新能源汽車充電模塊的關(guān)鍵技術(shù)主要涉及電力電子功率變換電路拓?fù)洹?a href="http://www.nxhydt.com/v/tag/3653/" target="_blank">嵌入式軟件控制算法、高頻磁性元件設(shè)計(jì)、大功率散熱結(jié)構(gòu)及先進(jìn)制造工藝等方面,需要綜合運(yùn)用電路原理、現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、電力電子技術(shù)、電力自動(dòng)化技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電路技術(shù)等學(xué)科知識(shí)。
充電模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,內(nèi)含電子元器件眾多,單個(gè)充電模塊內(nèi)含超過(guò)2,500個(gè)電子元器件,是影響直流充電設(shè)備性能的重要部件。直流充電設(shè)備的快充能力是通過(guò)大電流和高壓化來(lái)實(shí)現(xiàn)大功率的電能輸出,這對(duì)充電模塊的性能提出了更高的要求。隨著電壓和功率等級(jí)的提升,充電模塊的電力電子功率變換電路拓?fù)洹?a target="_blank">嵌入式軟件控制算法、高頻磁性元件設(shè)計(jì)、大功率散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的難度也隨之提高,同時(shí)也要保證其安全性和可靠性,對(duì)充電模塊廠商提出了新的要求。
大功率充電模塊
根據(jù)測(cè)算,2022年中國(guó)大陸充電模塊市場(chǎng)增量為452.76億瓦。
新能源汽車的補(bǔ)能方式主要包括充電和換電。充電模式主要通過(guò)充電樁對(duì)新能源汽車動(dòng)力電池進(jìn)行充電,其中,充電樁又分為交流充電樁和直流充電樁。交流充電樁只提供電力輸出,需連接車載充電機(jī)(OBC)方可實(shí)現(xiàn)充電,無(wú)法直接為動(dòng)力電池充電。直流充電樁采用三相四線制供電,可提供足夠功率,輸出高電壓及大電流,滿足快充需求。換電模式則是通過(guò)換電站將新能源汽車處于虧電狀態(tài)的動(dòng)力電池快速更換為電量飽和的電池,并將虧電電池通過(guò)充電柜、充電架、充電箱等直流充電設(shè)備進(jìn)行集中充電,以備循環(huán)使用。
直流充電樁、充電柜等新能源汽車直流充電設(shè)備中最為重要的部件是充電模塊,被譽(yù)為直流充電設(shè)備的“心臟”。充電模塊對(duì)電能起到控制、轉(zhuǎn)換的作用,其性能不僅直接影響直流充電設(shè)備的整體性能,同樣也關(guān)聯(lián)著充電安全等問(wèn)題。
充電模塊核心技術(shù)壁壘在于電力電子功率變換電路拓?fù)浼夹g(shù)創(chuàng)新能力、嵌入式軟件實(shí)時(shí)控制算法的可靠性、電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的安全性及大功率散熱技術(shù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力和高功率密度的集成化能力。充電模塊的關(guān)鍵元器件在于功率器件、磁性元器件、電阻電容、芯片、PCB等,當(dāng)充電模塊工作時(shí),三相交流電經(jīng)過(guò)有源功率因數(shù)校正(PFC)電路整流后,變成直流電供給DC/DC變換電路。控制器的軟件算法通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路作用于半導(dǎo)體功率開(kāi)關(guān),從而控制充電模塊的輸出電壓及電流,進(jìn)而對(duì)電池組進(jìn)行充電。充電模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,單個(gè)產(chǎn)品內(nèi)含超過(guò)2,500個(gè)元器件,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)直接決定了產(chǎn)品的效率和性能,散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)則決定了產(chǎn)品的散熱效率,具有較高技術(shù)門檻。
2015年前后,國(guó)內(nèi)新能源汽車產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展,充電樁作為充電基礎(chǔ)設(shè)施的核心設(shè)備,其行業(yè)的發(fā)展也受到了極大的促進(jìn)。為擴(kuò)大充電樁的覆蓋面,激發(fā)市場(chǎng)活力,中央及地方各級(jí)政府出臺(tái)了相關(guān)政策,通過(guò)財(cái)政補(bǔ)貼等方式鼓勵(lì)包括充電樁在內(nèi)的充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,以特斯拉為代表的整車廠商,以及以國(guó)家電網(wǎng)、星星充電、特來(lái)電為代表的公司開(kāi)始積極布局充電站運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)。2017、218年間,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上使用的充電模塊規(guī)格仍以15KW和20KW為主。2019年以來(lái)新能源汽車的電氣化、智能化、較好的用車體驗(yàn)獲得越來(lái)越多消費(fèi)者認(rèn)可,新能源汽車消費(fèi)由早期的政府補(bǔ)貼推動(dòng)逐步轉(zhuǎn)化為自主消費(fèi)推動(dòng),比亞迪、蔚來(lái)、小鵬、理想等國(guó)內(nèi)新能源汽車品牌迅速成長(zhǎng),行業(yè)呈現(xiàn)良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)。作為新能源汽車產(chǎn)業(yè)的重要配套產(chǎn)業(yè),充電樁產(chǎn)業(yè)具備“能源互聯(lián)網(wǎng)”和“新基建”雙重特征,在新一輪政策刺激作用下,市場(chǎng)需求進(jìn)一步釋放。
行業(yè)概況
充電模塊的市場(chǎng)空間與直流充電設(shè)備的市場(chǎng)空間呈正相關(guān)關(guān)系,而直流充電樁的市場(chǎng)空間與新能源汽車保有量密切相關(guān)。
(1)新能源汽車及充換電行業(yè)簡(jiǎn)介
新能源汽車是指采用新型動(dòng)力系統(tǒng),完全或主要依靠新型能源驅(qū)動(dòng)的汽車,主要包括純電動(dòng)汽車、插電式混合動(dòng)力汽車(含增程式電動(dòng)汽車,下同)及燃料電池汽車。目前,新能源汽車以純電動(dòng)汽車、插電式混合動(dòng)力汽車兩種新能源電動(dòng)汽車為主,燃料電池汽車相對(duì)較少。
新能源汽車動(dòng)力電池主要通過(guò)充電和換電兩種方式實(shí)現(xiàn)補(bǔ)能。其中,充電模式主要包括交流慢充、直流快充和無(wú)線充電。公司主要產(chǎn)品為15KW、20KW、30KW和40KW充電模塊,主要應(yīng)用于直流充電樁、充電柜等新能源汽車直流充電設(shè)備,對(duì)應(yīng)充電模式中的直流快充和換電模式。
①充電模式
充電模式下,新能源汽車主要通過(guò)充電樁充電完成補(bǔ)能。按照不同的充電技術(shù)分類,充電模式可分為交流充電和直流充電。通常情況下,二者主要差異如下:
