绝缘栅

新基建之充电桩行业深度报告过去现在未

发布时间:2022/10/25 11:17:50   

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1、核心观点

1.1纵向分析:过去、现在和未来

在新能源汽车获得政策支持、市场拓展,而迎来飞速发展的时候,充电桩也进入新发展阶段,成为支撑汽车电动化的重要一环。充电桩建设相对于新能源汽车发展具有一定超前性,行业当前仍然处于技术、市场、盈利模式的变革期,风险和机遇并存。通过纵向和横向分析,我们认为充电桩具有极强的发展潜力。

从纵向分析角度,充电桩发展过去、现在、未来呈现截然不同的特征:

过去:政策刺激主导市场发展,导致快速过剩。由于早期充电桩市场规模较小,并且标准、产品不统一现象普遍,造成政策出台后阶段性规模快速增长,但需求端并未匹配,而且规划存在问题,导致行业快速过剩。而且发展模式较为单一,以重资产方式为主,数量众多且分散的厂家参与,造成了运营端盈利困难。

现在:新基建主导下进入高质量发展阶段。虽然行业仍然处于政策扶持阶段,但随着技术和市场的成熟,已经进入新的发展阶段。在商业模式上,已转变为与盈利匹配发展模式,如专注以运维服务为主的轻资产业务,剥离重资产业务,以及增加快充桩的比例等。充电桩已被明确为新基建重要方向之一,承载着国家电动化的重任,政策支持也逐渐由新能源车购置端转向充电桩建设及运营端。

未来:平台化及专业化运作迎接飞速增长市场。充电桩由于品牌众多、数量众多,资源合理配置成了影响行业发展最重要因素,高德地图、滴滴、国网e充电等提供平台,供充电桩企业接入,将逐步体现专业平台运营优势,促进效率提升。而运营商通过轻资产方式,专注于运维、服务,能够提升盈利能力、降低风险。随着新能源汽车保有量增加,尤其是长续航版本占比不断增加,对充电桩需求将稳步增长,平台化及专业化运作,将使充电桩行业进一步规范发展。

1.2横向分析:欧洲、美国充电桩发展启示

从横向分析角度,我国和欧洲、美国充电桩发展特点各不相同,欧美提供了非常好的发展经验。欧洲在充电桩高速公路覆盖、企业布局,走到了全球前列。

欧洲公共直流桩占主流,政策推进下建设正在加速。欧洲年初共有23.95万台公用桩,公共车桩比8:1,与我国相差不大,但直流桩占比仅12%,远低于我国40%的比重。在政策支持下,欧洲充电桩建设正在加速,年新建公共桩5.8万台,同比增长%。

在高速公路密集建设充电桩是欧洲促进新能源车普及的重要手段。目前欧洲高速公路平均建有充电桩33台/km,是国内国家电网经营区16台/km的两倍,而且在新能源车占比超过50%的挪威,甚至达到台/km,高速快充桩对于新能源车的普及起着至关重要的作用。

欧洲传统能源及车企已提前布局充电桩。由于对于能源转型的重视,欧洲传统能源企业很早就开始介入新能源领域,充电桩成为其重要新业务,道达尔、英国石油、壳牌均布局充电桩。车企亦重视到充电桩价值,宝马、福特、戴姆勒和大众于年合资成立充电运营商IONITY,目前在全欧洲已建成座充电站,采用CCS标准,可匹配欧洲大部分车型,网络化布局已显成效。

美国由于特斯拉的引领,电动车及快充技术处于全球领先地位,在充电桩领域,其发展同样有非常值得借鉴的经验。

美国私人桩比例相对较高,占比约80%。年底建成公共桩7.8万台,随着新能源车销量快速增长,美国公共车桩比也在逐步攀升,年已到达17.5:1。由于居民住宅类型的差异,美国私人桩配建比例较高(约为80%),年初美国私人充电桩占充电桩总量的比例超过86%,整体车桩比(公共桩+私人桩)仅为2.4:1。

特斯拉是车企自建自营充电桩的代表。截至Q1,特斯拉在全球建有台充电桩,累计电动车销量(ModelS/X/3)98.6万辆,车桩比58:1。特斯拉引领全球快充技术,已商业化超级充电桩V3能够实现kW的峰值功率,Model3长续航版只需5分钟即可满足连续行驶75英里(约km),未来短期内充电桩输出功率有望达kW。特斯拉已在我国建成充电站座,占其总量比例18%,且有座在建,合计座;建成超级充电桩6台,占其总量比例14.7%,主要分布在中东部城市,京津冀、长三角、珠三角分布密度较高。

ChargePoint是典型轻资产模式的专业充电桩运营商。作为美国充电桩运营商龙头企业,ChargePoint在美国的市占率超过75%,全球建有11.28万座充电站,计划到年完成万台充电桩建设。业务覆盖北美、欧洲、亚洲多个国家,业务模式主要由销售充电桩产品以及联网充电桩收取网络费、交易费、维护服务费构成,同时采取与车企合作的模式,覆盖海外市场,自身不持有充电桩资产。ChargePoint充电站可提供多种类型的充电端口,与大众、宝马等车企合作,开辟了充电桩运营企业可行之路。

1.3充电桩发展最重要几个问题

我们对充电桩行业发展模式及产业结构进行梳理,有针对性的提出以下四个影响行业脉搏的关键问题,并给予解答:

