全球電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施增長迅速，且中國占全球總量的一半。但是中國電動汽車樁車比仍處于較低水平，2019年樁車比僅為0.4，平均每10輛車僅有4個充電樁。預(yù)計中國未來電動汽車用電需求將與部分國家全國用電總和相當(dāng)。2020年伊始，新基建將強力推動充電網(wǎng)絡(luò)設(shè)施基礎(chǔ)建設(shè)。
充電樁產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)
充電樁產(chǎn)業(yè)是電網(wǎng)、新能源汽車產(chǎn)業(yè)連接接口，是重要戰(zhàn)略節(jié)點，產(chǎn)業(yè)包括充電樁基礎(chǔ)設(shè)施新建、充電基礎(chǔ)設(shè)施改造、充電站運營等方面。
企業(yè)分布在電網(wǎng)運營、充電樁研制、充電樁運營、車載OBC制造、整車廠幾大領(lǐng)域。產(chǎn)業(yè)鏈可劃分為設(shè)備制造與應(yīng)用運營兩大板塊，設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)鏈由上游零部件、整機組裝、充電站建設(shè)組成，延伸至充電設(shè)施運營。應(yīng)用與運營部分要將主機廠、充電樁運營商、能源公司、地產(chǎn)客戶、專用充電用戶(公交、物流、機場、港口等)、電動車主與車隊幾方面的需求與利益融合，形成硬件+軟件+服務(wù)的全國性充電網(wǎng)絡(luò)，依靠創(chuàng)新性的商業(yè)模式，發(fā)揮充電網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用價值。
充電應(yīng)用場景的特點、痛點與癢點集中表現(xiàn)在充電必須在車輛停止時進行，充電時間過長且充電效率相比加油效率過低，導(dǎo)致當(dāng)前充電樁與停車場地“捆綁”現(xiàn)象明顯。主要的充電場景可劃分為公共充電、私人充電兩類，其中公共充電包含通用性充電設(shè)施與特定區(qū)域充電設(shè)施，可覆蓋高速公路、城市主要路段、酒店商超、專業(yè)車隊等主要場景。
充電樁關(guān)鍵技術(shù)路線
充電技術(shù)主要分為交流慢充電與直流大功率快充電技術(shù)兩條路線。交流慢充電技術(shù)是低成本高安全性的解決方案，因功率受限充電時間較長，一般給電動車充滿電需要6-8個小時，適用居民區(qū)夜間充電、辦公區(qū)、酒店停車充電，特點是可長時間停車。交流慢充低成本特性源自于充電功率低，關(guān)鍵節(jié)點是車載充電機，交流轉(zhuǎn)直流電量上限受車載環(huán)境制約，不需要過大的交流充電樁，可在銷售環(huán)節(jié)隨車附送。
直流快充電技術(shù)是將交直變換模塊移至充電樁，功率設(shè)計不受空間限制，力爭大幅度降低停車充電時間。目前主流充電樁功率在60kW左右，隨車附送充電樁在向直流快充演變，進一步發(fā)展方向是超級快充技術(shù)，國內(nèi)規(guī)劃功率在500kW左右。
充電整體技術(shù)路線將從交直并用向大功率直流技術(shù)演進，技術(shù)演進核心驅(qū)動因素是由于電動汽車自身攜帶電量越來越高，單車從40度電提升至50-80度電，未來預(yù)計升至100-120度電，按20度電/100公里計算，交流7kW充電效率較低;車內(nèi)采用更高功率車載充電機的成本過高，技術(shù)難度較大。
充電技術(shù)涉及主要的接口標準方面，各主要經(jīng)濟實體(美、中、歐、日)均制定相關(guān)標準，最主要全面的是歐洲標準，包括統(tǒng)一規(guī)范標準、交流硬件接口標準、直流和combo硬件接口標準;美國標準相比歐標原則上保持一致，在控制引導(dǎo)電路設(shè)計上有區(qū)別;日本標準自成一系，接口與其他國家不相符;中國標準結(jié)合了歐洲與美國的標準，保證了自身標準獨立性同時兼顧技術(shù)可行性。
另外無線充電技術(shù)已完成初期探索階段，正逐步進入應(yīng)用階段，但技術(shù)場景有一定局限性，功率較低，安全性較差，成本較大。主流功率7kW，在研11kW左右，用電耦合效率較低，設(shè)計效率85%以上。對消費者而言，更安全更高功率更低成本是核心訴求，無線充電與此需求距離較遠，世界范圍內(nèi)有多家公司在研，但未真正實現(xiàn)量產(chǎn)。
未來的重點技術(shù)路線是高功率快充方案，主流電動汽車帶電量會飛速提升，提升充電功率是必然趨勢。目前快充樁功率集中在120kW，下階段目標350kW，未來規(guī)劃500kW以上，但電動汽車自身的平臺電壓較低，高功率引發(fā)大電流，銅線口徑較大，兼顧需要考慮液冷方案，多槍頭同時充電，提高了綜合充電成本，且具備一定安全隱患。高功率快充會將充電時間大大縮短，逼近加油體驗。
充電產(chǎn)業(yè)上游壁壘集中體現(xiàn)在功率半導(dǎo)體
上游最核心是功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與破局機會，電力電子器件是實現(xiàn)開關(guān)過程。功率半導(dǎo)體方案是影響充電樁方案的主要因素，連帶影響汽車內(nèi)OBC模塊、電池管理單元，是強關(guān)聯(lián)性影響。