交流充電又稱“慢充”,即充電樁輸入電動(dòng)汽車交流電,由電動(dòng)汽車通過(guò)車載充電機(jī)(OBC)將電網(wǎng)的交流電進(jìn)行變壓和整流,轉(zhuǎn)換為直流電后對(duì)動(dòng)力電池充電。與直流充電相比,交流充電受車載充電機(jī)(OBC)功率限制,一般功率小、充電慢。交流充電樁在充電過(guò)程中起到配電和計(jì)費(fèi)的作用,對(duì)電網(wǎng)改造要求低,結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單,技術(shù)門檻相對(duì)較低,易于安裝且成本較低,適用于居民社區(qū)、公共停車場(chǎng)、購(gòu)物中心等應(yīng)用場(chǎng)景。
直流充電又稱“快充”,即將電網(wǎng)輸入的交流電通過(guò)直流充電樁內(nèi)置的充電模塊變壓整流為直流電,再通過(guò)充電槍輸入給電動(dòng)汽車內(nèi)部的動(dòng)力電池。與交流充電相比,直流充電一般具有功率高、充電快的特點(diǎn),技術(shù)和設(shè)備與交流充電相比更為復(fù)雜,直流充電樁的制造成本和安裝成本也較高,更適用于對(duì)充電速率要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景,如公交、出租車、物流車、重卡等運(yùn)營(yíng)車輛的集中場(chǎng)所,以及充電站、高速公路服務(wù)區(qū)等公共服務(wù)場(chǎng)所。未來(lái),隨著如小直流充電樁等直流充電設(shè)備的發(fā)展,直流充電的應(yīng)用場(chǎng)景有望更好地拓寬至居民社區(qū)、購(gòu)物中心等場(chǎng)所。
一個(gè)完整的直流充電樁主要包括充電系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)等,其輸入端與交流電網(wǎng)直接連接,輸出端裝有充電插頭用于為新能源汽車充電。隨著新能源汽車的快速發(fā)展,直流充電設(shè)備作為新能源汽車基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分,越來(lái)越受到包括中國(guó)大陸在內(nèi)的多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的重視,市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)。
②換電模式
換電模式是新能源汽車的一種重要補(bǔ)能方式,即通過(guò)換電站將新能源汽車處于虧電狀態(tài)的動(dòng)力電池快速更換為電量飽和的電池,并將虧電電池重新存儲(chǔ)到換電站中進(jìn)行集中充電與管理。
實(shí)現(xiàn)新能源汽車換電主要涉及換電站、車載換電系統(tǒng)和信息交互平臺(tái)。三大系統(tǒng)中,換電站是動(dòng)力電池的轉(zhuǎn)運(yùn)中心,承擔(dān)動(dòng)力電池集中存儲(chǔ)、充電和狀態(tài)監(jiān)控等一系列功能,通常配有換電、充電、配電、溫控、視覺(jué)識(shí)別、監(jiān)控和消防等設(shè)備。其中,充電設(shè)備的作用是將虧電電池進(jìn)行充電,以備循環(huán)使用,主要包括充電柜、充電架、充電箱等直流充電設(shè)備。
(2)新能源汽車充換電設(shè)備設(shè)施產(chǎn)業(yè)鏈
新能源汽車充換電設(shè)備設(shè)施行業(yè)是新能源汽車行業(yè)配套產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。新能源汽車充換電設(shè)備設(shè)施產(chǎn)業(yè)鏈上游是設(shè)備零部件,主要包括充電模塊、繼電器、接觸器、監(jiān)控計(jì)量設(shè)備、充電槍、充電線纜、主控制器、通信模塊及其他零部件。
其中,充電模塊應(yīng)用于直流充電設(shè)備,是直流充電設(shè)備的核心部件,市場(chǎng)參與者主要包括華為、中興、英可瑞、盛弘股份、通合科技、優(yōu)優(yōu)綠能、深圳英飛源技術(shù)有限公司、深圳市永聯(lián)科技股份有限公司等企業(yè)。
中游企業(yè)為充電樁及其他充電設(shè)備生產(chǎn)商,包括直流充電設(shè)備生產(chǎn)商和交流充電設(shè)備生產(chǎn)商,主要參與者包括ABB、BTCPOWER、Daeyoung、萬(wàn)幫數(shù)字、盛弘股份、玖行能源、科陸電子、中恒電氣、科士達(dá)、萬(wàn)馬股份等企業(yè)。
下游企業(yè)為運(yùn)營(yíng)服務(wù)商及終端客戶,包括換電站、充電站、新能源汽車廠商及配套運(yùn)營(yíng)服務(wù)商。新能源汽車充換電設(shè)備設(shè)施產(chǎn)業(yè)鏈下游參與者包括萬(wàn)幫數(shù)字、特銳德、國(guó)家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、奧動(dòng)新能源、杭州伯坦、蔚來(lái)、特斯拉、比亞迪、上汽集團(tuán)、金龍客車等企業(yè)。
新能源汽車及充換電設(shè)備設(shè)施行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r
(1)行業(yè)規(guī)模
①全球新能源汽車及充電樁行業(yè)規(guī)模
A、新能源汽車
據(jù)Marklines數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),自2016年以來(lái),全球新能源汽車銷量保持波動(dòng)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),從2016年的69.89萬(wàn)輛增長(zhǎng)至2022年的1,051.20萬(wàn)輛,年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)57.11%。
2019年,受單邊主義和保護(hù)主義抬頭、全球貿(mào)易摩擦頻發(fā)影響,全球宏觀經(jīng)濟(jì)表現(xiàn)疲軟,在此背景下,全球新能源汽車銷量增長(zhǎng)率僅為8.02%;2020年,受全球宏觀經(jīng)濟(jì)波動(dòng)影響,全球供應(yīng)鏈?zhǔn)艿揭欢_擊,但隨著各國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)政策的出臺(tái)與落地,全球新能源汽車銷量達(dá)到289.00萬(wàn)輛,逆勢(shì)增長(zhǎng)44.33%;2021年,全球宏觀經(jīng)濟(jì)表現(xiàn)有所恢復(fù),各大車企紛紛擴(kuò)大在新能源汽車領(lǐng)域的布局,終端消費(fèi)者對(duì)新能源汽車的接受程度也不斷提高,全球新能源汽車銷量實(shí)現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng),銷量高達(dá)638.86萬(wàn)輛,增幅達(dá)到121.06%;2022年,全球新能源汽車銷量繼續(xù)快速增長(zhǎng),銷量達(dá)到1,051.20萬(wàn)輛,首次突破一千萬(wàn)輛,增幅達(dá)到64.54%。
根據(jù)國(guó)際能源署(IEA)在2021年5月發(fā)布的《NetZeroby2050》報(bào)告中預(yù)測(cè),到2030年,全球新能源汽車銷量將達(dá)到5,600萬(wàn)輛;根據(jù)其2023年4月發(fā)布的《GlobalEVOutlook2023》報(bào)告中基于全球各國(guó)既定政策目標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè),到2030年,全球新能源汽車保有量將達(dá)到2.44億輛。
