萬輛左右。根據2018年充電樁保有量情況,可以計算出整體車樁比為3.4:1,新能源運營車與公共快充樁的車樁比為5.76:1,新能源非運營車與慢充樁的車樁比為2.86:1。相較2015年國務院印發的《關于加快電動汽車充電基礎設施建設的指導意見》中規劃的到2020年車樁比近1:1的目標仍有較大差距。同時可以看出在充電樁整體發展速度與新能源汽車行業不匹配的大背景下,公共類快充電站即直流充電樁相對于運營類電動車的發展缺口問題更加突出。

2018年公共類快充站對于運營類電動車的發展缺口問題更為突出(萬臺)

數據來源:公開資料整理

    2020-2025年設備市場規模復合增速預計在25-50%之間對于充電設備市場規模的預測,我們認為規模的上限為充電設施與新能源汽車規模的發展速度相匹配,即車樁比最終實現1:1的目標;而充電設備規模的下限為充電設施與電動車充電量的發展速度相匹配,即能夠滿足全部新能源車充電需求。按照以上估算方法,預計2020年充電樁市場累計規模將在140-177億元左右,2025年充電樁市場累計規模將在770-1290億元左右,2020-2025年新增市場CAGR將在25%-50%之間。

    如果按照充電設施與新能源汽車行業發展速度相匹配的方式預測,則到2020年國內充電樁總需求量將超過200萬個,2025年將突破2600萬個,2020-2025年新增市場規模CAGR達到50.3%。

    根據相關政策2020年新能源汽車銷量預計將達到200萬臺,我們估算新能源汽車保有量有望達到570萬臺。如果我們假設到2020年國內車樁比能夠達到1:2.7的水平,按照我們對新能源汽車銷售規模及保有量的預測,預計到2020年新能源充電樁需求量在210萬個左右。另外根據《汽車產業中長期發展規劃》,到2025年新能源汽車產銷水平將達到700萬輛,由此我們估算到2025年新能源汽車保有量有望達到2609萬臺,相應國內充電樁總需求將達到2609萬個。

預計2020年充電樁需求規模達到210萬個,2025年達到2609萬個

數據來源:公開資料整理

    同時根據應用場景不同,可以確定直流及交流充電樁比重。考慮到新能源客車及專用車的運營性質需要配備充電時間較短的直流充電樁,我們預計到2020年運營類新能源汽車的保有量有望達到165萬臺,因此預計直流充電樁的需求規模將在60萬個左右,交流充電樁的需求規模在150萬個左右。到2025年預計運營類新能源汽車保有量將增長至接近720萬臺,直流充電樁需求量也將擴大至720萬臺左右,相應的交流充電樁需求規模將在1890萬臺左右。

    另外根據2018年招標情況,直流充電樁的平均價格在1.16元/W左右,但由于國網招標價格普遍高于市場價格,根據上市公司相關數據,我們推測直流充電樁市場平均價格約為0.42元/W,直流充電樁平均功率水平在60kW左右,同時根據近幾年國網招標充電樁單價的下降趨勢,我們假設未來幾年直流充電樁平均價格將以0.03元/W的速度下降。交流充電樁2018年我們假設單價為0.3萬元/臺,并在未來幾年保持價格下降趨勢。則2020年我們預計充電樁市場規模上限將達到177億元,2025年充電樁市場規模上限將達到1290億元,2020-2025年累計市場規模CAGR達到48.8%,2020-2025年新增市場規模CAGR達到50.3%。

預計2020年充電樁市場規模上限達到177億元,2025年達到1290億元

數據來源:公開資料整理

    如果按照充電設施與電動車充電量的發展速度相匹配的情況預測,如果我們假設運營類新能源乘用車每天用電量64kWh,公交車每天用電量104kWh,物流車每天用電量75kWh及私家車每天用電量16kWh,并按照2020年能夠滿足35%,2025年能夠滿足100%的充電量需求計算,則到2020年國內充電樁總需求量將達到216萬個,2025年將突破1436萬個,2020-2025年新增市場規模CAGR達到25%。同時根據不同車型充電規模不同,可以確定直流及交流充電樁比重。我們預計到2020年運營類新能源汽車的用電量有望突破450億kWh,非運營類新能源汽車用電量在230kWh以上,因此預計直流充電樁的需求規模將在42萬個左右,交流充電樁的需求規模在170萬個左右。到2025年預計運營類新能源汽車用電量將增長至接近1770kWh,非運營類新能源汽車用電量在1100kWh以上,直流充電樁需求量也將擴大至385萬臺左右,相應的交流充電樁需求規模將在1050萬臺左右。