充电桩朝阳产业真的赚钱吗?提高存量桩的利用率是保障盈利的关键。充电桩具有前期投入高、回报周期长、产业链交叉复杂等特点,发展过程中优先追求规模和速度,造成阶段性过剩以及供需结构不匹配,使得充电桩利用率不足,充电站盈利困难。在进入成熟阶段后企业资金压力将大幅减弱,具备稳定的长期盈利条件。在当前全国平均服务费平均水平0.5元/kWh、新增直流桩平均功率kW的条件下进行测算,当充电桩利用率高于6%时,IRR才可达到8%以上,而当前实际利用率只有5%,仍然需要进一步通过优化运营模式、政策支持等形式进行提高。

充电桩的技术发展方向是什么?超大直流快充是公共桩的必然发展方向,但需要动力电池的配合。目前新增直流桩平均功率kW,按照单车带电量50kWh计算,充满80%电量需要20min,若想做到与传统燃油车加油时间相媲美,则功率需达到kW以上,且目前存量公共桩中快充比例仅为40%,远低于实际需求。此外,现阶段市面上的电动车大多难以承受超大功率充电对电池的损害,使得实际充电功率大大低于充电桩设计功率。未来解决电池快充性能主要通过两个方式:1)负极材料应用添加二次造粒及炭化工序的人造石墨、石墨烯,提升快充性能;2)对电池包进行加热避免低温充电。

未来市场格局走向何方?运营商是长期市场主体,业务领域分化,形成更加完备的智能充电网络平台。国家电网更加全面的高速充电网络基础上,参与部分城市交流桩市场,成功度过寒冬期的优质民营企业的业务重心放在城市用桩,2B端专用桩+车企合作模式更加普遍。近期动力电池、高新技术、互联网等企业作为新角色入局,亦将对将来产业格局带来未知冲击。而智能充电网络平台将成为有力粘合剂,将各运营主体有机整合,诞生新的产业模式。从桩分类角度,公用桩将以快充占比提升、高速公路覆盖为主要方向,私人桩以配建率朝%目标提升、开启共享模式为主要方向。

充电桩未来十年市场规模有多大?充电桩增量超万台,投资空间近万亿,服务费收入年复合增长率51.3%。根据新能源车渗透率年达到18%、年达到30%的假设,并将车桩比1:1的目标推迟至年,我们推测充电桩规模增速在年前后达到高峰,并随后开启服务费稳定高速增长阶段。

1.4充电桩未来发展预期

我们认为充电桩未来发展中,马太效应将逐步体现,并且更加体现互联网化特征。

规模化将进一步发挥作用。当前充电桩已体现头部集中的特征,特来电、国网、星星充电前三大合计CR3近70%,由于充电设备降价速度快、技术门槛不高,能够搭建大型充电网的企业,可以充分发挥规模化优势,提升运营效率,对中小充电桩企业有着极强挤出效应。

专业化分工将成为趋势。充电桩属于重资产行业,之前商业模式主要以一体化为主,即供货、建设、运营均全面负责,但这种模式对盈利能力、负债率有着较为不利影响,而且随着旗下充电桩规模扩大,弊端更加显著。未来专业化分工将成为新趋势,运营商亦将朝着轻资产方向发展,发挥其在建设、运维、服务领域的优势,同时避免持有大量资产造成的负债率过高、财务费用拖累。

适应ToC游戏规则进行平台化发展。充电桩具有极强的ToC产业特征,除了公交、网约车专用的公用桩外,其余面对的客户都是分散的个人客户,为了获取个人客户,需要借鉴互联网思维,发挥ToC运营特点,构建平台型充电网,从而在用户便利性提高的同时,实现接入企业的盈利能力提升。目前高德地图、滴滴、国网e充电已构建充电桩平台,未来平台化将成为运营端主要方向,欧洲的IONITY、美国的ChargePoint已提供了成熟借鉴经验。

私人桩逐渐拥抱共享经济。目前公用桩已经接入到各个充电桩平台,实现网络化,但私人桩仍未网络化,共享私人充电桩将显著提升充电桩利用率,并且为车主提供额外收入。本质上共享经济=产能过剩+共享平台+人人参与,充电桩具备非常强的共享经济特征,随着制度完善、计量系统智能化水平提升,共享将更加普及,极大优化资源配置。

新模式解决融资难题。作为重资产行业的充电桩,规模扩张始终伴随着融资难的问题,如今融资方式正在逐渐多样化。国家电网正在调动社会资本参与充电桩建设,头部充电桩企业如特来电,也在各地成立合资公司建设充电桩。公募REITs试点的推出,使得优质运营类资产获得新融资渠道,充电桩也因其具有新基建、收益稳定、安全性高等特性,成为适宜开展公募REITs的标的,未来有望进一步拓宽融资渠道。

2.过去:政策主导发展一波三折

我国充电桩和新能源汽车一样,近10年才进入真正的黄金发展期,而由于早期规划局限性,造成了短期规模增长需求,从而产生阶段性快速过剩、技术标准不统一,对行业长期发展产生不利影响。随着充电桩技术的不断发展,以及政策的长期引导作用逐渐发挥,行业进入新基建主导阶段,向着高质量方向发展。