B、充電樁
隨著全球新能源汽車市場(chǎng)的快速發(fā)展,銷量迅速增長(zhǎng),新能源汽車的補(bǔ)能需求也不斷擴(kuò)大。完善充電基礎(chǔ)設(shè)施有助于緩解消費(fèi)者對(duì)新能源汽車的里程焦慮,支持?jǐn)U大新能源汽車消費(fèi)。目前,公共充電樁是新能源汽車的主流補(bǔ)能設(shè)備之一,在全球下游市場(chǎng)需求迅速增長(zhǎng)以及各國(guó)政策扶持的雙輪驅(qū)動(dòng)下,全球公共充電樁保有量呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。
根據(jù)國(guó)際能源署(IEA)的數(shù)據(jù)顯示,2016年至2022年,全球公共充電樁建設(shè)規(guī)模持續(xù)上升,公共快充充電樁數(shù)量由2016年末的7.20萬(wàn)臺(tái)增長(zhǎng)至2022年末的89.63萬(wàn)臺(tái),年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)52.24%;公共慢充充電樁數(shù)量由2016年末的23.69萬(wàn)臺(tái)增長(zhǎng)至2022年末的178.28萬(wàn)臺(tái),年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)39.99%。公共充電樁數(shù)量的增長(zhǎng)為新能源汽車提供了更好的續(xù)航保障,同時(shí)也促進(jìn)無(wú)法獲得私人充電樁的消費(fèi)者購(gòu)買新能源汽車。
國(guó)際能源署(IEA)發(fā)布的《GlobalEVOutlook2023》報(bào)告中基于既定政策進(jìn)行了預(yù)測(cè),預(yù)計(jì)到2025年,全球公共充電樁數(shù)量將達(dá)到670.00萬(wàn)臺(tái),其中公共快充充電樁數(shù)量達(dá)240.00萬(wàn)臺(tái),公共慢充充電樁數(shù)量達(dá)430.00萬(wàn)臺(tái);預(yù)計(jì)到2030年,全球公共充電樁數(shù)量將達(dá)到1,270.00萬(wàn)臺(tái),其中公共快充充電樁數(shù)量達(dá)480.00萬(wàn)臺(tái),公共慢充充電樁數(shù)量達(dá)790.00萬(wàn)臺(tái)。
②中國(guó)大陸新能源汽車及充電樁、換電站行業(yè)規(guī)模
A、新能源汽車
基于對(duì)能源安全和環(huán)境保護(hù)的考慮,同時(shí)為推動(dòng)我國(guó)從汽車大國(guó)邁向汽車強(qiáng)國(guó),實(shí)現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型和升級(jí),我國(guó)政府積極推動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在產(chǎn)業(yè)政策扶持下,中國(guó)大陸新能源汽車年度銷量、保有量保持持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),年度銷量從2016年的30.17萬(wàn)輛增加至2022年的654.78萬(wàn)輛,年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)67.01%;保有量從2016年末的91萬(wàn)輛增加至2022年末的1,310萬(wàn)輛,年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)55.97%。2020年,受宏觀經(jīng)濟(jì)波動(dòng)影響,新能源汽車企業(yè)的生產(chǎn)與銷售均受到較大沖擊,新能源汽車銷量、保有量增速有所放緩;2021年,宏觀經(jīng)濟(jì)表現(xiàn)有所恢復(fù),新能源汽車銷量、保有量恢復(fù)高速增長(zhǎng);2022年,俄烏戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)、國(guó)際油價(jià)飆升助推包括我國(guó)在內(nèi)的全球新能源汽車市場(chǎng)保持迅猛發(fā)展。
根據(jù)2020年10月國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》中提出的發(fā)展愿景,2025年,我國(guó)新能源汽車新車銷售量達(dá)到汽車新車銷售總量的20%左右;2035年,純電動(dòng)汽車成為新銷售車輛的主流,公共領(lǐng)域用車全面電動(dòng)化。
B、充電樁
我國(guó)充電樁行業(yè)萌芽于21世紀(jì)初,并在2011年至2014年得到初步發(fā)展,此時(shí)參與者以國(guó)家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)等國(guó)企為主,且服務(wù)對(duì)象多為公共汽車或政府內(nèi)部用車,市場(chǎng)規(guī)模較小;2014年11月,財(cái)政部、科技部、工信息、發(fā)改委聯(lián)合出臺(tái)了《關(guān)于新能源汽車充電設(shè)施建設(shè)獎(jiǎng)勵(lì)的通知》,將新能源汽車推廣數(shù)量與中央政府對(duì)地方政府的充電設(shè)施補(bǔ)貼掛鉤,各地方政府也紛紛出臺(tái)相應(yīng)政策,將補(bǔ)貼政策落實(shí)至充電設(shè)施建設(shè)者。
在政策的推動(dòng)下,萬(wàn)幫數(shù)字、特銳德等民營(yíng)資本紛紛加入充電樁建設(shè)和運(yùn)營(yíng)市場(chǎng);2015年,發(fā)改委、工信部等部門出臺(tái)的《電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南(2015-2020年)》中提出,到2020年車樁比達(dá)到1:1的發(fā)展目標(biāo)。
在新能源汽車銷量、保有量持續(xù)增加以及國(guó)家政策扶持的背景下,我國(guó)充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)入高速發(fā)展階段。根據(jù)充電聯(lián)盟的數(shù)據(jù)顯示,中國(guó)大陸充電樁保有量從2017年末的44.57萬(wàn)臺(tái)增長(zhǎng)至2022年末的520.96萬(wàn)臺(tái),年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)63.51%;其中公共直流充電樁從2018年末的10.94萬(wàn)臺(tái)增長(zhǎng)至2022年末的76.10萬(wàn)臺(tái),公共交流充電樁從2018年末的18.93萬(wàn)臺(tái)增長(zhǎng)至2022年末的103.60萬(wàn)臺(tái),均實(shí)現(xiàn)大幅增長(zhǎng)。
C、換電站
在過(guò)往的十年間,受換電站建設(shè)成本高、電池標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、企業(yè)間技術(shù)封閉、行業(yè)缺乏適合的商業(yè)模式、各方利益難以均衡等因素影響,我國(guó)新能源汽車換電產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為緩慢。隨著我國(guó)換電技術(shù)不斷發(fā)展,商業(yè)模式逐漸成型,加上充電設(shè)施分布不均、利用率低、現(xiàn)階段充電時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)、車輛續(xù)航里程短等問(wèn)題的凸顯,換電模式重新引起各方重視。