    根據上述對充電樁單價的預期,2020年我們預計充電樁市場規模下限將達到140億元,2025年充電樁市場規模下限將達到770億元,2020-2025年累計市場規模CAGR達到40%,2020-2025年新增市場規模CAGR達到25%。

預計2020年充電樁市場規模下限達到140億元,2025年達到770億元

數據來源:公開資料整理

    政策逐步落地,多方面引導充電樁市場快速發展

    2014年以來,國家及地方政府針對充電樁各個環節相繼推出多項鼓勵政策,旨在從產品兼容性、建設布點、設備投資、電價政策及運營維護等多個維度激發各方力量參與充電設施建設之中,并著力降低充電設施建設過程中可能面臨的各種困難,引導充電樁市場進入快速發展軌道。
產品側新國標推出,互聯互通趨勢增強

    首先為解決充電樁和樁之間、車和樁之間的互聯互通障礙,2015年底國家質檢總局等部門發布新國標,對充電設施、充電接口、充電站建設運行、充電站建設運行、充電服務等方面進行較為全面的標準建設,全面提升了充電的安全性與兼容性。國家電網在2017年4月發布《關于開展充電樁新國標改造升級的通知》,涉及2010年以來建設的共計43818臺充電樁,目前除部分舊標準充電樁留存以服務舊車用戶外,大部分充電樁已完成升級改造,對充電樁產業的規范發展奠定堅實基礎。

充電設備新國標修改內容

數據來源:公開資料整理

    充電設施建設納入土建規劃

    在建設布點方面,2015年國務院在《關于加快電動汽車充電基礎設施建設的指導意見》中強調鼓勵充電服務、物業服務等企業參與居民區充電設施建設運營管理,統一開展停車位改造,原則上新建住宅配件停車位應100%建設充電設施或預留建設安裝條件,大型公共建筑物配建停車場、社會公共停車場建設充電設施或預留建設安裝條件的車位比例不低于10%。同年在《電動汽車充電基礎設施發展指南(2015-2020)》中更加具體的提出分區域和分場所的建設目標。

2020年我國充電設施建設目標(按應用場景劃分)

數據來源:公開資料整理

2020年我國充電設施建設目標(按地區劃分)

數據來源:公開資料整理

    補貼從前端購置逐步轉向支持充電設施及運營

    在推廣補貼方面,2016年1月財政部、工信部、發改委及能源局聯合發布《關于“十三五”新能源汽車充電基礎設施獎勵政策及加強新能源汽車推廣應用的通知》,提出對新能源汽車推廣規模較大的省市區安排獎勵資金用以補貼充電基礎設施建設及運營,首次將新能源汽車充電設施建設環節與購置環節的補貼相聯系。在2018年11月發布的《提升新能源汽車充電保障能力行動計劃》中,再次強調引導地方財政補貼從補購置轉向補運營,逐漸將地方財政購置補貼轉向支持充電基礎設施建設和運營等環節。

2018-2020年各省(區、市)新能源汽車充電基礎設施獎補標準(輛,萬元)

數據來源:公開資料整理

    充電設施建設及后續運營環節補貼落地

    在充電設施建設及后續運營環節,各省市均提出具體補貼政策,在建設環節從設備總投資額或單個設備功率等方面進行一定比例或金額的補貼。如從投資總額角度,北京地區可以申請不高于項目總投資額30%的固定資產補助資金、廈門對公共充電樁設施按充電樁設備投資額給予20%的補貼,對專用充電設施給予40%的補貼;從單個設備功率角度,廣州對直流充電樁按照550元/kW,交流充電樁按照150元/kW的標準進行補貼。在后續運營環節,針對年度運營電量或安裝設備額定功率等方面進行補貼。如上海對公交、環衛等行業充換電設施按0.1元/kWh標準補貼,千瓦充電功率每年補貼電量上限為2000kWh,其他公用充換電設施按0.2元/kWh標準補貼,千瓦充電功率每年補貼電量上限為1000kWh;三亞以設備安裝額定功率為基數,每千瓦補貼不超過200元/年。

