（报告出品方/作者：广发证券，陈子坤、纪成炜、李靖）
（一）新能源汽车与充电桩的比例为3:1
新能源汽车市场高速发展。2021年中国新能源汽车销售352.1万辆，同比+157.57%，2022年1-6月新能源汽车销售260万辆，同比+115.6%。新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）指出要深入实施发展新能源汽车国家战略，以融合创新为重点，突破关键核心技术，推动我国新能源汽车产业高质量可持续发展，加快建设汽车强国。2022年3月国家发改委、国家能源局印发的《“十四五”现代能源体系规划》中提到，至2025年，新能源汽车销量占比达到20%左右。2020年新能源汽车占汽车销售总量的5.4%，2021年占比13.4%，2022年1-6月占比21.56%。新能源汽车步入快速发展阶段。
充电补能面临一桩难求的困局。根据中国电动汽车充电基础设施促进联盟（EVCIPA）数据，截至2021年底全国充电桩保有量达到261.7万台，同比增长50%以上。其中公共充电桩114.7万台，同比+42%，私人充电桩47万台，同比+68%，充电站建设快速推进。根据公安部数据，截至2021年年底我国新能源汽车保有量784万辆，而充电桩保有量仅为261.7万台，车桩比约3:1，距离车桩比1:1仍然有不小差距。国家发改委、国家能源局在《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》中指出充电基础设施体系要“适度超前、布局均衡、智能高效”，到“十四五”末，能够满足超2000万辆电动汽车充电需求。EVCIPA预测，2022年将新增190万台车随车配建充电桩，随车配建充电桩保有量达到337万台，新增公共充电桩54.3万台。
（一）大电流超充面临散热挑战，高电压需车端桩端略有改动
高电压的实现相较大电流更为容易。800V平台系统保持电流不变，电压加倍，实现两倍能量输入车辆，充电速度更快。相较于大电流，高电压架构电流更少，电缆和电线可以做得更小更轻；同时，高电压模式下热量损失更少，也不需要复杂的热管理系统为电池提供最佳温度，性能和续航里程都将改善。在车端若按照高压架构平台，电动车的电池包、电驱动、空调等均需重新适配；桩端的改造只需把原本低压的部分换成耐高压模块，整体改动较少，成本相对可控。总体来看，电动车800V平台是目前车企实现超充的主流选择。
（二）特斯拉V4峰值电流近900A、极氪001峰值电流550A+
1、特斯拉
特斯拉V4或将推出。ElonMusk曾在2021年6月透露，充电桩输出功率目标是350kW，如果V4可以通过大电流路径实现最高功率350kW，那么在400V电压下，峰值电流将接近900A，未来特斯拉或将推出更高性能的充电桩。
2、极氪
极氪2021年推出的极氪001采用400V电压架构，搭载具有液冷温控管理系统的“极芯”电池包，最高能实现2.2C的高充电倍率，峰值充电功率220kW以上，峰值电流550A+。极氪在Z-Talk补能专题活动中透露，2021年9月极氪能源第一批自建充电站在杭州落成，截至2022年7月31日，充电网络累计已覆盖全国64城396站（不含专用场站），包括极充站、超充站、轻充站三种不同功率满足用户不同场景需求的充电站。其中，极充站配备的240-360kW超大功率极充桩：采用全系统液冷技术，电流输出比同规格液冷枪线增大30%；抢线更轻，用户操作更加方便，极充桩液冷枪线设计相比普通国标枪线使用重量减少35%；支持即插即充和无感支付。在极充站内补能，极氪001可实现30分钟SOC从10%到80%，其中超长续航单电机WE版车型可实现充电5分钟，NEDC续航增加120km。超充站配备单枪60-120kW超充桩，可柔性分配功率并适配多种车型。
（三）新势力推出800-1000V高压平台车型
1、小鹏G9:800V高压SiC平台+480kW快充桩