為推動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展、緩解新能源汽車補(bǔ)能環(huán)節(jié)中的諸多矛盾,國(guó)家各部委開(kāi)始頻繁出臺(tái)新能源汽車換電產(chǎn)業(yè)的扶持政策,核心關(guān)注點(diǎn)主要集中在推廣換電模式應(yīng)用、鼓勵(lì)車電分離商業(yè)模式、支持換電站建設(shè)、研究制定換電領(lǐng)域國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等方面,我國(guó)換電產(chǎn)業(yè)迎來(lái)重大發(fā)展機(jī)遇。2021年11月1日,國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)管總局于4月份批準(zhǔn)發(fā)布的《電動(dòng)汽車換電安全要求》(GB/T40032-2021)正式實(shí)施,這是在我國(guó)在換電行業(yè)制訂的第一個(gè)基本通用性國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),包括安全要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則等內(nèi)容,將有助于提升使用換電技術(shù)的新能源汽車在機(jī)械強(qiáng)度、電氣安全、環(huán)境適應(yīng)性等方面的標(biāo)準(zhǔn),引導(dǎo)新能源汽車企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)。
2022年3月18日,工信部發(fā)布的《2022年汽車標(biāo)準(zhǔn)化工作要點(diǎn)》提出,要推進(jìn)純電動(dòng)汽車車載換電系統(tǒng)、換電通用平臺(tái)、換電電池包等標(biāo)準(zhǔn)制定,進(jìn)一步推動(dòng)了換電標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程。根據(jù)充電聯(lián)盟數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),中國(guó)大陸換電站保有量從2015年末的10座增長(zhǎng)至2022年末的1,973座,其中2022年增長(zhǎng)率高達(dá)52.00%。在國(guó)家政策支持及各廠商積極布局換電站的背景下,預(yù)計(jì)中國(guó)大陸換電站數(shù)量將保持較高增長(zhǎng)速度。
③充電模塊市場(chǎng)規(guī)模
作為新能源汽車直流充電設(shè)備的核心部件,充電模塊將直接受益于新能源汽車及充換電設(shè)備設(shè)施行業(yè)的發(fā)展。
目前,充電模塊的主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)樾履茉雌囍绷鞒潆姌叮绷鞒潆姌妒袌?chǎng)規(guī)模的增長(zhǎng)直接帶動(dòng)充電模塊市場(chǎng)規(guī)模的增長(zhǎng),也推動(dòng)充電模塊產(chǎn)品和技術(shù)的升級(jí)。一方面,充電模塊在直流充電樁中起到將交流電網(wǎng)中的交流電轉(zhuǎn)換為可為動(dòng)力電池充電的直流電的作用,是直流充電樁實(shí)現(xiàn)其功能的核心部件,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)充電模塊成本占據(jù)整個(gè)直流充電樁成本的45%至55%左右,隨著直流充電樁整體市場(chǎng)的快速增長(zhǎng),充電模塊將迎來(lái)廣闊的市場(chǎng)增量空間;另一方面,應(yīng)新能源汽車?yán)m(xù)航里程提升和快速充電的要求,為解決新能源汽車的大規(guī)模應(yīng)用所面臨的充電難、充電慢問(wèn)題,大功率直流充電樁已成為剛性需求,進(jìn)而對(duì)充電模塊產(chǎn)品提出了更高的技術(shù)要求,迫使充電模塊廠商在材料、工藝、技術(shù)等方面進(jìn)行不斷調(diào)整,推動(dòng)充電模塊產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)和產(chǎn)品迭代。
總體上看,充電模塊的市場(chǎng)空間與直流充電設(shè)備的市場(chǎng)空間呈正相關(guān)關(guān)系,而直流充電樁的市場(chǎng)空間與新能源汽車保有量又呈正相關(guān)關(guān)系。自2020年10月國(guó)務(wù)院辦公廳頒布《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》以來(lái),中央及地方各級(jí)政府鼓勵(lì)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策密集出臺(tái),新能源汽車保有量迎來(lái)快速增長(zhǎng)。
根據(jù)公安部數(shù)據(jù)顯示,中國(guó)大陸新能源汽車保有量從2020年末的492.00萬(wàn)輛增加至2022年末的1,310.00萬(wàn)輛,年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到63.17%。隨著新能源汽車滲透率的提高,預(yù)計(jì)未來(lái)新能源汽車保有量增速將有所放緩,因此自2023年至2025年,增長(zhǎng)率分別按55%、45%、35%估計(jì),預(yù)計(jì)至2025年,中國(guó)大陸新能源汽車保有量將達(dá)到3,974.70萬(wàn)輛。在直流充電樁保有量方面,目前中國(guó)大陸直流充電樁以公共直流充電樁為主,公共直流充電樁保有量是直流充電樁保有量的主要來(lái)源。
根據(jù)充電聯(lián)盟公布數(shù)據(jù)計(jì)算顯示,中國(guó)大陸新能源汽車車樁比從2020年末的2.93:1下降至2022年末的2.51:1,年均復(fù)合增長(zhǎng)率為-7.44%,按照-7%的年均復(fù)合增長(zhǎng)率估計(jì),2025年車樁比將下降至2.02:1,結(jié)合新能源汽車保有量預(yù)測(cè)數(shù)據(jù),預(yù)計(jì)至2025年,中國(guó)大陸充電樁保有量將達(dá)到1,968.71萬(wàn)臺(tái)。2022年末中國(guó)大陸公共充電樁保有量占充電樁保有總量的比例為34.50%,按照35%的占比估計(jì),預(yù)計(jì)至2025年,中國(guó)大陸公共充電樁保有量將達(dá)到689.05萬(wàn)臺(tái)。
2022年末中國(guó)大陸公共直流充電樁占公共充電樁的比例為42.35%,隨著新能源汽車快速充電需求的增加與充電設(shè)備技術(shù)的發(fā)展,直流充電樁未來(lái)占比有望提高。若按2022年末的占比保守估計(jì),預(yù)計(jì)至2025年,中國(guó)大陸公共直流充電樁保有量將達(dá)到291.81萬(wàn)臺(tái)。
為滿足新能源汽車快速補(bǔ)能的需求,我國(guó)直流充電樁的功率不斷提高,根據(jù)工信部裝備工業(yè)發(fā)展中心發(fā)布的《中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展年報(bào)(2021)》中的數(shù)據(jù)顯示,中國(guó)大陸直流充電樁平均功率從2016年的70KW提升至2020年的131KW,年均復(fù)合增長(zhǎng)率為16.96%。按照5%的年均復(fù)合增長(zhǎng)率估計(jì),預(yù)計(jì)至2025年,中國(guó)大陸公共直流充電樁平均功率將達(dá)到167.19KW。