我國各地區新能源汽車充電設施建設及運營環節補貼

數據來源:公開資料整理

    實行扶持性電價政策

    另外針對用電價格,國家及地方政府也發布相關政策以對充換電設施實行扶持性電價政策。2014年7月22日發改委發布《關于電動汽車用電價格政策有關問題的通知》,主要內容包括:一是對向電網經營企業直接報裝接電的經營性集中式充換電設施用電,執行大工業用電價格,并在2018年7月再次再次發文明確針對電動汽車集中式充換電設施免收基本電費的政策延長至2025年。二是其他充電設施按其所在場所執行分類目錄電價。三是電動汽車充換電設施用電執行峰谷分時電價政策。鼓勵電動汽車在電力系統用電低谷時段充電,提高電力系統利用效率。四是電網公司不得向充電站收取接網費用。

    以上一系列政策,從前端產品標準、建設布點、推廣補貼、設施建設到中后端的運營補貼、扶持電價實現全覆蓋,相關扶持措施貫穿充電設施建設始終,從多維度全面降低建設及運維難度,提高民間資本投入積極性,對我國充電樁市場實現從初步試水到高速成長期的較快過渡起到極大推動作用。
設備端短期競爭激烈,中長期大功率趨勢提升集中度

    前面提到直流充電樁與交流充電樁的核心區別在于交流充電樁僅提供電力輸出功能,而直流充電樁需要通過整流裝置將交流電轉為直流電,隨后通過功率變換裝置轉換成電池所需的直流電輸出。因此交流充電樁通常體積較小,結構較為簡單,主要由人機界面、控制模塊、充電接口、供電接口、計量單元(即智能電表)組成。而直流充電樁通常由功率單元(即直流充電模塊)、控制單元(即充電樁控制器)、計量單元、充電接口、供電接口及人機交互界面組成。充電模塊由三相無源PFC和DC/DC兩個功率部分組成,前者由開關器件IGBT及PWM整流電路構成,以實現整流變換。

    成本結構方面,由于直流充電樁結構更為復雜且單機價值量較大,因此我們以直流充電樁為例。直流充電樁原材料成本占到總成本的93%,人工及制造成本僅占7%左右。其中充電模塊占原材料成本的50%,APF有源濾波占15%,電池維護及監控設備占20%,外殼、接口等配套設備占15%。

直流充電樁成本結構

數據來源:公開資料整理

    技術門檻及產品差異化程度決定競爭格局及盈利空間

    充電樁產品從技術層面來看同質化程度較高。充電樁主要由充電模塊、充電槍、斷路器、接觸器、濾波器、插座插頭、線纜及外殼底座等部分構成,其中充電模塊決定了充電效率及穩定性,是充電樁的核心環節,占到充電樁總成本的50%左右。直流充電樁由于額定功率較大,充電效率要求較高,其充電模塊以IGBT高頻開關作為核心元器件,且對電路優化設計有更高要求,因此技術壁壘相對較高。對于充電樁設備制造商而言,產品核心差異化在于充電模塊效率。而提升充電模塊效率的關鍵因素一方面在于核心電子元器件的性能,另一方面在于電源模塊整體電路結構方案的優越性。

    由于核心部件IGBT尚不能實現國產化,主要充電模塊制造商均從海外品牌處購買,因此各制造商的電路設計能力成為決定充電模塊差異化水平的關鍵。電源模塊的核心技術主要體現為功率校正技術、軟開關技術、磁性元器件技術、功率開關驅動技術以及主電路的控制技術。目前國內主要充電模塊供應商均在以上技術領域有自己的專利積累,且峰值效率基本均在95-96%左右。因此產品整體同質化程度較高。

