充電樁產業結構

 

　　充電樁產業是電網、新能源汽車產業連接接口，是重要戰略節點，產業包括充電樁基礎設施新建、充電基礎設施改造、充電站運營等方面。

 

 

　　企業分布在電網運營、充電樁研制、充電樁運營、車載OBC制造、整車廠幾大領域。產業鏈可劃分為設備制造與應用運營兩大板塊，設備制造產業鏈由上游零部件、整機組裝、充電站建設組成，延伸至充電設施運營。應用與運營部分要將主機廠、充電樁運營商、能源公司、地產客戶、專用充電用戶(公交、物流、機場、港口等)、電動車主與車隊幾方面的需求與利益融合，形成硬件+軟件+服務的全國性充電網絡，依靠創新性的商業模式，發揮充電網絡的應用價值。
 

 

 

充電應用場景的特點、痛點與癢點集中表現在充電必須在車輛停止時進行，充電時間過長且充電效率相比加油效率過低，導致當前充電樁與停車場地“捆綁”現象明顯。主要的充電場景可劃分為公共充電、私人充電兩類，其中公共充電包含通用性充電設施與特定區域充電設施，可覆蓋高速公路、城市主要路段、酒店商超、專業車隊等主要場景。

 

　　充電樁關鍵技術路線

 

　　充電技術主要分為交流慢充電與直流大功率快充電技術兩條路線。交流慢充電技術是低成本高安全性的解決方案，因功率受限充電時間較長，一般給電動車充滿電需要6-8個小時，適用居民區夜間充電、辦公區、酒店停車充電，特點是可長時間停車。交流慢充低成本特性源自于充電功率低，關鍵節點是車載充電機，交流轉直流電量上限受車載環境制約，不需要過大的交流充電樁，可在銷售環節隨車附送。

 

 

　　直流快充電技術是將交直變換模塊移至充電樁，功率設計不受空間限制，力爭大幅度降低停車充電時間。目前主流充電樁功率在60kW左右，隨車附送充電樁在向直流快充演變，進一步發展方向是超級快充技術，國內規劃功率在500kW左右。

 

直流快充電技術是將交直變換模塊移至充電樁，功率設計不受空間限制，力爭大幅度降低停車充電時間。目前主流充電樁功率在60kW左右，隨車附送充電樁在向直流快充演變，進一步發展方向是超級快充技術，國內規劃功率在500kW左右。

 

 

　　充電整體技術路線將從交直并用向大功率直流技術演進，技術演進核心驅動因素是由于電動汽車自身攜帶電量越來越高，單車從40度電提升至50-80度電，未來預計升至100-120度電，按20度電/100公里計算，交流7kW充電效率較低;車內采用更高功率車載充電機的成本過高，技術難度較大。

 

　　充電技術涉及主要的接口標準方面，各主要經濟實體(美、中、歐、日)均制定相關標準，最主要全面的是歐洲標準，包括統一規范標準、交流硬件接口標準、直流和combo硬件接口標準;美國標準相比歐標原則上保持一致，在控制引導電路設計上有區別;日本標準自成一系，接口與其他國家不相符;中國標準結合了歐洲與美國的標準，保證了自身標準獨立性同時兼顧技術可行性。

 

另外無線充電技術已完成初期探索階段，正逐步進入應用階段，但技術場景有一定局限性，功率較低，安全性較差，成本較大。主流功率7kW，在研11kW左右，用電耦合效率較低，設計效率85%以上。對消費者而言，更安全更高功率更低成本是核心訴求，無線充電與此需求距離較遠，世界范圍內有多家公司在研，但未真正實現量產。

 

　　未來的重點技術路線是高功率快充方案，主流電動汽車帶電量會飛速提升，提升充電功率是必然趨勢。目前快充樁功率集中在120kW，下階段目標350kW，未來規劃500kW以上，但電動汽車自身的平臺電壓較低，高功率引發大電流，銅線口徑較大，兼顧需要考慮液冷方案，多槍頭同時充電，提高了綜合充電成本，且具備一定安全隱患。高功率快充會將充電時間大大縮短，逼近加油體驗。

 

　　充電產業上游壁壘集中體現在功率半導體

 

　　上游最核心是功率半導體產業現狀與破局機會，電力電子器件是實現開關過程。功率半導體方案是影響充電樁方案的主要因素，連帶影響汽車內OBC模塊、電池管理單元，是強關聯性影響。

 