电驱、散热、电池及落地情况：2021年11月小鹏G9在广州车展首次亮相，具有X-EEA3.0电子电气架构，搭载XPower3.0动力系统，益于高压SiC技术、电机磁场及减速器优化，电驱系统最高效率可达95%以上，G9可以支持最高480kW的超级快充。同等电池容量下，续航相比400V平台车型提升5%以上。该车采用充电枪液冷散热技术，IP65级密封等级与内置安全监测芯片可共同保障安全。小鹏G9新车将搭载容量为98kWh的三元锂电池，提供两种版本续航，CLTC工况续航分别为702km和650km。超充桩与超充网络：据小鹏超级补能发布会，截至2022年8月15日，小鹏自营超充站上线799座，目的地充电站上线201座，覆盖全国所有地级行政区。公司将在2022年下半年开启全新一代超级充电桩布局，逐步构建800V/480kW超充网络。480kW高压超充桩的充电枪采用液冷散热技术，通流能力可达670A+，5分钟可充200公里，12分钟可从10%充到80%。小鹏全新一代超级充电桩落地并实现大规模布局后，充电速度与加油几乎相近，用户体验得到大幅度改善。
2、广汽埃安：800V高压平台+6C充电倍率+480kW超充桩
高压电驱动系统：埃安在高压电驱动系统中采用了基于多层扁铜线绕组电机技术、多媒介电机冷却结构、高速旋转元件的寿命与可靠性研究、高功率密度新型绕组结构电机单元等技术，采用广汽高速高功率密度电机设计方法，突破了高速电机设计瓶颈。
超充桩及超充网络：广汽埃安A480超充桩，通过先进液冷技术，严格控制发热，实现480kW充电功率（峰值1000V/600A），可根据电池BMS、电网和充电环境通过云端智能调度搭配柔性充电，抢线采用轻量化液冷线缆，更灵活轻便。2022年4月，广汽埃安位于广州南大干线的首个超级充换电中心正式落成，其中配备A480超充桩，广汽埃安计划2022年内在广州市辖区内建成220座充电站，到2025年增加至1000座，实现1.5km半径覆盖。广汽埃安计划未来将超级充电站拓展到全国约300个城市，基本实现对地级及以上城市的全覆盖。
3、岚图800V高压平台+4C电芯+360kW超充桩
800V高压及超级快充技术：据东风汽车2021年9月品牌秋季发布会，岚图汽车现场展示自研800V高电压平台及超级快充技术。岚图800V高压超充技术系统的动力电池和电力设备均为800V，包括超级快充系统、超低系统能耗、高性能电池、SiC电驱总成等部分，无冗余升压装置并支持无线充电。整车高性能电池搭载4C电芯，在360kW超级充电桩的加持下，可做到充电10分钟，续航400公里充电速率可提升125%。同时，该系统凭借SiC电驱三合一应用技术，实现同电量下续航5%的提升。该技术还支持800V11kW无线快充，充电效率高达92.3%。
4、理想：计划于2023年推出Whale和Shark两个纯电平台
据理想汽车2020Q3财报会议，在400kW快充技术成熟前，理想汽车不会推出纯电车型。理想汽车目前在研发高压快充技术，计划纯电平台和高压纯电动车型同年推出。据2022中国电动汽车百人会论坛，理想汽车提到480kW超充平台+850V高压平台+4C电池以及车-桩-云闭环服务网络。理想汽车计划到2025年在全国建成超过3000个超级快充站，形成“十纵十横”高速公路快充网络，接入36条国家级高速公路，实现90%高速公路里程覆盖。计划于2023年推出Whale和Shark两个纯电平台。
目前中国各家800V高压平台车型量产仍未落地，配套的大功率超充桩网络还处在建设过程中。对比来看，海外Ionity和ElectrifyAmerica已经分别在欧洲和北美铺开。
（一）欧洲Ionity2025年实现350kW大功率充电桩7000个