随着我国新能源汽车规模化市场的不断发展,公共充电基础设施保有量持续高速增长,年全国充电设施新增12.9万台,充电桩保有量达到.9万台。今年在疫情影响下,经济面临较大下行压力,新基建有望成为拉动经济的重要推手,其中充电桩作为新基建重要一环,将迎来投资加速。

出于对补贴退坡后新能源车销量下降的预期,充电桩建设进度提前进入低速增长期,新基建助推将扭转这一趋势。充电运营商根据新能源汽车的销量,对公共充电桩的建设进行调整,降低公共充电桩的新建速度。年公共充电桩的建设速度存在台阶式断层,进入年6月之后,公共充电桩保有量同比增长速度下降至48.91%,环比下降9.46pct,随后的几个月增长速度持续降低。

从新能源车与充电桩历史上增长情况来看,两者增速基本保持相同步调,充电桩在政策支持下将领先半步开启快速增长模式。新能源车与充电桩同处于行业成长期,受政策波动的影响较大。新能源车补贴退坡,向市场化方向转型,政策扶持方向已转向充电桩,其作为新基建的重要组成部分,进入新一轮发展期。充电桩发展可分为4个阶段:

初步发展(年之前):此阶段新能源汽车刚刚兴起,且以公共汽车或政府内部用车为主,充电桩行业市场规模较小,由国家电网、南方电网主导。国家政策此时仍主要扶持购置环节,行业标准、市场规划仍然处于摸索阶段。年新增充电桩仅台,而新能源车销量仅1.3万台。

规模化扩张(~):各类社会资本涌入,正式奠定充电桩进入规模化发展新阶段。年5月27日,国家电网宣布全面开放分布式电源并网工程,以及慢充、快充等各类电动汽车充换电设施市场。年11月《关于新能源汽车充电设施建设奖励的通知》出台,首次将新能源汽车购置环节与充电设施补贴挂钩,进一步提升充电桩建设积极性。特来电、星星充电、普天新能源等民营充电桩运营企业加入市场,使得充电桩数量快速增长,年、年充电桩增速分别达到%、%,行业进入发展最为迅猛阶段。

过渡扩张后降速(~):在快速扩张期,由于充电桩规划、标准杂乱,出现了一系列问题,使得行业扩张大幅降速。而且此阶段政策补贴主要支持购置环节,充电桩标准方面,年底,新修订的电动汽车充电接口及通信协议等5项国家标准出台,致使此前建成的不符标准的充电桩接口全部作废,继续运行必须额外再花费大笔资金来调整,对于彼时尚未盈利的企业产生巨大冲击。~年各家为了跑马圈地,导致大量盲目建设,规划不合理造成大量充电桩变成“僵尸桩”。例如北京蟹岛度假村距离北京市区20公里以上,作为旅游地没有稳定充电需求,但为获得补贴,密集安装40多台充电桩,最终全部闲置,大部分已损坏。过渡扩张造成的阶段性无序发展,对行业长期发展造成伤害。

新基建阶段(~至今):充电桩被明确为新基建重要一环,并且政策明确地补将转向支持充电桩建设和运营。此阶段与~扩张阶段呈现截然不同的特征,行业集中度更高,也更加注重运营端收益质量。政策逐渐由购置环节转向充电设施,并且明确充电桩将作为新基建重要部分,作为国家重点投资方向。年12月3日,《新能源汽车产业发展规划(-年)》征求意见稿正式发布,对充电设施指明了大功率、智能化、网络平台化的发展方向。新一轮政策刺激作用下,充电桩具备“能源互联网+新基建”双重特征,快速发展进程已开启。

3.现状:过渡期中短板与机遇并存

经过近十年的发展,我国充电桩产业初具规模,但由于一直以来政策导向的发展模式,追求速度和规模造成产业发展不平衡的局面。

横向格局:一方面整体建设规模的增速远大于市场需求,另一方面现有充电桩布局与实际需求类型不匹配,造成供给过剩和不足共存的状态。

纵向产业链:产业链各环节发展阶段差距大,上游充电设备制造端产业成熟、产能供给充足、盈利水平稳定。但运营环节是全新的产业形态,尚处于初期探索市场的阶段,规模快速扩张过程中形成了资产负担过重、设备利用率低、运营亏损等结构性问题。

近年来随着产业规模不断扩大、充电桩资产累加,发展不平衡的问题愈加突出,而成熟的行业模式尚未成型,充电桩的规划布局、产业结构以及后期运营模式都亟需做出调整。一方面需政策发挥自上而下的指导性作用,另一方面企业自发地加大技术研发投入并创新运营模式,开启行业转型期。

3.1当下充电桩仍处于格局变化中

我国新能源车的充电网络建设落后于规划。年印发的《电动汽车充电基础设施发展指南(-年)》中提到的建设目标是,到年新增集中式充换电站超过1.2万座,规划车桩比基本达到1∶1。

目前充电桩市场逐渐成熟,布局向合理水平靠近,新能源汽车与充电桩保有量配比水平趋于稳定。目前新能源车与公共充电桩的比例为7.4:1,加上私人充电桩的综合车桩比为3.5∶1,相较于年底7.84:1已经实现翻倍提升,但与规划目标比较仍与之相差甚远。