結(jié)合上述預(yù)測(cè)數(shù)據(jù),預(yù)計(jì)2021年至2025年,中國(guó)大陸充電模塊市場(chǎng)保有量情況如下:
由上表,預(yù)計(jì)至2025年,中國(guó)大陸充電模塊市場(chǎng)保有量將達(dá)到4,878.81億瓦。目前,中國(guó)大陸新能源汽車及充換電設(shè)備設(shè)施市場(chǎng)規(guī)模占全球市場(chǎng)規(guī)模較大比例,但隨著全球其他區(qū)域新能源汽車市場(chǎng)增長(zhǎng)、車樁比不斷改善,預(yù)計(jì)全球其他區(qū)域充電模塊市場(chǎng)規(guī)模將呈現(xiàn)較大增長(zhǎng)潛力。
(2)區(qū)域分布
①全球新能源汽車及充電樁的區(qū)域分布
能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化和環(huán)境保護(hù)是全球范圍內(nèi)的關(guān)注要點(diǎn),大力發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)成為眾多國(guó)家和地區(qū)的戰(zhàn)略舉措。
目前,中國(guó)大陸、歐洲和美國(guó)是全球新能源汽車產(chǎn)業(yè)的主要市場(chǎng)。中國(guó)大陸方面,盡管政府對(duì)新能源汽車行業(yè)實(shí)施財(cái)政補(bǔ)貼退坡政策,但市場(chǎng)規(guī)模仍快速增長(zhǎng),占全球新能源汽車銷量的比例從2020年的41.54%增長(zhǎng)至2022年的62.29%,反映了中國(guó)大陸新能源汽車市場(chǎng)成功從政策驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槭袌?chǎng)驅(qū)動(dòng)。
歐洲方面,在主要國(guó)家加嚴(yán)排放限制、加大新能源汽車財(cái)稅優(yōu)惠、加速產(chǎn)業(yè)布局等舉措下,歐洲區(qū)域新能源汽車市場(chǎng)呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),成為全球新能源汽車市場(chǎng)重要的增長(zhǎng)動(dòng)力。2019年12月,歐盟委員會(huì)公布《TheEuropeanGreenDeal》,表明將通過(guò)立法等方式促使歐盟地區(qū)在2050年前實(shí)現(xiàn)碳中和。在政策的推動(dòng)下,歐洲區(qū)域新能源汽車銷量在2020年首次超越中國(guó)大陸,占全球新能源汽車銷量的比例達(dá)到43.68%。
美國(guó)方面,相比中國(guó)大陸和歐洲,其新能源汽車市場(chǎng)發(fā)展較為緩慢,銷量增速低于全球平均水平,占全球新能源汽車銷量的比例由2016年的22.98%降至2022年的9.53%,但隨著美國(guó)政府在2021年推出多項(xiàng)鼓勵(lì)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策,美國(guó)未來(lái)有望重新成為全球新能源汽車市場(chǎng)發(fā)展的重要?jiǎng)恿Α?/p>
與全球新能源汽車市場(chǎng)格局相同,全球充電樁市場(chǎng)也以中國(guó)大陸、歐洲和美國(guó)為主。中國(guó)大陸方面,在“十三五”期間,充電基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展,產(chǎn)業(yè)生態(tài)穩(wěn)步形成,建成了全球數(shù)量最多的公共充電樁,其中,中國(guó)大陸公共快充充電樁保有量在全球中的占比由2016年末的73.33%上升至2021年末的82.60%,公共慢充充電樁中國(guó)保有量占比由2016年末的33.59%上升至2021年末的56.04%,均不斷提升。
歐洲方面,作為全球第二大新能源汽車市場(chǎng),公共充電樁數(shù)量?jī)H次于中國(guó)大陸,歐盟委員會(huì)在其“Fitfor55”環(huán)保減排一攬子計(jì)劃中提出,各成員國(guó)要實(shí)現(xiàn)主要道路每隔60公里就有1座新能源汽車充電站,為歐洲區(qū)域的充電站建設(shè)設(shè)立了明確的目標(biāo)。
美國(guó)方面,其公共充電樁保有量占全球公共充電樁保有量的比例逐年下降,為推動(dòng)新能源汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展,2021年12月,美國(guó)拜登政府在其發(fā)布的《FACTSHEET:TheBiden-HarrisElectricVehicleChargingActionPlan》中提出,將為各州提供50億美元的撥款用于建設(shè)完善的充電基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò),目標(biāo)建成500,000個(gè)充電樁,該政策的實(shí)施預(yù)計(jì)將極大促進(jìn)美國(guó)公共充電樁保有量的增長(zhǎng)。
②中國(guó)大陸新能源汽車及充電樁、換電站的區(qū)域分布
在我國(guó),新能源汽車的區(qū)域分布主要受地方政策、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等因素影響。根據(jù)2022年中國(guó)大陸新能源汽車上險(xiǎn)數(shù)區(qū)域分布數(shù)據(jù)顯示,中國(guó)大陸新能源汽車市場(chǎng)主要集中在廣東、浙江、江蘇、山東、上海等經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū),上述地區(qū)有著較為密集的產(chǎn)業(yè)扶持政策、較為完善的產(chǎn)業(yè)鏈和充電基礎(chǔ)設(shè)施,有助于新能源汽車更好地推廣。
在充電樁區(qū)域分布方面,據(jù)充電聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示,截至2022年末,中國(guó)大陸公共充電樁保有量排名前十的區(qū)域?yàn)閺V東、江蘇、浙江、上海、北京、湖北、山東、安徽、河南、福建,合計(jì)占比達(dá)71.29%,反映出目前中國(guó)大陸的公共充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)主要集中在經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)。一方面,經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)普遍存在對(duì)傳統(tǒng)燃油汽車的限牌限購(gòu)政策和對(duì)新能源汽車購(gòu)置的鼓勵(lì)政策,新能源汽車普及程度較高;另一方面,經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)普遍推廣綠色公交,新能源公共交通普及程度也較高。因此,較高的新能源汽車普及程度帶動(dòng)了更大的充電需求,與此同時(shí),新能源出租車、物流車等新能源專用車的推廣對(duì)于充電樁利用率的提升提供了一定保證,從而提高充電樁運(yùn)營(yíng)企業(yè)的建樁積極性。
在換電站區(qū)域分布方面,據(jù)充電聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示,截至2022年末,全國(guó)共有換電站1,973座,其中北京以289座居首,廣東、浙江、江蘇、上海、吉林、山東、四川、湖北、河北分列第2至10位,前十地區(qū)合計(jì)占比達(dá)73.80%,與公共充電樁區(qū)域分布相同,換電站主要分布在新能源汽車推廣程度較高的經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)。