Ionity成立于2017年，是欧洲的一家超充网络运营商，起初由宝马、福特、奔驰等合资，之后现代和起亚加入。Ionity的成立源于欧洲本地充电运营商较少，迫使车企建立自己的充电网。在Ionity之前只有特斯拉完善快充网络建设，其超充桩为用户专享。2018年4月Ionity的首个超快速充电站启用，其充电桩通过联合充电系统（CCS）进行充电，充电功率可达到350kW。随着超充网络的不断布局，Ionity已经拥有多个800V、350kW的高速公路充电站，在350kW的充电桩上充电5~7分钟可续航100公里。截至2021年11月，Ionity网覆盖欧洲24个国家和地区,有386个充电站点和1538根充电桩。2021年11月Ionity宣布其现有股东和新进的第一个非车企股东贝莱德将向其投资7亿欧元，该笔投资致力扩充Ionity在欧洲的充电网络，目标到2025年实现350kW大功率充电桩的数量增加三倍多，达到7000个。
（二）ElectrifyAmerica计划到2026年安装1万个DC快充桩
EA由大众在2017年成立，大众在柴油门事件后计划在10年内通过对EA在电动汽车基础设施和意识教育方面投资20亿美元，作为与EPA和解的一部分。在10年间，EA的网络须向其他车企保持中立，站点配备CCS（150kW和350kW）和CHAdeMO（50kW）两种充电接口。2018年EA在美国加州建成首个充电功率为350kW的超快速充电站,充电10分钟续航约200英里。充电桩组件包括9个CCS插头和一个CCS-CHAdeMO充电插头，其中大多数充电插头的充电功率已达150kW，有两个CCS插头可以进行超快速充电，功率达350kW。美国能源部数据显示，截至2022年6月EA在美国和加拿大共有807个充电站，充电桩数量超过了3500根。2022年6月，大众宣布与德国工业巨头西门子合作，大众将EA少数股权出售给西门子，EA预计获得4.5亿美元注资。本次对EA的投资加码，是为发展北美地区充电和能源业务，实现北美地区充电基础设施增加1倍以上。EA计划到2026年在美国和加拿大安装超1800个充电站，并且包含1万个DC快速充电桩。
国内800V超充相较国外发展较慢，一方面是从400V到800V的升级过程需要零部件和元器件的全面升级，另一方面由于配电网短期内无法负担密集的超充建设。电动汽车缺乏采用互动充电模式的动力，总体上表现出无序充电特性。电动车的无序充电行为往往与电网日常负荷曲线高度重合，充电负荷和配电网原始负荷早晚叠加形成负荷双高峰。相较普通充电桩，大功率充电桩造成的负荷峰值进一步增加、峰谷差进一步加剧；电压偏移问题更加明显，谐波污染依旧存在。
（一）用电负荷峰值增加，峰谷差加剧
负荷峰值增加。电动车的无序充电行为往往与电网日常负荷曲线高度重合，充电负荷和配电网原始负荷早晚叠加形成负荷双高峰。据国网能源研究院及NRDC联合发布的《电动汽车发展对配电网影响及效益分析》，在无序充电情形下，预计到2030年，国家电网公司经营区域峰值负荷将增加1.53亿千瓦大功率。充电真正的服务对象更加偏向私人消费者，运行商布点充电设施时，更多考虑的是市场诉求而非电网状况，因而大功率的充电桩将会更多布局在居民区、办公区、工业区和消费区等高需求地区，充电负荷更容易与这些地区正常用电高峰时段叠加，冲击工商居民等用电稳定性。
（二）输电堵塞造成电压偏离、电压越限等问题
按照IEC标准设计的电动机，额定电压和实际电压的差值为±5%以内时，可以正常输出额定功率。当电压发生较大偏移时，若电压降到临界值以下，电动机难以启动或产生堵转将烧毁电机；若电压上升到临界值以上，电动机将过热，降低使用寿命。在用电高峰时，负荷增多，电路中总电阻减小，干路电流增大，由于输电线本身具有电阻，输电线上的电压损失增大，负荷端得到的电压降低。反之，在低谷时，电压较高。电压偏移影响变压器空载损耗（铁损）和电阻损耗（铜损）。变压器电压高于额定值时，变压器铁心进入饱和区，励磁电流剧增，变压器铁损明显增大，铜损降低。通常10kV变压器损耗占全网线损70%，变压器损耗中的70%-80%又为铁损。变压器铁损降低，则铜损会增加，因此会有电压的经济运行范围。电容器的功率流量和寿命也会受到电压偏移影响。比较常见的情况是，电压过高时，电容器会因保护动作而退出运行，电网损耗进一步增大。
（三）充电为非线性负荷带来谐波污染
