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新基建时代的充电桩投资逻辑

发布时间: 2020-06-18 12:55:28   来源:第一汽车投研  作者:梁一功 冀晓楠

  全球电动汽车充电基础设施增长迅速,且中国占全球总量的一半。但是中国电动汽车桩车比仍处于较低水平,2019年桩车比仅为0.4,平均每10辆车仅有4个充电桩。预计中国未来电动汽车用电需求将与部分国家全国用电总和相当。2020年伊始,新基建将强力推动充电网络设施基础建设。

  充电桩产业结构

ST西轴配资  充电桩产业是电网、新能源汽车产业连接接口,是重要战略节点,产业包括充电桩基础设施新建、充电基础设施改造、充电站运营等方面。

  企业分布在电网运营、充电桩研制、充电桩运营、车载OBC制造、整车厂几大领域。产业链可划分为设备制造与应用运营两大板块,设备制造产业链由上游零部件、整机组装、充电站建设组成,延伸至充电设施运营。应用与运营部分要将主机厂、充电桩运营商、能源公司、地产客户、专用充电用户(公交、物流、机场、港口等)、电动车主与车队几方面的需求与利益融合,形成硬件+软件+服务的全国性充电网络,依靠创新性的商业模式,发挥充电网络的应用价值。

  

ST西轴配资  充电应用场景的特点、痛点与痒点集中表现在充电必须在车辆停止时进行,充电时间过长且充电效率相比加油效率过低,导致当前充电桩与停车场地“捆绑”现象明显。主要的充电场景可划分为公共充电、私人充电两类,其中公共充电包含通用性充电设施与特定区域充电设施,可覆盖高速公路、城市主要路段、酒店商超、专业车队等主要场景。

  充电桩关键技术路线

ST西轴配资  充电技术主要分为交流慢充电与直流大功率快充电技术两条路线。交流慢充电技术是低成本高安全性的解决方案,因功率受限充电时间较长,一般给电动车充满电需要6-8个小时,适用居民区夜间充电、办公区、酒店停车充电,特点是可长时间停车。交流慢充低成本特性源自于充电功率低,关键节点是车载充电机,交流转直流电量上限受车载环境制约,不需要过大的交流充电桩,可在销售环节随车附送。

  直流快充电技术是将交直变换模块移至充电桩,功率设计不受空间限制,力争大幅度降低停车充电时间。目前主流充电桩功率在60kW左右,随车附送充电桩在向直流快充演变,进一步发展方向是超级快充技术,国内规划功率在500kW左右。

ST西轴配资  充电整体技术路线将从交直并用向大功率直流技术演进,技术演进核心驱动因素是由于电动汽车自身携带电量越来越高,单车从40度电提升至50-80度电,未来预计升至100-120度电,按20度电/100公里计算,交流7kW充电效率较低;车内采用更高功率车载充电机的成本过高,技术难度较大。

  充电技术涉及主要的接口标准方面,各主要经济实体(美、中、欧、日)均制定相关标准,最主要全面的是欧洲标准,包括统一规范标准、交流硬件接口标准、直流和combo硬件接口标准;美国标准相比欧标原则上保持一致,在控制引导电路设计上有区别;日本标准自成一系,接口与其他国家不相符;中国标准结合了欧洲与美国的标准,保证了自身标准独立性同时兼顾技术可行性。

  另外无线充电技术已完成初期探索阶段,正逐步进入应用阶段,但技术场景有一定局限性,功率较低,安全性较差,成本较大。主流功率7kW,在研11kW左右,用电耦合效率较低,设计效率85%以上。对消费者而言,更安全更高功率更低成本是核心诉求,无线充电与此需求距离较远,世界范围内有多家公司在研,但未真正实现量产。

  未来的重点技术路线是高功率快充方案,主流电动汽车带电量会飞速提升,提升充电功率是必然趋势。目前快充桩功率集中在120kW,下阶段目标350kW,未来规划500kW以上,但电动汽车自身的平台电压较低,高功率引发大电流,铜线口径较大,兼顾需要考虑液冷方案,多枪头同时充电,提高了综合充电成本,且具备一定安全隐患。高功率快充会将充电时间大大缩短,逼近加油体验。

  充电产业上游壁垒集中体现在功率半导体

ST西轴配资  上游最核心是功率半导体产业现状与破局机会,电力电子器件是实现开关过程。功率半导体方案是影响充电桩方案的主要因素,连带影响汽车内OBC模块、电池管理单元,是强关联性影响。

  IGBT功率半导体结构是在硅基基础上进行多种元素掺杂后形成复杂PN结的一种开关系统,IGBT使此类开关结构呈现相对优良的电压电流特性,能够高效传递能量。目前功率逆变器中大量使用IGBT作为核心电力电子器件,IGBT芯片的设计、研发、生产与制造成为充电领域上游的基础产业。全球功率半导体产业被巨头垄断,前五大厂商为英飞凌、意法、博世、德州仪器、恩智浦占据市场60%以上份额。国产化方面,中车与比亚迪的功率器件则主要在工业设备、高铁中有所应用。