國內主要充電設備制造企業情況

數據來源:公開資料整理

    由于產品差異化程度并不明顯,且技術門檻不高,疊加政府鼓勵及資本投資熱情高漲等因素影響,導致參與行業競爭的企業數量較多。自國家電網2014年向民間資本開放充電樁市場后,在大力鼓勵民間資本投資充電樁建設的風口下,一大批充電樁公司應運而生,目前國內充電樁領域相關公司數量超過300家,根據招標情況,2015年國網三批招標的11338臺充電樁中共有16家企業中標,CR5為54.7%,2018年三批招標14262臺充電樁中共有31家企業中標,CR5為50.1%。由此可見目前在設備制造環節,由于技術門檻相對較低,產品差異化程度不高,因此供應商數量較多,且競爭較為激烈。

國網招標顯示設備制造環節競爭壓力較大

數據來源:公開資料整理

    另一方面技術門檻較低及產品差異化程度較小也導致價格競爭成為獲取充電樁市場份額的關鍵。根據國網歷史招標情況,直流充電樁平均招標單價呈下降趨勢。2015年直流充電樁招標平均價格在1.8元/W左右,2016年第三批招標平均價格下滑至1.33元/W,下滑26%;2017年第三批招標平均價格下降至1.15元/W;到2018年平均招標價格在1元/W左右,2015-2018年國網招標價格累計下滑44%以上。交流充電樁由于技術門檻不高,導致價格下滑速度較快,2016年國網招標交流充電樁的平均單臺價格在1.5萬元左右,而到20181該價格下滑至0.6萬元左右,累計下滑幅度達到60%。另外各主要充電樁設備供應商毛利率水平也呈現下滑態勢,2015年行業平均毛利率水平在38.8%左右,到2018年上半年行業平均毛利率水平下滑至32.3%左右,累計下滑6.5pct左右。我們預計短期內充電樁行業競爭格局不會出現較大變化,疊加直流充電樁供應商相對運營商議價能力較弱,及交流充電樁需要面臨由于新能源汽車補貼退坡帶來的成本壓力等因素影響,預計短期內行業盈利能力存在進一步下滑可能。

國網近幾年招標平均價格呈下降態勢(元/W)

數據來源:公開資料整理

主要設備供應商毛利率呈下降趨勢

數據來源:公開資料整理

    二、大功率充電成趨勢,產業協同發展成關鍵

    中長期來看,大功率充電設備需求凸顯,產業協同發展成關鍵。一方面大功率充電設備能夠滿足用戶快速充電的需求。假設電動車百公里耗電量在20kWh左右,續航里程在400KM的情況下,電池容量為80kWh,在理想情況下,用戶僅在10分鐘左右就能完成充電過程,則充電樁容量需要在400kW左右。根據充電聯盟對快速充電領域的專項調研,日本對快充相對謹慎,到2025年才計劃將充電功率提升至350kW,而由于歐美地區由大型整車廠主導,預計將在2020年將快速充電功率定義為350-400kW,充電最大電流將達到500A。另外根據國網歷史招標情況,直流充電樁功率水平也呈現上升趨勢。2018年第三批充電樁招標的平均功率水平為103kW,且最高功率水平已經達到450kW,但占比最高的充電樁功率水平仍然在60kW。

    乘用車方面目前電壓平臺普遍在240-250V之間,最高能夠達到750V,充電電流普遍在0-200A之間,最大電流可達到240A。商用車方面,電壓平臺普遍在200-830V之間,充電電流普遍在0-500A之間,最大電流可達600A。因此乘用車充電功率普遍在50-100kW,最高已經達到150kW,商用車充電功率普遍在200-350kW,最高可以接近500kW。無論從消費者需求還是電動汽車充電功率水平上來看,當前主流的60-100kW的充電樁已不能滿足行業發展需求。

國外快速充電系統條件定義信息表

數據來源:公開資料整理

各品牌量產車型充電功率范圍

數據來源:公開資料整理

    另外,大功率充電設備的使用將有助于提升充電站投資回報率。我們假設充電設備平均單價為0.42元/W,每日累計充電小時數為4小時,折舊年限為10年,用電損耗為8%,政府對充電設備的補貼標準按照上海的相關規定,即單樁補貼30%。根據以上假設,我們分別計算30、60、90、120及150kW單樁的投資回報率及成本回收期。隨著充電樁功率的提升,單樁投資回報率不斷上升,成本回收期不斷縮短。根據計算,單樁投資回報率從30kW的7.3%提升至150kW的16.9%,單樁動態成本回收期也從30kW的8.15縮短至150kW的4.88。以上數據說明從運營商角度,大功率充電設備具備較強的經濟性,其需求確定性逐漸增強。