3.1.1公共桩:直流桩比例偏低

现阶段市面上主要由交流桩和直流桩两种充电桩类型构成,交直流一体桩应用规模尚小,无线充电尚未形成产业化规模。根据年12月数据显示,国内公共充电桩中交流桩新增7.52万台,保有量达到30.12万台,同比增长58.7%,直流桩新增5.38万台,保有量达到21.47万台,同比增长.2%,交直流一体桩减少29台。交流桩保有量、增量占比都为58%,同时直流桩保有量、增量占比也都为42%,预计未来短期内时间我国公共交、直流桩保有量比值会维持为6:4。

交流慢充桩:技术成熟、壁垒低、建设成本低,但充电效率较低,适用于长时间充电的应用场景。交流桩对电网改造要求低,可直接接入V居民用电线路,目前主流单桩功率为3.5kW和7kW,其中公共交流桩充电功率以7kW为主,单桩价格在元左右。私人桩对充电失效要求相对较低,居民区对电网改造流程复杂,目前基本全部为成本优势突出的交流桩。

我国公共交流桩主要分为单相交流桩和三相交流桩。三相交流桩的主要功率为21kW、40kW和80kW,但整体数量较少。相较于三相交流桩,单相交流桩的建设更广泛。从-年新增公共交流桩平均功率也能看出,平均功率在8.7kW上下浮动。

直流快充桩:功率高、充电快,但技术复杂且成本高昂,适用于专业化集中运维的场景。直流充电桩输入电压为V,功率通常在60kW以上,年新增直流桩功率达到kW,预计年将达到kW。同时对电网要求较高,需建设专用网络,以及需配备谐波抑制装置等设备,因此多配备于集中式充电站内,由运营商统一管理。直流桩需要大体积变压器和交直流转换模块,制造安装成本约0.8元/W,kW直流桩总价超过8万元(不含土建)。

目前公共桩的交直流比例为6:4,受到成本和需求类型的差异分级,我们预计将在未来短期内继续保持这一比例,但长期来看大功率直流桩的比例将会缓慢上升,主要原因在于:

特大城市对公共充电需求迫切。特大城市(例如北、上、广、深等)停车位资源十分紧张,家庭拥有属于自己并能够安装充电桩的停车位相对困难,车主对于公共充电需求更高,甚至将其作为主要的充电方式。

跨城长途出行对公共充电桩的需求提升。年以来,国家电网公司部分高速公路快充站已出现国庆、春节长假等时段内电动汽车充电排队的现象,现有的充电技术无法满足大规模电动汽车跨城际出行对于快速补电需求。此外,新能源车的发展趋势是纯电动车的占比会逐渐增高,混合动力比重下降,长途旅程对快速充电的需求会更加迫切。

新能源车续航里程提升使得公共桩的实用度提高。年纯电动乘用车的动力电池能量密度提升较快,截至到年底,基本所有新上乘用车能量密度都已经超过Wh/kg。同时由于双积分作用影响,在纯电动汽车长续航里程增加的同时,中低续航里程的车型有所增长,乘用车平均续航里程超过km。

直流充电桩成本下降迅速,仅为5年前20%。随着充电设备技术发展和规模扩大,直流充电桩模块生产成本及价格不断降低。目前我国公共充电领域以直流快充为主,交流慢充为辅,其他充电方式为补充。在私人充电领域依然交流慢充占主流。公共直流桩充电功率在逐渐上涨,单位成本下降,年直流充电模块成本价格最低降至0.4元/W,充电模块作为充电核心设备,成本占比达到50%。

出租车、公交车、网约车等2B端对时间成本特别敏感的专用车,对充电效率的需求高。2B端新能源车将公共桩作为主要充电途径,具有日行驶里程长、充电频率高的特点,因此对充电效率的需求更高。

3.1.2私人桩:配建率不足

直流快充桩投资价值大,引起行业早期发展阶段的过度建设,在达到车桩比1:1目标的结构中,占主力的部分是私人交流桩。交流桩具有成本低廉、技术成熟的产业优势,在公共桩领域占据稳定份额之外,几乎占据私人桩全部市场,总保有量庞大。

私人充电桩绝大多数为交流桩,部分通过购车附赠的形式进行搭建,另外所有车企均免费赠送随车充,可直接连接家用V插座的充电设备,根据车型技术参数不同,随车充功率大多为2kW以下,特斯拉3.5kW。私人桩功率多位于3.5~7kW,特斯拉超级充电桩最高可达16kW,充电时间10小时以内。

整车厂附赠的私人充电桩生产厂家大多为外部采购和贴牌生产两种方式,成本约为0.3-0.6元/W,而安装服务商则较丰富。

私人桩配建率稳定在67%左右,数量增长主要来自新车主配建。年底,全国共有私人类充电桩70.3万台,其中交流充电桩70.27万台,直流充电桩13台,私人桩配建率67.8%,受居民区建设环境限制,预计私人桩配建率短期不会有较大起伏,长期向1.2:1靠近。

私人充电桩的车桩比年仅为5.4:1,建设进度显著低于新能源车保有量,由于绝大部分私人充电桩均为车企配建的慢充交流桩,单桩成本低,企业资金压力小,而目前解决私人充电桩的建设可行性问题更加急迫,各地在新建小区规划与存量小区的物业管理方面仍需引导。充电联盟对私人桩建设阻力因素进行了调查统计,居住地物业限制及停车位不足是主要原因。