  第三代功率半导体或有自主化破局机会。SiC本身的性能远高于Si,因此用传统的MOSFET工艺制作SiC的MOSFET开关器件在性能上即可以完全替代Si基的IGBT,且中国SiC产业相较西方仅落后5至10年,现阶段充分重视并发挥SiC作为第三代功率半导体的优势,可以快速把控住关键元器件的上游,实现真正核心自主。

  充电桩运营模式

  充电设施网络将融合传统电网运营、互联网模式、toB/toC模式于一体,形成充电桩+商品零售+服务消费、充电APP+云服务+远程智能管理、整车厂商+设备制造商+运营商+用户三种商业模式,我国主要采用“整车厂商+设备制造商+运营商+用户”的模式进行经营,更趋于完整链条,整合资源较多,难度较大,服务更全面。

  随着充电容量越来越高、车辆越来越多,层级网络结构能满足不同层面客户需求,层级结构也与供电网络本身有关。一级充换电站可设置在交通枢纽、高速公路、公共设施、城市干道,提供乘用车应急充电、公交出租服务、车辆维护服务服务;二级直流充电桩(群)建设于公共设施、公共停车场、城市干道处,提供乘用车中快速充电与其他增值服务;三级交流充电桩(群)集中在自由停车场位、集体用户、住宅小区,可实现乘用车常规充电与增值服务。

  根据中国充电联盟的数据,充电桩设施全国保有总量处于持续攀升中,主要集中在长三角、广东福建、华东地区沿海省份,北京、上海等直辖市。全国性规模化运营已显头部集中效应,特来电、星星充电、国家电网充电桩保有量约占全国保有量的69%。对整车企业来说,随车建桩已是“整车标配”。

  基于新基建政策方向的投资逻辑

  综上可知,充电桩产业当前处在大规模建设阶段,符合国家新一轮“新基建”战略引导方向。充电技术交流慢充与直流快充共存,产品竞争与技术演进方向明确,对供电安全性与稳定性的要求始终不变。公用与私人场景使用充电桩呈现明显区分的模式。

ST西轴配资  从投资的角度,可重点关注拥有自我造血与渠道整合协同核心能力的企业。

ST西轴配资  具备一定的充电桩生产设计能力是其在行业内具备较强竞争力的基础,目前充电设备的制造销售在行业内可以普遍达到30%的毛利率,相较单纯的运营公司,充电设备制造公司不仅仅提供最核心的产品,而且具备更清晰的商业模式与更高的毛利率,同时在下一代充电技术发展领域占有先机。因此对于充电领域的投资标的,其是否具备合格的高质量充电设备研发生产能力是一个需要重点考察的方面。

ST西轴配资  充电企业的运营需要充分结合行业内各个关联要素并与之建立有效连接,才可现实地降低运营风险,提升企业核心价值。与充电企业直接建立连接的包括政府、电网、地产、基础建设、主机厂等,其提供的产品与服务必须满足各直接关联方的需求,并以满足需求带来营收。同时在第一关联方以外仍有需紧密配资开户 的第二层利益共同体,一定程度的穿透性考察也是必须的。

ST西轴配资  联网运营能力是充电运营企业的重要能力,目前充电运营企业总体经营状况为盈亏平衡,并非盈利重点领域,但是运营又是相关企业在充电领域所必须涉及的环节,如果没有运营能力,下游被其它客户完全把控,自身的行业话语权会被迅速剥夺,而没有硬件系统供应能力,又难以有足够的利润支撑早期运营的亏损,因此对于充电类企业而言,投资视野应锁定在即生产,又运营的企业,即有强大的行业话语权,又有稳健的盈利能力。

  本文节选自一汽资本研究中心《汽车充电基础设施产业投资路线图》研究报告,如需获取报告全文PPT,可关注“第一汽车投研”微信公众号+转发本文,截图发至微信号 “chenchener”。

  作者介绍:

  ■ 梁一功 一汽股权投资公司 投资部主管

  德国亚琛工业大学硕士,电力电子专业

ST西轴配资  先后就职于奥迪、PNP

  参与中国充电标准制定

  关注功率半导体与电力电子技术在汽车领域的应用、发展与投资机会

  ■ 冀晓楠 一汽资本研究中心 信息与感知首席研究员

ST西轴配资  德国莱布尼茨汉诺威大学硕士,信息与信号处理专业

  曾就职航空工业西安飞行自动控制研究所

ST西轴配资  关注电子信息技术在汽车领域的应用、发展与投资机会

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      关键词: 新基建,充电桩
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