换电和大功率充电的核心目的都是使电动汽车能源补给体验无限趋近燃油供给，目前制约换电大规模推广的原因在于换电标准难统一、投资成本大。仅建设超充站的成本一般会比换电站稍低，但在现有电力容量不足情形下，达到超充站理想功率需配置储能，随充电向高功率方向发展，充电站整体建设也逐渐重资产化，超充+储能成本或超过换电。
（一）单个大功率充电站投资达百万级
充电桩可分为交流充电桩和直流充电桩。交流充电桩是慢充桩，交流电进，交流电出，受车载充电机功率限制，一般功率较小，多是3.3kW以及7kW，价格较低。直流充电桩，即常说的快充桩，通过内部AC-DC充电模块，将交流电转换成直流，为电动汽车的动力电池进行充电，功率通常在30kW以上，价格较高。直流充电桩内部电气结构包括：充电模块、主控制器、绝缘检测模块等，800V高压快充则是通过直流充电模式实现补能。
单电压提高，充电桩内部结构无需升级。现有多数的快充是依托400V电压平台，如果仅是单电压提高，现有的充电桩和技术就可以达到，随着车型的发展，充电模块的电压平台现在最宽已经可以做到250-1000V全兼容电压平台，内部结构不需要进行较多的升级。
实现大功率超充需改变充电桩构造。从传统充电桩到实现800V、1000V以及500kW以上的大功率充电桩，电桩内部结构发生较大变动。①目前主流充电桩多为一体机，高电压大功率平台需要分体机。一体式充电桩优点在于将充电柜、充电桩和配电系统高度集成，安装便捷，占用空间小，成本低，缺点在于其模块只能自身使用，不能够共享给场站内的其他终端，后期功率升级的空间较小。分体式充电桩供电模块、控制模块和充电接口分体设置，复杂场地适应性强，安全性高，可灵活配置充电接口和充电模式。超充桩在电压和功率升级之后，模块太多，出现散热、线束分布等问题，大功率充电对散热要求也会更高，分体机是更适合的选择。②根据前瞻产业研究院，IGBT模块作为直流充电桩的核心器件，占充电桩成本约20%。在800V超充的高压下，IGBT损耗过高，需要更换为耐压性、耐热性和散热性更好的SiC。③散热方式液冷化转变。800V超充功率在480kW时，电流会达到600A，充电桩传统散热方式风冷不再适用，风冷可靠性差，模块故障风险高。液冷散热能力较风冷低10~20℃，具备更高等级防护和使用寿命，但液冷对电缆的密闭性要求极高，液冷电缆都需要通过耐高温、耐低温、耐腐蚀等多项测试。
参考电子发烧友公众号数据，以120kW快充直流充电桩为例，主流做法是使用4个30kW的模块进行组合，单个模块价格约2000元，5m长充电枪线价格约5000元，主控板约1500元，加上触摸屏、互联网模块、壳体、线束、继电器等，一个充电桩成本在300元/kW左右。根据芯TIP公众号数据，800V大功率充电桩成本是普通充电桩的至少2倍，甚至可达到2-3倍，超充充电桩采购成本会在600元/kW-900元/kW左右。
根据OFweek，广汽埃安在广州落地的全球首个智能超充站，该站采用一拖五模式，配置一个480kW和4个180kW的充电终端。以该类超充站为例进行成本估算，假设①480kW充电桩成本为700元/kW，180kW充电桩成本300元/kW；②充电站无需扩容、不建设储能。③充电桩成本占整个充电站建设成本的50%。则充电桩建设成本约为55.2万元；超充站建设成本约为110.4万元。根据中国经济网新闻，2021年12月巨湾技研与天枢能源达成协议，计划总投资额超10亿元，联合共建1000座超充站，平均每座超充站成本在100万元左右，与估算结果较为一致。
（二）乘用车换电站建设成本约150万元，重卡换电站对应约500万元
换电站的成本包括投资成本和运营成本两部分。换电站投资成本由换电站的设备、线路投资和电池投资等组成，电池成本是换电站相较充电站发生的额外成本，在车电分离和车电不分离情形下电池成本有所不同。车电不分离情形下，车主电池和车辆一同购置，电池成本为备用电池成本；车电分离情形下，电池产权只归属于电池管理公司，客户只购买整车，租赁使用动力电池，电池成本为备用电池成本和车载电池投资。换电站运营成本包括场地租金、购电成本、人工费用等。