隨充電樁功率提升,單樁投資回報率不斷上升,成本回收期不斷縮短

數據來源:公開資料整理

    大功率充電設備具備較強增長確定性的背景下,大功率充電模塊的發展趨勢也將逐漸清晰。從控制成本角度,充電模塊功率的適度提升將有助于減少單瓦原材料的消耗,提升功率密度,降低單瓦成本,幫助設備制造商提升盈利空間,有效抵御充電設備持續降價的趨勢。以目前主流的20kW及30kW模塊為例,我們假設充電樁功率水平為120kW,且單瓦價格在0.5元/W左右,充電模塊成本占到充電樁總成本的約50%,按照2017年充電設備及模塊制造商大致毛利率水平,則能計算得到20kW模塊的單瓦成本在0.11元/W左右。在假設30kW充電模塊單瓦成本與20kW相同情況下,由于并聯模塊數量的降低,經計算充電模塊毛利率水平相比于20kW將能夠提升2pct。

大功率模塊有效幫助模塊制造商提升盈利空間

數據來源:公開資料整理

    而大功率模塊能夠幫助提升盈利空間的前提是制造商能有效控制大功率模塊工藝及原材料成本的提升。大功率模塊成本提升環節包括高電壓IGBT產品價格的提升、電子元器件質量的提高及交流變直流環節散熱管理能力的上升等。我們認為解決成本提升因素的關鍵一是在于規模化采購能力,二是在于技術的積累。由于高功率模塊相比于低功率模塊生產的挑戰一是電子元器件性能的提升,二是電路結構設計的優化。對于前者而言,由于充電樁核心零部件IGBT尚依賴進口,尤其越是生產高功率模塊,對IGBT的性能和穩定性要求越高,國內企業相對于IGBT供應商的議價能力越弱,能夠實現IGBT等核心電子元器件成本相對優勢的最佳方式即通過大規模采購確保供貨量并降低采購價格;對于后者,在電力電子技術領域的技術積累成為控制成本的關鍵。在同源技術領域有較深技術沉淀與實踐的企業能夠較為容易的將成功經驗進行移植,大幅減少研發投入及電路測試成本。

解決大功率模塊成本提升的關鍵一是規模化采購,二是技術積累

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    但大功率充電設備當前推廣進程也面臨著一些挑戰。首先,在散熱方面,大功率充電設備的應用一方面需要對充電設備本身的散熱功能進行強化。除考慮充電模塊外,充電樁的連接環節如電纜及充電槍等也需要解決散熱問題;另一方面也需要考慮大功率充電對汽車本身帶來的影響,提升電壓情況下將對車輛的絕緣等級提出更高要求,對車輛電子元器件的要求將提高,這將會增加車輛的整體造價;提升電流的情況下就必然會帶來發熱問題,解決充電過程中的電池散熱問題成為關鍵。

    其次,在電動車電池技術方面,充電速度一方面取決于充電設備能夠輸出功率大小,另一方面也取決于汽車端能夠接受功率的大小,關鍵指標在于電池的充電倍率。若在充電過程中通過加大功率提升充電速度,但離子與電子的擴散速度不匹配,仍然無法增加充電速度,更會對電池性能造成損傷。我們假設電動汽車續航里程500km,百公里耗電量為16kWh,在臨時補電情況下,假設充電后需要行駛里程為200km,若想在10-20分鐘左右充完電,則需要充電樁功率在100-200kW左右,同時電動車電池充電倍率需要在2-3C之間。而未來在完全充滿情況下,若想保持20-30分鐘充滿電,則需要充電樁功率在160-240kW左右,電池充電倍率在2.5-4C之間。目前我國乘用車用鋰離子電池的充電倍率已達到2C水平,但未來繼續提升至3C,甚至4C的充電倍率仍然面臨較多考驗。

