一、市场和政策共同驱动充电桩产业发展
1.1汽车产业的电动化浪潮已然来临
中国汽车工业协会数据显示,2023年4月新能源车销量为63.6万辆,同比增长1.1倍,市场占有率29.5%。与此同时,截止2022年年底,国内新能源车保有量突破1310万辆,而乘联会预测,2023年全年新能源车销量将突破850万辆,这意味着,截止今年年底,国内新能源车保有量将正式突破2000万辆。
1.2政策推动,充电桩被纳入新基建
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,国家发展改革委、国家能源局等出台《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》(发改能源规〔2022〕53号),提出到“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2,000万辆电动汽车充电需求。多项政策落地,使得我国新能源充电桩行业的发展方向和发展目标逐渐清晰,为行业发展提供有益土壤。
1.3充电标准制定积极推进
目前国内正在编制修订的两套充电标准:一个是2015充电国标升级版,一个ChaoJi充电标准。目前的直流充电系统普遍存在的共性问题是:尺寸过大;机械强度不够;没有考虑向后兼容等。这些问题在2015充电国标升级版和“Chaoji”技术标准中得到了改善设计:2015充电国标升级版改进了很多过去存在的遗留问题,对公差尺寸做了严格要求、增加了锁止装置结构、车端增加电子锁、提高额定电压至1500V,电流在主动冷却下最高提升至800A,增加车桩的物理开关,解决PE断针问题,可实现远程唤醒等,还删除了车辆密封圈的要求,排水口由可选变为必选等修改。但由于还处在征求意见当中,在发布之前可能还会有略微调整。ChaoJi标准在2015国标的基础上,吸取了全球四大主流接口的经验,在结构设计、机械强度、充电安全性、兼容性、大功率充电、后续新功能扩展能力等方面都要优于2015国标。
二、充电桩产业链分析
2.1充电桩产业链
汽车充电桩产业链上游为建设及运营充电桩所需要的元器件和设备生产商;中游为充电运营商;产业链下游各类充电场景参与者为各类电动汽车用户,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。充电桩元器件厂商众多,格局分散,企业之间充分竞争。部分中游充电桩运营商企业开始整合产业链,开拓上游业务,自产充电设备再进行后续运营,如中游企业龙头特锐德。2020年充电桩纳入国家“新基建”之一,为上游行业注入一定活水,部分上游企业开始布局充电桩业务,如许继电气开始研发充电桩整机产品。
2.2充电桩设备端
充电桩的分类方法多种多样,按照不同的充电技术分类,充电桩可分为直流充电,交流充电,无线充电等,当前主流充电模式为交流充电和直流充电。
交流桩
交流充电桩结构简单,主要有控制主板、电能输入输出回路、充电连接器、人机交互单元等部件组成。最核心的是主板,主板占成本接近30%,其次为枪线及壳体,成本占比也分别为30%左右。以盛弘股份7KW交流桩为例,其输入电压为AC220V±20%,额定输出电压为AC220V,额定输出功率为7KW,额定输出电流为32A,主板除了计量电能还提供输入过欠压保护、输入过电流保护、防浪涌保护、输出短路保护、过温保护、防反灌保护、电池主动保护、紧急停机等保护功能。
市场格局方面,目前以家庭私有桩为主的交流充电桩主要玩家为挚达科技、星星充电、科大智能、循道等企业。
直流桩
直流充电桩基本构成包括:功率单元、控制单元、计量单元、充电接口、供电接口及人机交互界面等。功率单元是指直流充电模块,控制单元是指充电桩控制器。除以上核心部件外,一个直流充电桩还有其他的一些重要小部件,如钣金件、熔断器、继电器和防雷装置等。直流充电桩本身作为一种系统集成产品,除了“直流充电模块”和“充电桩控制器”这两个组件构成了技术核心之外,结构设计也是整桩可靠性设计的关键点之一。
单个的充电模块(一般为15kW,最新技术能做到40KW)不能满足功率要求,需要多个充电模块并联在一起工作,需要有CAN总线来实现多个模块的均流,实现大功率大电流充电。盛弘股份直流一体机充电功率能做到240KW,输出电压范围在200V-750V,输出电流最大能到720A。
交流桩、直流桩对比
交流充电桩需要借助车载充电机来充电,直流快速充电桩不需要这个设备。二者在充电速度上差别较大,一辆纯电动汽车(普通电池容量)完全放电后通过交流充电桩充满需要8个小时,而通过直流快速充电桩仅需要20到150分钟。交流充电桩给电动汽车的充电机提供电力输入,由于车载充电机的功率并不大,所以不能实现快速充电。直流快速充电桩是固定安装在电动汽车外、与交流电网连接,可以为非车载电动汽车的动力电池提供直流电源的供电装置,直流充电桩可以提供足够的功率,输出的电压和电流调整范围大,可以实现快充的要求。
直流模块
充电模块的性能不仅直接影响充电桩整体性能,也关联着充电安全问题。同时,充电模块占整个充电桩整机成本的一半以上,也是充电桩的关键技术核心之一。
随着近年来电动汽车电池容量的提升,充电倍率的提升,充电模块市场发展趋势逐渐向大功率发展。目前,我国充电模块已历经三代发展,从第一代7.5kW到第二代15/20kW,现在正处于第二代到第三代30/40kW的转换期,国内厂商英飞源、永联、优优绿能和电王快充等企业已具备批量生产使用40kW充电模块能力,大功率充电模块已然成为市场主流。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。