行業(yè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
(1)新能源汽車對(duì)傳統(tǒng)燃油汽車的替代趨勢(shì)
近年來(lái),全球多個(gè)國(guó)家和地區(qū)將發(fā)展新能源汽車作為應(yīng)對(duì)氣候變化、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的重要戰(zhàn)略舉措,紛紛從戰(zhàn)略規(guī)劃、科技創(chuàng)新、推廣應(yīng)用等方面推動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展,陸續(xù)制定了新能源汽車替代傳統(tǒng)燃油汽車的戰(zhàn)略規(guī)劃,具體如下:
根據(jù)國(guó)際能源署(IEA)發(fā)布的《GlobalEVOutlook2023》顯示,2022年全球新能源汽車滲透率達(dá)14%,是2019年的5.4倍;根據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示,中國(guó)大陸新能源汽車滲透率從2019年的4.70%增長(zhǎng)至2022年的25.60%,實(shí)現(xiàn)大幅增長(zhǎng)。未來(lái),隨著全球多個(gè)國(guó)家和地區(qū)相關(guān)政策的支持、配套基礎(chǔ)設(shè)施的完善及消費(fèi)者對(duì)新能源汽車接受程度的提高,新能源汽車滲透率仍有較大提升空間。
(2)新能源汽車充電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
為配合整車的銷售,部分新能源汽車整車廠商會(huì)選擇自建充電樁吸引消費(fèi)者。為提升消費(fèi)者充電體驗(yàn),縮減充電時(shí)間,新能源汽車整車廠商通常會(huì)為其消費(fèi)者提供大功率直流快充方案。功率為電流和電壓的乘積,因此,提高充電功率可以通過(guò)提高充電電流和提升充電電壓予以實(shí)現(xiàn)。
在電壓一定的情況下,提升充電電流能夠提高充電功率,但根據(jù)焦耳定律,充電電流的提升將大幅增加充電過(guò)程中的熱量釋放,進(jìn)而對(duì)充電設(shè)備的散熱性能提出較高要求。
以特斯拉大電流快充方案為例,其V3超充樁峰值工作電流超過(guò)600A,需要使用直徑更大的線纜及液冷充電槍,對(duì)散熱技術(shù)要求更高。
目前,充電設(shè)備散熱技術(shù)及方案逐步成熟,液冷充電樁、液冷充電槍等已開(kāi)始逐步應(yīng)用,超級(jí)充電樁有望得到進(jìn)一步推廣。
在電流一定的情況下,提升充電電壓能夠提高充電功率,且不會(huì)顯著增加充電過(guò)程中的熱量釋放;在充電功率一定的情況下,提升充電電壓可以大幅減小充電電流,顯著降低充電過(guò)程中的熱量釋放,因此,提升充電電壓成為了許多新能源汽車廠商的選擇。
由于目前廣泛使用的硅基功率半導(dǎo)體的耐壓能力限制,新能源汽車廠商普遍采用400V電壓平臺(tái)架構(gòu)。2019年保時(shí)捷推出的Taycan首次推出800V電壓平臺(tái)架構(gòu),充電功率最高可達(dá)350KW。
相較于400V電壓平臺(tái),800V電壓平臺(tái)工作電流更小,可以節(jié)省線束體積、降低線路內(nèi)阻損耗,提升功率密度和能量使用效率。2021年后,高壓快充方案受到越來(lái)越多新能源汽車廠商的青睞,現(xiàn)代、起亞、北汽、廣汽、小鵬等廠商相繼推出800V電壓平臺(tái),高壓快充成為新能源汽車廠商增加產(chǎn)品亮點(diǎn)的重要舉措。未來(lái),充電設(shè)備散熱技術(shù)的發(fā)展以及新能源汽車電壓平臺(tái)的提高,將會(huì)帶動(dòng)大電流、高電壓的大功率快充需求,從而推動(dòng)高壓大功率充電模塊需求的增加。
(3)充電樁行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)
①車樁比進(jìn)一步下降
車樁比是衡量充電樁建設(shè)程度的關(guān)鍵指標(biāo)。2015年,發(fā)改委、工信部等部委發(fā)布的《電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南(2015-2020年)》中提出了到2020年我國(guó)車樁比達(dá)到1:1的戰(zhàn)略目標(biāo)。截至2022年末,中國(guó)大陸新能源汽車保有量為1,310.00萬(wàn)輛,公共充電樁和私人充電樁合計(jì)保有量為520.91萬(wàn)臺(tái),車樁比從2017年末的3.43:1下降至2022年末的2.51:1,呈下降趨勢(shì),但距離政策目標(biāo)仍有較大差距。
為實(shí)現(xiàn)既定車樁比目標(biāo),且考慮到中長(zhǎng)期新能源汽車保有量的持續(xù)增長(zhǎng),預(yù)計(jì)未來(lái)充電樁保有量也將快速增長(zhǎng),可以預(yù)見(jiàn)以充電模塊為核心器件的大功率直流充電樁增長(zhǎng)潛力巨大。
②公私樁保有量占比趨于穩(wěn)定
從2018年末至2022年末,中國(guó)大陸公共充電樁保有量從299,752臺(tái)增加至1,797,488臺(tái),私人充電樁保有量從476,869臺(tái)增加至3,412,143臺(tái),在數(shù)量上均大幅增加。從比例上看,公共充電樁和私人充電樁的占比結(jié)構(gòu)總體維持在4:6左右。目前來(lái)看,公共充電樁和私人充電樁數(shù)量均呈較快增長(zhǎng)趨勢(shì),預(yù)計(jì)未來(lái)一段時(shí)間內(nèi),公私樁保有量占比仍將趨于穩(wěn)定。
③直流充電樁占比上升
直流充電樁是目前充電模塊最主要的下游應(yīng)用領(lǐng)域。直流充電樁樁體體積和占用面積較大,目前多數(shù)應(yīng)用于集中運(yùn)營(yíng)的充電站中,即主要應(yīng)用于公共充電領(lǐng)域。
縱觀2018年末至2022年末中國(guó)大陸公共充電樁中直流充電樁和交流充電樁的比例變化,公共直流充電樁樁占比從2018年末的36.62%上升至2022年末的42.35%,呈明顯上升的趨勢(shì)。
直流充電樁與交流充電樁相比功率較大,充電速度更快,但建設(shè)成本較高,占地面積較大,對(duì)電網(wǎng)供電能力要求較高,因此數(shù)量相對(duì)較少。但隨著用戶對(duì)快速充電需求的增加,提高新能源汽車充電速度將是行業(yè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì),預(yù)計(jì)未來(lái)直流充電樁占比有望進(jìn)一步提升。充電模塊作為直流充電樁的核心部件,未來(lái)也將迎來(lái)廣闊的市場(chǎng)空間。
④充電站運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)集中度較高,但呈降低趨勢(shì)
從運(yùn)營(yíng)端來(lái)看,充電樁運(yùn)營(yíng)具有顯著的規(guī)模效應(yīng),導(dǎo)致了較高的市場(chǎng)集中度。截至2022年末,在中國(guó)大陸充電站運(yùn)營(yíng)商中,所運(yùn)營(yíng)充電樁數(shù)量超過(guò)2萬(wàn)臺(tái)的共有14家,其中特來(lái)電、星星充電和云快充分別運(yùn)營(yíng)36.29萬(wàn)臺(tái)、34.28萬(wàn)臺(tái)和25.94萬(wàn)臺(tái),處于前三的市場(chǎng)地位。