大功率充電對電池充電倍率的要求日益提高

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    最后,在電網負荷方面,如果充電站包含大功率充電設備數量較多,且大量電動車在同一時間一起充電情況下,對現有電網可能造成較大壓力。另外諧波污染也是充電站對配電網電能質量的主要影響因素。充電站鏈接城市電網,配電網必然會受到其產生的諧波污染的影響,從而產生電路損耗和發熱量增加。由此可見,大功率充電設備的發展仍在設備本身、電動車電池技術及電網負荷等方面存在技術難關,需要新能源汽車產業鏈上下游協同發展。

    我們認為伴隨充電設備大功率趨勢的持續凸顯,缺乏技術積累及成本優勢,僅能生產中小功率充電模塊及設備的企業將不斷受到下游客戶的價格壓力,盈利空間將受到持續壓縮,并最終被市場淘汰,具備大功率模塊及設備生產能力的企業集中度有望得到提升,同時預計伴隨大功率設備經濟性的凸顯,下游對設備制造企業的價格壓力將有所緩解,設備制造環節盈利能力將逐步趨穩。

    運營環節:市場集中度較高,提高利用率成關鍵

    運營環節市場空間較大,發展速度較快

    充電站運營商的典型商業模式為在電費基礎上收取充電服務費。根據以上我們對于國家相關政策的梳理,目前主要省市充電服務費征收標準仍以政府指導價為主,不同地區制定服務費標準及形式差異較大。上海、廣州、南京等全國多數地區以制定乘用車及公交車充電服務費上限為主要形式,結合當地實際情況,乘用車充電服務費上限在0.45-1.47元/kWh之間,公交車充電服務費上限在0.4-1.23元/kWh之間。北京、運城等部分地區以當地油價為準繩制定服務費上限,北京為當日92號汽油每升最高零售價的15%。南昌、江西等地區制定服務費標準時將電價也考慮其中。另外,伴隨充電設備行業逐步走向成熟,各省市地區將逐步放開充電服務費上限,采取市場定價方式。北京于2018年4月1日起已經取消充電服務費限價管制。

主要省市新能源乘用車及商用車充電服務費征收標準(元/kWh)

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    充電運營環節的市場空間由充電站總充電時長及服務費水平決定。當前公共充電站的最主要使用主體包括運營類新能源電動車、新能源公交車及專用車。根據上文我們對全國各省市充電服務費水平的統計,取電動出租車及網約車平均服務費0.95元/kWh,電動公交車及專用車平均服務費0.77元/kWh進行計算,并按照典型車型百公里電耗及日均行駛里程計算日均耗電量。基于以上假設,我們估算伴隨運營類新能源汽車及公交車數量的普及,疊加充電樁服務能力提升,預計運營環節市場空間將持續增長,到2025年預計運營環節市場規模將達到1620億元,2020-2025年CAGR將達到65%。由此可見,充電設備行業運營環節市場空間較大且未來幾年預計將保持快速增長勢頭。

充電運營環節未來充電量預測(億kWh)

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充電運營環節充電服務費規模預測(億元)

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    三、中國充電樁行業發展驅動力分析:車樁比持續擴大

    (一)政策驅動力:中央與地方協力推進

    2012年6月,國務院印發《節能與新能源汽車產業發展規劃(2012-2020年)》,至此電動汽車被確認為國家戰略之一。為更好推動電動汽車發展,中央推出了一系列促進基礎設施建設的政策,充電樁建設是重中之重。

    2015年以來,充電樁行業政策支持引導體系逐漸成型,覆蓋建設用地、電力接入和電價、設施建設和運營、互聯互通等多個方面,有力引導了充電設施建設和產業發展。2018年2月,能源局在《2018年能源工作指導意見》要求積極推進充電樁建設,年內計劃建成充電樁60萬個,其中公共充電樁10萬個,私人充電樁50萬個。
在中央政策的引領下,各地方政府也出臺了相應的配套實施細則,地方政府承擔推動充電設施發展的主體責任,需要負責研究制定充電基礎設施發展規劃、用地規劃、配套政策、充電設施建設運營管理制度等。目前,已有多地政府出臺規劃、實施細則、相關管理辦法和制度,形成了促進充電基礎設施發展的機制和制度。例如,規劃方面,北京充電樁建設規劃為2016~2020年間配建電動汽車充電樁約43.5萬個,其中公用充電樁6.5萬個,私人充電樁36萬個;山東要求到2020年,全省建成充電站920座、充電樁35萬個,基本形成車樁相隨、智能高效的充電基礎設施體系,滿足未來全省電動汽車充電需求。