目前市场上主流充电模块厂家为深圳的英可瑞、华为、英飞源、深圳维谛技术(艾默生)、优优绿能、盛弘、科士达、中恒电气、通合电子、奥特迅,英耐杰等。
充电桩成本构成
充电设备厂商
充电设备端的技术门槛相对较低,产品标准化程度较高,供应商数量多,因此市场竞争较充分。由于设备门槛低,充电桩整机制造商与元器件生产商、中下游的建造运营商有部分重合。比如特锐德虽主要负责充电桩的运营,但也进行充电设备元器件的生产,普天新能源和特斯拉的业务也兼顾了充电桩的整机制造和运营。
2.3充电桩运营端
目前主流商业模式包括运营商主导模式、车企主导模式、第三方充电服务平台主导模式三种。
车企主导模式主要适用于较为成熟的电动汽车企业当中,用于给车主提供更优质的充电体验,该种模式对资金和用户数量有较高要求,主要有车企自建桩与合作建桩两种建设方案。
在第三方充电服务平台主导模式下,充电平台一般不直接参与充电桩的投资建设,通过自身资源整合能力将各大运营商的充电桩接入自家SaaS平台,以智能管理为依托提供商业价值,多为轻资产运营。
充电站投资方面,具备一定规模的充电站,投资包含四个模块,即变电和配电系统、充电系统、充电站监控系统及基建系统。假设整个充电站有1000KW的容量,按照充电站单桩建设成本1.1元/W计算,加上变电设施、铺设专用电缆以及新建监控系统等(暂且不包括建设用地成本),一个充电站的成本超过100万元人民币。目前公交专用充电站投资回报周期较短,在3年左右,公共充电站投资回报周期在3-5年。
从充电站成本结构来看,充电站占比超过50%。据统计,充电站成本大头主要是充电桩51.22%、变压器9.76%、APF有源滤波7.32%、无功补偿7.32%,四个组件共占比75.62%,其余组件成本占比均在5%以下。
从充电桩保有格局来看,我国私人充电桩数量略多于公共充电桩。据中国电动汽车充电基础设施促进联盟统计,截至2022年9月,联盟内成员单位总计上报公共类充电桩保有量163.6万台,占比36%;私有桩保有量285.2万台,占比64%。对公共充电桩来说,直流充电桩和交流充电桩两大类型占比结构较为稳定。其中交流充电桩93.1万台,直流充电桩70.4万台,占比分别为68.2%和31.8%。
公共充电桩运营商集中度较高。截止到2022年9月,全国充电运营企业所运营充电桩数量TOP15占总量的92.9%,其中特来电市场份额19.32%,星星充电市场份额19.06%,云快充市场份额13.32%,TOP3市场份额合计51.7%,头部聚集效应明显。
在充电量方面,2022年1-9月,全国公共类充电设施充电量达151.3亿度,其中特来电充电量43.2亿度,市场份额29%,星星充电充电量32.4亿度,市场份额21%,云快充充电量15.9亿度,市场份额10%,TOP3市场份额合计60%。
三、充电桩市场空间
3.1充电桩保有量快速提升
随着我国新能源汽车行业高速发展,电动汽车销售量与保有量迅速增长,充电需求快速增长,同时充电桩产业支撑政策不断推出,政府补贴从补车转向补桩,从建设补贴拓展到运营补贴,推动新能源充电桩行业加速发展。
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。
3.2充电桩建设市场规模
根据国家有关规划和预测,到2025年,全国新能源汽车新车保有量将超过4000万辆。
政策要求适度超前建设充电桩,充电桩建设支持力度将提升,参考历年车桩比值,我们预计2022-2025年车桩比将由3:1左右提升至2.5:1,预计到2025年充电桩保有量将达到1654万台(包含公共桩及私人桩),其中公共桩保有量将达到661.44万台,私人桩保有量将达到992万台。
根据中国充电联盟公布数据,直流充电桩普遍充电功率≥60kW。依照当前直流充电模块单价0.37元/W,根据2015年至2021年直流充电模块价格走势,拟合出2023年至2025年间每瓦价格均价大约在0.35元/W,2025年至2030年间每瓦价格均价大约在0.30元/W。
直流充电桩(以60kW为例)设备单价为4.4万元,根据直流充电模块价格走势,预计,2023-2025年,60kW直流充电桩设备单价将降到为4.2万元;交流充电桩,其设备单价为在1000-3000元之间,其中车厂随车配送充电桩单价较低在1000元左右,设备厂商2C销售的交流桩单价较高在2000-3000元之间,私人交流充电桩平均单价取1500元,公共交流桩平均单价3000元。
根据车桩增量以及充电桩单价测算,预计2023年至2025年之间,公用充电桩市场空间为1536.3亿元,私用充电桩市场空间为126.7亿元。
3.3充电运营市场规模持续扩大
假设未来电动车百公里电耗平均值为12kwh,平均每辆车每年行驶1.5万公里,即每辆车每年耗电量约为1800度电。2021年新能源汽车保有量达到784万辆,一年的用电量将近140亿度。预计到2025年新能源汽车保有量达到4000万辆,一年的用电量将达到720亿度;到2030年新能源汽车保有量达到1亿辆,一年的用电量将达到1800亿度。电动汽车充电价格基本由“电费+服务费”组成,假设30%的电量通过公用桩完成,70%的电量通过私人充电桩完成,公用桩平均电费为0.7元,服务费为0.4—0.8元,私人充电桩电费为0.5元。
2021年估算我国新能源汽车充电电费市场规模约为141.3亿元,服务费市场规模约为17—34亿元。假设电价不发生巨大变化,到2025年市场规模将会扩大3倍,电费+服务市场规模将突破460亿,到2030年市场规模将会扩大10倍,电费+服务市场规模将突破千亿。