3.1.3专用桩:利用率最高仍供不应求

在公共桩领域,除面向ToC端普通电动车主的社会公用桩外,面向公交车、物流车、出租车以及单位小区等ToB端的专用桩也是重要构成部分。专用桩面向的固定群体使得充电需求量可预测、可控制,对于运营商来说,是提升利用率的重要保障。从年4月上海市充换电设施公共服务市级平台反应的公共桩数据来看,专用桩保有量占据公共桩总量的43.5%,但利用小时数占比高达59.5%。

政策方面,年4月,生态环境部在发布会上明确提出要在公交、出租、环卫、邮政、轻型物流、通勤等车辆方面推广新能源车的运用。

以上海公共桩使用情况为例进行分析,在细分各领域方面,社会公用桩的利用小时数最高,但由于保有总量较多,利用率偏低。公交车专用桩利用率显著高于其他各类型,且存在供给不足的情况。

公交专用桩是国家电网年充电桩建设计划中重要的一部分。国家电网规划车联网平台接入充电桩目标为57万台,完成充电量25亿kWh,其中专用桩4.9亿kWh,占比18.5%。

3.2政策方向:以新基建为契机加速发展(略,详见报告原文)

从电动车行业视角来看,充电桩建设不平衡已成为制约电动车行业发展的重要因素之一。政策对电动车自身的扶持力度逐渐减弱,但仍是重点覆盖领域之一,政策重心开始向充电桩配套服务设施转移,鼓励因地制宜优化补贴方案,形成“国补对车、地补对桩”的补贴格局。

当前新能源汽车行业政策空间较大,对新能源汽车的财税政策支持,将今年年底到期的新能源汽车购置补贴和免征车辆购置税政策,延长两年至年年底。后续政策方向主要会向延缓或减弱补贴退坡幅度、补贴充电设施、地方政策逐渐差异化等方向发展,对于短期市场,财政状况较好的地区会率先发布政策进行刺激。但总体趋势仍将维持去补贴,将驱动行业发展的政策由补贴切换至双积分,政策也将会更注重提升新能源车经济性、续航里程、充电便捷性,以确保在完全退补后仍然保持新能源车的竞争力,实现渗透率的逐步提升。

从充电桩行业来看,政策支持方向正在由鼓励投资向投资、运营、平台、用户等多角度并重转变。北上广深等特大城市作为充电桩建设领先地区,年充电桩保有量均在5万台以上,其中北京市直流桩占比相对较高,达到39.3%。我们对其近期推出的新版充电桩产业扶持政策进行整理归纳,体现出以下特点:1)设备投资补贴向大功率直流桩倾斜;2)运营补贴与运营质量挂钩;3)平台运作由分散转向统一;4)私人桩公用化,鼓励共享经济。

3.2.1政策回顾:对充电桩支持力度不断增大

3.2.2上海:政策向运营环节倾斜

3.2.3北京:提高充电桩利用率是重点

3.2.4广东:鼓励大功率直流桩建设

4.充电桩朝阳行业真的赚钱吗?

近年来充电桩行业持续高速增长,政策扶持力度不减,与新能源车协同发展,未来仍有巨大的增长空间,属于名副其实的朝阳行业,但由于利用率不足、投资回报期长、产业发展阶段等系列问题的限制,实际盈利情况并不尽如人意。我们从产业链各环节来分析充电桩行业的市场格局及盈利前景。

4.1产业链:结构转型向下延伸

充电桩产业链主要涉及设备制造商、建设运营商、整体解决方案提供商三个环节,国内充电桩领域的龙头企业往往交叉涉及多个环节,形成纵向一体化布局,发挥协同效应,获取超额利润。

4.1.1上游零部件:充电模块具备技术护城河

上游设备元器件主要包括充电设备(充电桩、滤波装置及监控设备、充电插头/座、电缆、通信模块等)、配电设备(变压器、高低压保护设备、低压开关配电设备)以及管理设备三类。其中充电模块是充电桩的核心设备,其主要功能是将电网中的交流电转化成可以为电池充电的直流电,约占充电系统成本的50%。

充电模块的技术关键在于IGBT(绝缘栅双极型晶体管),其加工难度较高,目前主要依赖进口,国外研发IGBT器件的公司主要有英飞凌、ABB、三菱、西门康、东芝、富士等。随着我国半导体行业战略机遇期的到来以及国内对中高端IGBT主流器件的需求加大,已经形成IDM模式和代工模式的双通道产业链,头部企业已具备自主生产能力,国产化替代正在推进。

除IGBT外,大部分关键充电桩元器件均具备国内生产能力,充电设备本身的技术壁垒不高(下表中橙色为海外企业),产品不存在显著技术差异,目前主流的充电桩整机制造商如特锐德、许继电气等,均可自行生产功率模块等器件,仅需对外采购断路器、接触器、电缆等标准化电气附件。政府扶持下行业发展初期补贴收益较高,参与行业竞争的企业数量众多,导致价格竞争下毛利率持续下降。

4.1.2中游设备与运营:关键环节资产负担过重

中游运营是产业链核心环节,主要负责充电桩的投建和运营,前期会产生大量资本开支,投资回收期长,对运营商资金链的完整度要求高,在充电网络运营管理技术方面存在壁垒,同时盈利水平受政策影响明显。目前参与主体可大致分为以下三类:

国资电网龙头:国家电网是此类代表企业,以广泛的电网基础设施建设为依托,资金实力雄厚。

民营电力设备企业:以特来电、星星充电为代表的充电运营商,在电力设备制造领域占据一席之地,跟随市场趋势开辟新能源充电业务,以充电桩制造为主业,同时布局下游充电桩运营市场,打通上下游产业链。

整车企业:比亚迪、特斯拉、北汽新能源等整车企业采取自建充电桩的销售模式,短期内不以盈利为目的。

头部企业资源占优,凭借规模基础优势构建大规模充电网络。目前用户寻找公共桩大多依靠手机app等方式。头部企业依靠自身规模可积累用户数量,培养用户习惯。进而提高自身既有充电设施利用率。企业也可收集用户数据,或与商场、电影院、饭店等商业主体合作,开展增值服务,提升利润空间。另一方面,头部企业在与上游设备制造商谈判时更有议价优势,有较低的成本。

我国电动汽车产业进入调整期,充电基础设施产业加快了与其他产业融合的步伐,充电运营商开始转变市场角色,由单纯充电设施运营向综合能源服务商和出行服务商,市场基础扩大。

公共桩运营领域内,国资企业、民营资本、整车制造商皆有参与。国网、南网依靠自身电网基础设施,普天依托自己央企身份,具有政府合作优势。特来电、星星充电、云杉智慧、万马股份等民营运营商大多依靠于电力制备制造的母公司,力图打通全产业链。上汽安悦、特斯拉、比亚迪等整车企业运营充电桩主要为了配合汽车销售,自建充电桩,吸引购车。

充电桩行业规模效应显著,行业集中度高。截至年4月,充电桩运营数量超过1万台的运营商共有8家,这八大运营商充电桩运营数量达到48.59万台,占比达88.9%,前三大充电运营商依然为特来电、星星充电和国家电网,共运营充电桩37.03万台,占比达68.4%,组成充电运营第一梯队,与其后的公司拉开了显著的差距。其他充电运营商虽然规模中等,但每月也在保持稳定增长。

特来电依靠母公司特锐德,完成了设备制造-充电运营-方案解决的全产业链布局。作为行业内的头号玩家,市场占有率在30%以上,并在年实现了充电业务盈亏平衡。目前,特来电扩张新充电桩速度放缓,市场占有率下降。但看好其继续发挥头部优势,提升自身设施利用率。

星星充电母公司万帮集团在新能源领域内广泛布局:充电设备生产(万帮德和)、充电桩运营(星星充电)、新能源汽车销售(万帮新能源4S店)、私人用户充电桩配套服务(云安装)。目前,星星充电积极扩张,年同比增速在%以上。年7月起,星星充电运营公共充电桩数量超过国网公司,成为第二大充电服务运营商。

国网公司依托国家电网资源,资本雄厚,重点建设高速公路沿线直流充电站。投入较高,充电功率较大。随着民营企业的快速扩张,国网公司的市场份额逐渐下降。由年的31%下降到年6月的21.3%。但国网公司在高速公路沿线充电站,城市快充桩等直流快充方面投入更多,布局更广,优势明显。长期来看,国网公司仍是市场中的中流砥柱。

中小运营商数目庞大,但大部分不具备自建信息平台的能力。据充电联盟统计,各地方运营商数量均超过50家,部分地区运营商数量接近家,其中大多数主要委托其他主流运营商托管运营,特来电接入中小运营商数量达家。

龙头企业盈利能力不足,盈利模式有待创新。由于充电桩前期投入成本高、投资回收期长、充电桩使用效率低,所以市面上的充电桩运营企业大部分处于亏损状态,运营商多采取扩展业务范围、加强上下游合作等方式缓解短期资金压力。

特锐德充电桩相关业务快速发展,营收及毛利润占比不断提升,毛利率也在稳定增长,但因资产负担过重,长期处于维持状态。

4.1.3下游平台:缓解运营压力

目前经验充电服务平台的主体企业主要由充电桩运营商、线上地图、网约车三类构成,各类型平台商仍在不断探索更完善的平台服务模式。

e充电:国家电网旗下充电服务平台,覆盖国家电网全部充电桩(包括高速公路)以及特来电、星星充电等其他第三方充电桩,APP具备充电接口类型、快充/慢充、运营商等条件检索功能,并可自动匹配最近行车路线。在e充电网站上具备燃油车与电动车使用成本对比功能,可根据车型进行百公里费用估算。3月12日,国网电动“寻找合伙人”活动正式在e充电APP平台上线,私人桩用户、桩群用户、场地所有人、充电桩厂商均可加入国网管理平台。

滴滴出行:截至年底,滴滴平台EV车主超过40万,已覆盖全国北、上、广、深等23个城市,旗下小桔充电覆盖快充桩达2万余台,覆盖城市30余个。小桔充电与线上地图、电动车、充电桩运营商等企业建立合作关系,从专门为滴滴司机服务的封闭产品,转变为对外开放的综合类平台。年6月与南网电动达成合作,旗下小桔充电与南网各平台(小南充电、粤易充、度度充等)实现平台互联互通,并发挥各自的新能源车规模及自营充电桩优势,实现互利共赢。并与百度地图打通平台合作,实现充电+LBS搜索的场景融合。年4月,特来电、星星充电和万马三家充电桩运营商退出小桔充电,自建服务平台或与其他平台合作。