不同功率充電樁盈虧測算

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    在中央政策的引領下,各地方政府也出臺了相應的配套實施細則,地方政府承擔推動充電設施發展的主體責任,需要負責研究制定充電基礎設施發展規劃、用地規劃、配套政策、充電設施建設運營管理制度等。
目前,已有多地政府出臺規劃、實施細則、相關管理辦法和制度,形成了促進充電基礎設施發展的機制和制度。例如,規劃方面,北京充電樁建設規劃為2016~2020年間配建電動汽車充電樁約43.5萬個,其中公用充電樁6.5萬個,私人充電樁36萬個;山東要求到2020年,全省建成充電站920座、充電樁35萬個,基本形成車樁相隨、智能高效的充電基礎設施體系,滿足未來全省電動汽車充電需求。

2014~2018年中國充電樁行業相關政策匯總

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部分地區充電樁建設規劃

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    再如,設備運營方面,上海、廣東等地區已經出臺了一些運營補貼政策,補貼方式有研發補助,也有按充電量給予相應補貼,未來隨著充電樁建設由粗放模式轉為需求導向,充電樁運營的重要性將日益提升,相應地,補貼也有望由設備建設轉向設備運營。總體來說,中央和地方政策的協同引導,為我國充電基礎設施產業發展營造了良好的政策環境,充電樁行業未來發展可期。
(二)市場驅動力:電動汽車充電需求巨大

    2014年以來,中國新能源汽車行業經歷了從政府示范運營起步,到不斷向私人購車靠攏的蓄勢階段,市場已從導入期邁向快速發展期,中國汽車工業已經進入到一個電動化轉型的新時代。2015年以來,我國更是已連續三年成為全球最大的新能源汽車市場,近三年復合增長率達到117%。

    2018年1~10月,我國新能源汽車產銷分別完成87.9萬輛和86萬輛,比上年同期分別增長70%和75.6%,維持高速增長態勢;其中,2018年10月,新能源汽車產銷分別完成14.6萬輛和13.8萬輛,比上年同期分
別增長58.1%和51%。

2018年1~10月中國新能源汽車年度產銷情況(單位:萬輛)

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2012~2018年我國新能源汽車保有量及預測(單位:萬輛)

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    經過近年來的大規模推廣,中國新能源汽車保有量已相當可觀。截至2017年底,全國新能源汽車保有量約172.9萬輛,純電動乘用車保有量約80.1萬輛。假設汽車報廢周期平均為5年,保有量按照五年的銷量疊加來計算,到2020年,我國新能源汽車保有量將達到572.7萬輛。

    毫無疑問,電動車的大力發展將對充電設施建設提出更高的要求,而充電樁建設不足已經成為制約新能源汽車推廣的首要問題,電動汽車的進一步推廣,離不開作為配套基礎設施的充電樁的大力發展。

我國MEMS壓力傳感器行業重點企業

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    (三)行業驅動力:充電設施建設相對落后

    截至2018年6月,我國已建成私人類充電樁32.05萬個,公共類充電樁27.18萬個,其中公共樁(對外開放)22.25萬個,專用樁(組織內部使用)4.93萬個。相較于2015年底的4.96萬個公共類充電樁,近兩年以來我國公共樁已增長4.5倍,保有量位居世界首位。

2012~2018年上半年中國公共充電樁保有量(單位:萬個)

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    然而與新能源汽車保有量對比來看,我國充電樁建設仍嚴重失衡,公共車樁比持續擴大。截至2017年底,我國新能源汽車保有量為172.9萬輛,同期公共充電樁保有量為21.39萬個,即新能源汽車保有量和公共充電樁的比值約為8.1:1,算上私人充電樁后比值為3.8:1。根據發改委《電動汽車充電基礎設施發展指南(2015-2020年)》的規劃,到2020年汽車和車樁的比值應接近1:1。顯而易見,以現階段的車樁比缺口來看,未來還有很大的充電樁建設空間。

    相關報告:智研咨詢發布的《2019-2025年中國電動汽車充電樁行業市場專項調研及投資前景分析報告》 

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