整體上看,運(yùn)營(yíng)商運(yùn)營(yíng)充電樁數(shù)量占總量的86.31%。由于充電站建設(shè)和運(yùn)營(yíng)需要投入大量資金,回本周期長(zhǎng),其行業(yè)特性決定了企業(yè)需要具有資金優(yōu)勢(shì)、技術(shù)優(yōu)勢(shì)、資源優(yōu)勢(shì)、互聯(lián)網(wǎng)思維和服務(wù)意識(shí),具有較高的行業(yè)門檻,因此目前行業(yè)保持著較高的市場(chǎng)集中度。
雖然目前中國(guó)大陸公共充電樁運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)仍保持著較高的市場(chǎng)集中度,但隨著行業(yè)政策出臺(tái)及新能源汽車行業(yè)發(fā)展,市場(chǎng)各參與主體對(duì)建設(shè)和布局充電基礎(chǔ)設(shè)施的積極性有所提高,公共充電樁運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)集中度呈下降趨勢(shì)。2021年6月底、2022年12月底,前三大、前五大、前十大運(yùn)營(yíng)商公共充電樁數(shù)量占比分別從66.90%、79.13%和90.29%下降至53.69%、69.83%和86.31%。
(4)換電行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)
為滿足動(dòng)力電池的充電需求,換電站需要使用充電柜等直流充電設(shè)備,而充電模塊是直流充電設(shè)備必不可少的核心部件。目前,中國(guó)大陸換電站運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)主要由蔚來(lái)、奧動(dòng)新能源和杭州伯坦三家企業(yè)參與。根據(jù)充電聯(lián)盟數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),蔚來(lái)?yè)Q電站建設(shè)規(guī)模最大,截至2022年末,蔚來(lái)在國(guó)內(nèi)建成換電站1,300座,占比高達(dá)65.89%;奧動(dòng)新能源建成換電站565座,占比為28.64%;杭州伯坦建成換電站108座,占比為5.47%。
當(dāng)前,各運(yùn)營(yíng)商紛紛明確“十四五”期間的建站規(guī)劃。根據(jù)充電聯(lián)盟發(fā)布的《2021年度中國(guó)電動(dòng)汽車換電生態(tài)發(fā)展》數(shù)據(jù)顯示,奧動(dòng)新能源計(jì)劃至2025年在全國(guó)建成10,000座換電站;杭州伯坦計(jì)劃至2025年在全國(guó)建成換電站累計(jì)超過(guò)2,000座;協(xié)鑫能科計(jì)劃至2025年建成6,000座換電站,其中乘用車換電站建設(shè)目標(biāo)為3,600座。未來(lái),隨著國(guó)內(nèi)換電市場(chǎng)前景不斷明朗,行業(yè)內(nèi)企業(yè)將會(huì)更加積極布局、規(guī)劃換電站建設(shè),市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將逐漸加劇,國(guó)內(nèi)換電市場(chǎng)格局將迎來(lái)較大變革。
(5)充電模塊技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
在新能源汽車實(shí)現(xiàn)了高續(xù)航里程之后,充電難題將成為新能源汽車行業(yè)后續(xù)需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。目前,行業(yè)內(nèi)主要有三大類解決方案,第一類是以蔚來(lái)為代表的換電方案,第二類是以特斯拉為代表的大電流快充方案,第三類是以保時(shí)捷等為代表的高壓快充方案。三種方案均需要通過(guò)充電模塊對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行充電,這對(duì)充電模塊的性能提出了更高的要求。隨著功率等級(jí)的提升,充電模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度和電子元器件集成難度也隨之提高,在保證充電模塊能夠適配高電壓平臺(tái)的同時(shí)也要盡可能提高產(chǎn)品的功率密度和轉(zhuǎn)換效率,保證其安全性和可靠性,降低維護(hù)成本和迭代成本,并提升電能利用效率,減少電能損失。
①大功率、高效率、高功率密度、寬電壓范圍趨勢(shì)
A、大功率
充電模塊的功率是指單位時(shí)間內(nèi)模塊輸出的電能,充電模塊功率越大,單位時(shí)間內(nèi)輸出的電能越多。隨著新能源汽車的技術(shù)發(fā)展,動(dòng)力電池容量和充電倍率得到有效提升,為匹配快充需求,直流充電樁的輸出功率也朝著更大方向發(fā)展。
作為直流充電樁的核心部件,單個(gè)充電模塊的功率大小和充電模塊的數(shù)量直接決定了直流充電樁的功率大小。充電模塊的功率由早期的3KW、7.5KW、15KW,發(fā)展至目前以20KW和30KW為主的市場(chǎng)應(yīng)用格局,并有望向40KW甚至更高功率等級(jí)的應(yīng)用方向發(fā)展。
B、高效率
充電模塊的效率通常指轉(zhuǎn)換效率,即充電模塊的輸出功率和輸入功率的比值,體現(xiàn)充電模塊對(duì)電能的利用效率。充電模塊從電網(wǎng)獲取的電能在工作過(guò)程中會(huì)有不同程度的能量損耗,轉(zhuǎn)換效率越高,能量損耗則越低。具有高轉(zhuǎn)換效率的充電模塊為用戶節(jié)省了電費(fèi),節(jié)約了能源,是充電模塊綠色環(huán)保發(fā)展趨勢(shì)下的必然要求。
C、高功率密度
提高直流充電設(shè)備輸出功率主要通過(guò)增加充電模塊數(shù)量或提高單個(gè)充電模塊的功率,以提高直流充電設(shè)備總功率的方式實(shí)現(xiàn)。在充電樁體積一定的情況下,無(wú)法持續(xù)通過(guò)增加充電模塊數(shù)量以提升單樁功率,而提高單個(gè)充電模塊的功率密度是實(shí)現(xiàn)單樁功率提升的有效路徑。
D、寬電壓范圍
不同新能源汽車車型具備不同的充電電壓等級(jí),直流充電設(shè)備要想滿足新能源汽車充電需求,需要輸出相對(duì)應(yīng)的電壓,而直流充電設(shè)備的輸出電壓范圍取決于充電模塊的輸出電壓范圍。目前,新能源汽車根據(jù)帶電量不同選擇不同的充電電壓等級(jí),一般新能源小型代步車的充電電壓通常為48V、60V和72V;一般新能源乘用車的充電電壓范圍約為250V至450V;新能源大巴車、公交車等中大型車輛由于帶電量較大,其充電電壓范圍約為450V至700V;保時(shí)捷Taycan、小鵬G9等高壓車型充電電壓可達(dá)800V。
未來(lái),隨著對(duì)續(xù)航里程、充電速度要求的提高,部分新能源汽車電壓范圍有望升至1,000V。
2020年6月,國(guó)家電網(wǎng)聯(lián)合中電聯(lián)發(fā)布《電動(dòng)汽車ChaoJi傳導(dǎo)充電技術(shù)白皮書》,推動(dòng)ChaoJi充電標(biāo)準(zhǔn)的制定與發(fā)展,其中充電接口設(shè)計(jì)方案的最高電壓達(dá)1,500V,預(yù)示了高壓化的行業(yè)發(fā)展方向。
為了能夠覆蓋更多新能源汽車車型的充電電壓需求,實(shí)現(xiàn)單個(gè)充電樁可為多種新能源汽車車型提供充電服務(wù),充電模塊未來(lái)也將繼續(xù)往更寬輸出電壓范圍的方向發(fā)展。