　　IGBT功率半導體結構是在硅基基礎上進行多種元素摻雜后形成復雜PN結的一種開關系統，IGBT使此類開關結構呈現相對優良的電壓電流特性，能夠高效傳遞能量。目前功率逆變器中大量使用IGBT作為核心電力電子器件，IGBT芯片的設計、研發、生產與制造成為充電領域上游的基礎產業。全球功率半導體產業被巨頭壟斷，前五大廠商為英飛凌、意法、博世、德州儀器、恩智浦占據市場60%以上份額。國產化方面，中車與比亞迪的功率器件則主要在工業設備、高鐵中有所應用。

 

　　第三代功率半導體或有自主化破局機會。SiC本身的性能遠高于Si，因此用傳統的MOSFET工藝制作SiC的MOSFET開關器件在性能上即可以完全替代Si基的IGBT，且中國SiC產業相較西方僅落后5至10年，現階段充分重視并發揮SiC作為第三代功率半導體的優勢，可以快速把控住關鍵元器件的上游，實現真正核心自主。

 

　　充電樁運營模式

 

充電設施網絡將融合傳統電網運營、互聯網模式、toB/toC模式于一體，形成充電樁+商品零售+服務消費、充電APP+云服務+遠程智能管理、整車廠商+設備制造商+運營商+用戶三種商業模式，我國主要采用“整車廠商+設備制造商+運營商+用戶”的模式進行經營，更趨于完整鏈條，整合資源較多，難度較大，服務更全面。

 

 

　　隨著充電容量越來越高、車輛越來越多，層級網絡結構能滿足不同層面客戶需求，層級結構也與供電網絡本身有關。一級充換電站可設置在交通樞紐、高速公路、公共設施、城市干道，提供乘用車應急充電、公交出租服務、車輛維護服務服務;二級直流充電樁(群)建設于公共設施、公共停車場、城市干道處，提供乘用車中快速充電與其他增值服務;三級交流充電樁(群)集中在自由停車場位、集體用戶、住宅小區，可實現乘用車常規充電與增值服務。
 

 

 

根據中國充電聯盟的數據，充電樁設施全國保有總量處于持續攀升中，主要集中在長三角、廣東福建、華東地區沿海省份，北京、上海等直轄市。全國性規模化運營已顯頭部集中效應，特來電、星星充電、國家電網充電樁保有量約占全國保有量的69%。對整車企業來說，隨車建樁已是“整車標配”。

 

　　基于新基建政策方向的投資邏輯

 

　　綜上可知，充電樁產業當前處在大規模建設階段，符合國家新一輪“新基建”戰略引導方向。充電技術交流慢充與直流快充共存，產品競爭與技術演進方向明確，對供電安全性與穩定性的要求始終不變。公用與私人場景使用充電樁呈現明顯區分的模式。

 

　　從投資的角度，可重點關注擁有自我造血與渠道整合協同核心能力的企業。

 

　　具備一定的充電樁生產設計能力是其在行業內具備較強競爭力的基礎，目前充電設備的制造銷售在行業內可以普遍達到30%的毛利率，相較單純的運營公司，充電設備制造公司不僅僅提供最核心的產品，而且具備更清晰的商業模式與更高的毛利率，同時在下一代充電技術發展領域占有先機。因此對于充電領域的投資標的，其是否具備合格的高質量充電設備研發生產能力是一個需要重點考察的方面。

 

充電企業的運營需要充分結合行業內各個關聯要素并與之建立有效連接，才可現實地降低運營風險，提升企業核心價值。與充電企業直接建立連接的包括政府、電網、地產、基礎建設、主機廠等，其提供的產品與服務必須滿足各直接關聯方的需求，并以滿足需求帶來營收。同時在第一關聯方以外仍有需緊密聯系的第二層利益共同體，一定程度的穿透性考察也是必須的。

 

　　聯網運營能力是充電運營企業的重要能力，目前充電運營企業總體經營狀況為盈虧平衡，并非盈利重點領域，但是運營又是相關企業在充電領域所必須涉及的環節，如果沒有運營能力，下游被其它客戶完全把控，自身的行業話語權會被迅速剝奪，而沒有硬件系統供應能力，又難以有足夠的利潤支撐早期運營的虧損，因此對于充電類企業而言，投資視野應鎖定在即生產，又運營的企業，即有強大的行業話語權，又有穩健的盈利能力。

 

　　本文節選自一汽資本研究中心《汽車充電基礎設施產業投資路線圖》研究報告