高德地图:年3月31日,阿里巴巴旗下高德地图宣布推出新能源车充电服务解决方案,并正式上线充电地图。目前高德地图手机端月活用户超过4亿,车机端用户超过6万,并已接入包括国家电网、特来电、星星充电、快电、联行科技、蚂蚁充电等运营商的充电桩实时信息和交易链路,动态信息覆盖超过96%。高德地图具有广泛的用户基础和大数据优势,且不与运营商构成竞争关系,提升现有充电基础设施的运营效率。

4.2运营:提升充电桩利用率是根本

公共充电桩存在布局分散、使用率低的问题,同时由于前期建设投入资金数目庞大,工作环境恶劣导致设备寿命低于设计值,使得资金压力进一步增大,目前运营商基本处于亏损状态。随着运营商探索新的服务项目、拓展业务范围,盈利水平有所改善。当前充电桩运营呈现以下主要特点:

北京、上海等一线城市充电设施建设相对完善,甚至存在建设过于超前导致利用率不足的情况。同时乘用车通常会配建私人桩,也使得公共桩使用率较低。陕西、四川等地公共桩主要为满足公交车充电需求,使用率较高。

大城市的市中心停车位紧张,存在传统燃油车占据带充电桩的停车位的现象,同时相对高昂的停车费也增加了充电成本,造成车流量大的中心城区公共充电桩利用率偏低。

年底,新能源车保有量万辆,渗透率仅为1.5%,充电总需求量偏低。

根据行业现状分析,我们认为造成公共充电桩利用率长期偏低的主要是曾经追求规模导致的阶段性过剩,以及交流桩比例过高,不符合使用者习惯。

为追求规模牺牲短期利润。行业具有规模效益突出的特征,发展初期运营商力求快速抢占市场份额,建桩布局时多采用跑马圈地模式,造成充电桩大量分布在地价低廉的偏僻地区,车流量小,从而造成了阶段性过剩,对盈利亦产生冲击。

交流桩比例过高。用户消费习惯更偏向直流桩,大功率快充所用充电时间短、使用方便,但目前公共桩中交流桩比例占60%以上,使用率普遍显著低于直流桩,拉低平均利用率。以上海为例,直流桩平均利用率可达4~8%,而交流桩利用率长期不足2%。

目前充电服务费是运营商收入的主要来源和渠道,利用率是收益保障。我们选取十个集中式直流充电桩进行成本分析和收益率测算,对于电站运营商来说,在目前服务费平均水平0.5元/kWh、新增直流桩平均功率kW的条件下进行测算,充电桩利用率达到6%,即可维持8%以上的内部收益率。

年我国各地区充电桩增量庞大,利用率普遍较低。年只有陕西(9.8%)、四川(5.6%)、广东(5.2%)可以达到5%以上的利用率,其余地区利用率基本在4%以下,北京、上海的公共充电桩总建设规模虽然较大,保有量均超过5万台,但利用率水平仅为1.8%、1.5%。

年,在利用率不足问题愈发严重,以及新能源车补贴退坡的双重影响下,充电桩建设速度有所放缓,实际充电量增速持续高于充电桩新建速度。部分运营商调整策略,由重建设转为重管理,并积极开辟相关增值服务。全国公共充电站保有量由年的座增加到年的座,充电站点密度不断提高,充电便利性得到大幅改善。

虽然部分城市在制定充电桩管理条例时,会通过最高充电服务价格、最高收费指标、充电价格(含电费)等形式来规定充电服务费上限,但实际收取的充电服务费大多远低于上限标准。目前大多地区的乘用车充电服务费在0.4~1.3元/kWh之间,全国平均充电服务费上限为0.8元/kWh,而实际水平仅为0.58元/kWh,大部分地区的实际服务费水平仅为上限标准的50~80%。

其根本原因在于运营商数目众多,仅年就有多家充电桩运营公司,而新能源车保有量仍不足够,属于“僧多粥少”状态,厂商为争夺用户不断压低服务费,形成了“红海”市场。

根据电动车百人会的统计,武汉、福州、南昌、上海等城市充电服务费上限与实际充电服务费的差值较大,差值分别为0.63元/kWh、0.55元/kWh、0.47元/kWh、0.43元/kWh。北京虽然已经取消对服务费上限的管制,实际服务费也仅为0.8元/kWh。部分地区为争夺市场空间存在恶性竞争,太原的实际服务费被压低到0.1元/kWh。在竞争激烈程度不断加深的情况下,各地充电服务费提升十分困难,甚至存在有进一步下降的可能性,如何提高利用率仍是运营商面临的重要课题。

5.充电桩的技术发展方向是什么?