②散熱模式不斷改進(jìn)
在散熱模式方面,目前行業(yè)內(nèi)的主流散熱模式為直通風(fēng)的風(fēng)冷模式,但由于充電樁長(zhǎng)期暴露于室外空間,室外較為惡劣的環(huán)境容易導(dǎo)致充電模塊發(fā)生故障。
為解決該問(wèn)題,行業(yè)內(nèi)主流生產(chǎn)商不斷改進(jìn)散熱模式,提高充電模塊的防護(hù)性,發(fā)展出獨(dú)立風(fēng)道散熱方式。通過(guò)優(yōu)化風(fēng)道設(shè)計(jì),將電子元器件設(shè)計(jì)在模塊上方密閉箱體中,散熱器放置在密閉箱體下側(cè),散熱器與密閉箱體四周進(jìn)行防水防塵設(shè)計(jì),發(fā)熱電子元器件集中貼在散熱器內(nèi)側(cè),風(fēng)扇僅對(duì)散熱器外側(cè)吹風(fēng)進(jìn)行散熱,使電子元器件免于粉塵污染和腐蝕,大大減少了產(chǎn)品故障率,提高了充電模塊的可靠性和使用壽命。
風(fēng)冷散熱模式采用高轉(zhuǎn)速風(fēng)扇強(qiáng)力排風(fēng),再加上充電樁的散熱風(fēng)扇,會(huì)產(chǎn)生較大噪音。為降低噪音,提高產(chǎn)品防護(hù)性,行業(yè)內(nèi)發(fā)展出液冷散熱模式。與風(fēng)冷充電模塊相比,液冷充電模塊系統(tǒng)內(nèi)部的發(fā)熱器件通過(guò)冷卻液與散熱器進(jìn)行熱交換,噪音更低。同時(shí),液冷充電模塊采用全封閉設(shè)計(jì),與灰塵、易燃易爆氣體等雜質(zhì)雜物無(wú)接觸,具有更高防護(hù)性,進(jìn)而提升使用效率和使用壽命。液冷散熱模式相比風(fēng)冷散熱模式具有低噪音、高防護(hù)性的優(yōu)點(diǎn),但目前成本較高,適用于對(duì)噪音和防護(hù)性要求較高的場(chǎng)景。未來(lái),隨著技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展,液冷散熱模式有望成為風(fēng)冷散熱模式的重要補(bǔ)充。
主要競(jìng)爭(zhēng)
(1)華為數(shù)字能源技術(shù)有限公司
華為數(shù)字能源技術(shù)有限公司(以下簡(jiǎn)稱“華為數(shù)字能源”)成立于2021年,是華為技術(shù)有限公司100%控股公司,主要面向企業(yè)/行業(yè)客戶提供清潔發(fā)電、交通電動(dòng)化、站點(diǎn)能源、數(shù)據(jù)中心能源、嵌入式電源等產(chǎn)品和解決方案,致力于將電力電子技術(shù)與數(shù)字技術(shù)相結(jié)合,為客戶提供高質(zhì)量、高效率、綠色、低碳的電力電子產(chǎn)品。
(2)中興新能源科技有限公司
中興新能源科技有限公司(以下簡(jiǎn)稱“中興新能源”)成立于2014年,是中興通訊股份有限公司100%控股公司,主要從事充電樁電源模塊業(yè)務(wù)與無(wú)線充電業(yè)務(wù)。
(3)英可瑞(300713.SZ)
深圳市英可瑞科技股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“英可瑞”)成立于2002年,于2017年在深圳證券交易所創(chuàng)業(yè)板上市。英可瑞專注于電力操作電源、電動(dòng)汽車充電電源、其它電源領(lǐng)域業(yè)務(wù)。其中,新能源汽車領(lǐng)域業(yè)務(wù)主要產(chǎn)品或服務(wù)包括電動(dòng)汽車充電電源模塊、電動(dòng)汽車充電監(jiān)控模塊、電動(dòng)汽車充電電源系統(tǒng)等。2021年,英可瑞新能源汽車領(lǐng)域營(yíng)業(yè)收入為16,824.71萬(wàn)元。
(4)盛弘股份(300693.SZ)
深圳市盛弘電氣股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“盛弘股份”)成立于2007年,于2017年在深圳證券交易所創(chuàng)業(yè)板上市。盛弘股份專注于工業(yè)配套電源、電動(dòng)汽車充換電服務(wù)、新能源電能變換設(shè)備、電池化成與檢測(cè)設(shè)備領(lǐng)域業(yè)務(wù)。其中,電動(dòng)汽車充換電領(lǐng)域業(yè)務(wù)主要產(chǎn)品或服務(wù)包括分體式及一體式充電設(shè)備、交流充電樁、恒功率充電模塊、充電站建設(shè)及運(yùn)營(yíng)管理服務(wù)等。2022年,盛弘股份電動(dòng)汽車充電設(shè)備領(lǐng)域營(yíng)業(yè)收入為42,588.86萬(wàn)元。
(5)通合科技(300491.SZ)
石家莊通合電子科技股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“通合科技”)成立于1998年,于2015年在深圳證券交易所創(chuàng)業(yè)板上市。通合科技專注于智能電網(wǎng)、新能源汽車、軍工裝備領(lǐng)域業(yè)務(wù)。其中,新能源汽車領(lǐng)域業(yè)務(wù)主要產(chǎn)品或服務(wù)包括充換電站充電模塊、充換電站充電電源系統(tǒng)(充電樁)解決方案、車載電源產(chǎn)品等。2021年,通合科技新能源汽車領(lǐng)域業(yè)務(wù)營(yíng)業(yè)收入為13,542.80萬(wàn)元。
(6)深圳英飛源技術(shù)有限公司
深圳英飛源技術(shù)有限公司(以下簡(jiǎn)稱“英飛源”)成立于2014年,是一家專業(yè)電能變換的高科技公司,以電力電子技術(shù)為核心,專注于數(shù)字控制的交流和直流的電能變換,產(chǎn)品包括電動(dòng)汽車充放電模塊、智能直流電源、充電系統(tǒng)解決方案、儲(chǔ)能系統(tǒng)解決方案。
(7)深圳市永聯(lián)科技股份有限公司深圳市永聯(lián)科技股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“永聯(lián)科技”)成立于2007年,專注于新能源汽車應(yīng)用領(lǐng)域、儲(chǔ)能及微電網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域、HVDC電源系統(tǒng)、電力操作電源系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)云平臺(tái)及投資。其中,新能源汽車應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品包括充電模塊電源、直流充電樁、交流充電樁、充電站解決方案、充電運(yùn)營(yíng)管理云平臺(tái)。
(8)深圳市優(yōu)優(yōu)綠能股份有限公司
深圳市優(yōu)優(yōu)綠能股份有限公司,成立于2015年,是全球領(lǐng)先的EV全場(chǎng)景直流快充解決方案和核心充電部件供應(yīng)商。目前公司擁有員工300多名,向全球500多家行業(yè)客戶提供產(chǎn)品及服務(wù)。公司自成立以來(lái),始終堅(jiān)持以市場(chǎng)為導(dǎo)向、以技術(shù)為核心的經(jīng)營(yíng)理念,深耕新能源汽車充換電領(lǐng)域,重視技術(shù)創(chuàng)新及研發(fā)投入,為全球充電站運(yùn)營(yíng)商、換電站運(yùn)營(yíng)商、新能源車企客戶、充電樁系統(tǒng)客戶以及換電站系統(tǒng)客戶等提供定制化產(chǎn)品及整體解決方案。
編輯:黃飛
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評(píng)論
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