根据协鑫能科2022年5月发布的《新能源汽车换电站建设项目可行性分析报告（修订稿）》中的概算：①车电不分离情形下，在项目建设投资中，换电站投资占比最高。单个乘用车换电站设计产能服务120辆车/天，项目建设投资490.72万元，其中换电站投资260.72万元，占比53%；单个重卡换电站设计产能服务40辆车/天，项目建设投资914.14万元，其中换电站投资420.14万元，占比46%。②车电分离情形下，在项目建设投资中，车载电池投资占比最高。单个乘用车换电站设计每天为120辆车提供电池租赁服务，项目建设投资1090.72万元，其中车载电池投资600万元，占比55%；单个重卡换电站设计每天为40辆车提供电池租赁服务，项目建设投资2314.14万元，其中车载电池投资420.14万元，占比61%。根据和讯网数据，蔚来一代换电站成本约300万元，二代换电站成本在150万元左右，蔚来换电主要面向私家车领域。根据前文估算，在不考虑扩容和储能的情形下，超充站约110万元的建设成本，低于换电站建设成本。
（三）考虑电网扩容或配储，大功率充电站成本或高于换电站
（四）换电模式下，车端三电技术及功率器件无需升级适配800V
国内发展800V大功率超充节奏较慢，除了配电网端的负担外，还受限于车端三电技术以及功率器件需升级适配800V高压平台。现有的充电站大多基于400V系统，直流快充基础设施是为400V汽车服务，但800V架构的车型需要基于800V的充电设施才能充分利用，需要将现有的部件升级成与800V匹配的状态，升级主要涉及核心三电技术以及功率器件的耐压、损耗、抗热。
1、电机方面，轴承防腐蚀要求增加，800V电机内部的绝缘/EMC防护等级要求提升。由于电机供电为变频电源，在电机回路上容易产生高频电流，无法避免地在电机两端形成轴电压。当轴电压过高时，油膜容易被击穿，形成回路，导致轴承被腐蚀。而应用SiC的800V逆变器，电压频率变化更明显，对防腐和绝缘提出更高要求。
2、电控方面，车桩功率半导体将从Si基转向SiC。在传统Si基情况下，450V下其耐压为650V，当电气架构升级至800V时，对应半导体耐压等级需升至1200V。高电压下Si-IGBT的开关损耗迅速增加，经济和性能便不再匹配。SiC功率器件具备高功率、高密度、耐高温高压，成本优化等优势，不仅可用在电气架构上，还可在车载充电器和充电桩等部分应用，兼容可靠，有效提升800V驱动系统整体的电控效率。价格与技术限制SiC的应用。在IGBT使用的高压大电流芯片技术含量高，7代之后技术被英飞凌、ABB、三菱等国外厂商垄断，其中电动汽车领域的高端IGBT市场几乎被英飞凌垄断。中国是全球最大的IGBT消费市场，但是自主研发生产进度较国外发展缓慢，自主生产能力只达到IGBT的第4-5代。IGBT的下一代SiC技术已经开始在美国、欧洲、日本等进行全国普及，根据中国SiC的实测结果，中国技术成熟度仍与欧美等国家差距两代。中国SiC受制于国外市场，目前价格较高，而实现从国外采购转向国内自制仍需很长的发展过程。虽然从400V到800V平台面临着技术和价格等因素的制约，但部件升级并非800V落地核心因素，配网端的问题才是800V能否顺利落地的关键。
3、在电池方面，电池负极快充性能需提升。负极是动力电池快充性能的关键，一方面，锂离子受石墨材料层状结构的制约，只能从断面进入，传输路径长。另一方面，石墨电极在高倍率快充情况下，电极极化大，电位容易降到0V以下从而产生析锂。
4、其他功率器件方面也需改进。平台架构升级到800V，连接器需要重新选型，快充接口增加，连接器数量也需同步增加；线缆的耐压性需提高，体积减小；由于升级后，滤波系统EMC辐射量会变化，因此基于400V平台的滤波系统需要重新设计；现有的部分不能兼容高压的继电器也需要升级。
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