充电桩产业尚处于起步阶段,不仅产业运作模式处在不断探索中,技术水平也有待提升,并在一定程度上限制了产业模式的完善。我们认为直流快充从使用便捷性、新能源车推广角度,都是未来公用充电桩的重要发展方向,但从技术角度,充电桩本身并不是限制因素,动力电池的快充性能提升决定了未来快充桩普及天花板。

5.1直流超大功率快充:公共桩的必然选择

大功率直流快充的公共充电桩将成为未来主要增量和必然选择。目从各地公共充电设施建设运营实践看,电动汽车车主特别是出租、网约车车主更青睐短时快速充电,同时结合新能源车发展环境、技术发展水平,大功率直流快充增速及占比都将继续提升。部分企业正在将大功率充电桩作为重点研发方向之一,顺应现阶段高效率、规模化的发展方向。

现阶段公共桩中交、直流比为6:4,交流桩占比较高,但这只是暂时的过渡状态,原因在于:

快充桩技术和成本当前不具备优势,但正在快速发展。快充直流桩功率高,单桩成本也相应较高,且现阶段充电模块与动力电池快充技术不成熟,可量产的产品功率普遍尚低,不足以满足市场需求,后期硬件设备迭代升级成本高。

慢充桩只是技术和市场不够成熟时的选择。慢充交流桩结构相对简单、技术成熟,且设备成本较低,在行业发展初期,运营商往往采取广泛投放以抢占市场的策略。

私人桩提升配建率对公共慢充桩有极强挤出效应。目前私人桩配建率低,建设阻碍多,用户对于公共慢充桩有实际需求,随着社区改造、私桩共享等措施的推进,以及新建小区将充电桩设备纳入建造规划,私人桩配建率将会逐渐提升,公共慢充需求相应下降,大功率快充成为公共桩领域的主流。

直流桩单桩价值量大,可大幅拉动投资规模,未来市场空间广阔。目前新增快充直流桩的平均功率在~kW,根据彭博统计全球此功率区间商用直流充电设备单桩价格为~4美元,平均美元/kW,约合元/kW,而更高功率的充电桩不仅单桩价格大幅增加,每kW的单位价格亦同步上涨。

5.1.1现状:快充功率仍有待提高

当下全球各地实行的充电设备标准覆盖的最高功率,皆远远高于目前商业化量产设备的功率水平(~kW)。其中欧洲联合充电标准(CCS)、日本电动汽车用快速充电器协会(CHAdeMO)可支持功率水平最高,均为kW。CHAdeMO充电功率覆盖6~kW,并在为kW做准备。我国自年起开始使用的GB/T标准,充电桩可以提供V电压和A电流,最大功率为.5kW。

日前,中国电力企业联合会(CEC,ChinaElectricityCouncil)与CHAdeMO联合发布了全新的快充标准CHAdeMO3.0,可兼容现行版CHAdeMO,GB/T,以及存在兼容CCS的可能性。双方就该标准协议已于年8月签订合作意向,按照规划,新标准将从年开始率先对商用车展开适配,随后乘用车也会逐步跟上,而兼容国内GB/T标准的版本也将于年发布。

新标准下,直流充电功率超过kW,理论最高可达kW,可提供最大电流A、最高电压1V,充电功率是特斯拉V3快充桩功率的两倍。在此标准下,电动车5min即可补充km以上的续航里程,基本满足城市短途出行的需求。

星星充电自主研发为公交和4C倍率的电池配套的大功率快充,已与保时捷产品完成对口测验,可以实现功率kW、电压0V、电流A的快速充电。

特来电在城市公交领域应用的充电弓可以提供最高kW的充电功率,是目前全球单个最大输出的汽车充电设备,充电40秒可满足10公里里程,在成都、上海等地已上线运行多台。

年3月,美国第一大充电设备运营商ChargePoint宣布将推出ExpressPlus模块化平台,可为纯电动车提供高达kW的充电输出功率。

特斯拉已商业化应用的超级充电桩V3能够提供高达kW的峰值充电功率,Model3长续航版只需5分钟即可满足连续行驶75英里(约km),等同于每小时0英里(1km)的充电效率。特斯拉目前仍在积极进行功率提升,未来短期内充电桩输出功率有望可达kW。

5.1.2难点:需与动力电池协同发展

大功率充电桩面临诸多技术难题,其中散热系统和密封技术是可靠性与安全性的关键。目前液冷技术是可见范围内散热问题最实际的解决方案,而液冷技术的应用关键要解决系统设计散热管道排布、冷却液选择以及密封性等问题。其中密封技术需要被格外重视,此前特斯拉的大功率充电桩曾被曝有冷却液泄露的隐患,当管路发生泄露时,容易导致冷却系统失效,需要进行实时监控,因此被各厂商视为需重点攻克的技术难点之一。

与大功率充电模块相配套的IGBT元器件国产化率依然很低,技术瓶颈的突破受到限制。虽然星星充电、特来电等头部企业均表示IGBT已实现自主研发,但多数企业的相关零部件还是依赖于进口。

除充电桩自身技术问题外,与快充动力电池的适配是另一大难题,目前市面上的电动车大多难以承受超大功率充电对电池的损害。充电桩功率应与电池厂商和车企规划相匹配,保证电池寿命与安全,不能一昧追求充电速度。大功率充电对电芯的发热、散热、安全、寿命都会提出新的挑战,需对整个PACK做出重新设计,才有适应超大功率(如第四代IONITY充电桩功率kW及以上)充电的可能性。

适用大电流充电,电池包、电芯、模组、高压系统等必须具有足够的耐受大电流能力,BMS也需要做适应性的调整,因此提高电压平台(至少达到V以上)是可行方法之一,而目前大部分电动车电压平台为V,与技术目标相差较远。

第4代IONITY可提供kW充电功率,处于目前商业化直流快充桩的领先水平,但公司在

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