IGBT功率半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)是在硅基基礎(chǔ)上進行多種元素摻雜后形成復(fù)雜PN結(jié)的一種開關(guān)系統(tǒng)，IGBT使此類開關(guān)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)相對優(yōu)良的電壓電流特性，能夠高效傳遞能量。目前功率逆變器中大量使用IGBT作為核心電力電子器件，IGBT芯片的設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)與制造成為充電領(lǐng)域上游的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。全球功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)被巨頭壟斷，前五大廠商為英飛凌、意法、博世、德州儀器、恩智浦占據(jù)市場60%以上份額。國產(chǎn)化方面，中車與比亞迪的功率器件則主要在工業(yè)設(shè)備、高鐵中有所應(yīng)用。
第三代功率半導(dǎo)體或有自主化破局機會。SiC本身的性能遠高于Si，因此用傳統(tǒng)的MOSFET工藝制作SiC的MOSFET開關(guān)器件在性能上即可以完全替代Si基的IGBT，且中國SiC產(chǎn)業(yè)相較西方僅落后5至10年，現(xiàn)階段充分重視并發(fā)揮SiC作為第三代功率半導(dǎo)體的優(yōu)勢，可以快速把控住關(guān)鍵元器件的上游，實現(xiàn)真正核心自主。
充電樁運營模式
充電設(shè)施網(wǎng)絡(luò)將融合傳統(tǒng)電網(wǎng)運營、互聯(lián)網(wǎng)模式、toB/toC模式于一體，形成充電樁+商品零售+服務(wù)消費、充電APP+云服務(wù)+遠程智能管理、整車廠商+設(shè)備制造商+運營商+用戶三種商業(yè)模式，我國主要采用“整車廠商+設(shè)備制造商+運營商+用戶”的模式進行經(jīng)營，更趨于完整鏈條，整合資源較多，難度較大，服務(wù)更全面。
隨著充電容量越來越高、車輛越來越多，層級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能滿足不同層面客戶需求，層級結(jié)構(gòu)也與供電網(wǎng)絡(luò)本身有關(guān)。一級充換電站可設(shè)置在交通樞紐、高速公路、公共設(shè)施、城市干道，提供乘用車應(yīng)急充電、公交出租服務(wù)、車輛維護服務(wù)服務(wù);二級直流充電樁(群)建設(shè)于公共設(shè)施、公共停車場、城市干道處，提供乘用車中快速充電與其他增值服務(wù);三級交流充電樁(群)集中在自由停車場位、集體用戶、住宅小區(qū)，可實現(xiàn)乘用車常規(guī)充電與增值服務(wù)。
根據(jù)中國充電聯(lián)盟的數(shù)據(jù)，充電樁設(shè)施全國保有總量處于持續(xù)攀升中，主要集中在長三角、廣東福建、華東地區(qū)沿海省份，北京、上海等直轄市。全國性規(guī)?；\營已顯頭部集中效應(yīng)，特來電、星星充電、國家電網(wǎng)充電樁保有量約占全國保有量的69%。對整車企業(yè)來說，隨車建樁已是“整車標配”。
基于新基建政策方向的投資邏輯
綜上可知，充電樁產(chǎn)業(yè)當(dāng)前處在大規(guī)模建設(shè)階段，符合國家新一輪“新基建”戰(zhàn)略引導(dǎo)方向。充電技術(shù)交流慢充與直流快充共存，產(chǎn)品競爭與技術(shù)演進方向明確，對供電安全性與穩(wěn)定性的要求始終不變。公用與私人場景使用充電樁呈現(xiàn)明顯區(qū)分的模式。
從投資的角度，可重點關(guān)注擁有自我造血與渠道整合協(xié)同核心能力的企業(yè)。
具備一定的充電樁生產(chǎn)設(shè)計能力是其在行業(yè)內(nèi)具備較強競爭力的基礎(chǔ)，目前充電設(shè)備的制造銷售在行業(yè)內(nèi)可以普遍達到30%的毛利率，相較單純的運營公司，充電設(shè)備制造公司不僅僅提供最核心的產(chǎn)品，而且具備更清晰的商業(yè)模式與更高的毛利率，同時在下一代充電技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域占有先機。因此對于充電領(lǐng)域的投資標的，其是否具備合格的高質(zhì)量充電設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)能力是一個需要重點考察的方面。
充電企業(yè)的運營需要充分結(jié)合行業(yè)內(nèi)各個關(guān)聯(lián)要素并與之建立有效連接，才可現(xiàn)實地降低運營風(fēng)險，提升企業(yè)核心價值。與充電企業(yè)直接建立連接的包括政府、電網(wǎng)、地產(chǎn)、基礎(chǔ)建設(shè)、主機廠等，其提供的產(chǎn)品與服務(wù)必須滿足各直接關(guān)聯(lián)方的需求，并以滿足需求帶來營收。同時在第一關(guān)聯(lián)方以外仍有需緊密聯(lián)系的第二層利益共同體，一定程度的穿透性考察也是必須的。
聯(lián)網(wǎng)運營能力是充電運營企業(yè)的重要能力，目前充電運營企業(yè)總體經(jīng)營狀況為盈虧平衡，并非盈利重點領(lǐng)域，但是運營又是相關(guān)企業(yè)在充電領(lǐng)域所必須涉及的環(huán)節(jié)，如果沒有運營能力，下游被其它客戶完全把控，自身的行業(yè)話語權(quán)會被迅速剝奪，而沒有硬件系統(tǒng)供應(yīng)能力，又難以有足夠的利潤支撐早期運營的虧損，因此對于充電類企業(yè)而言，投資視野應(yīng)鎖定在即生產(chǎn)，又運營的企業(yè)，即有強大的行業(yè)話語權(quán)，又有穩(wěn)健的盈利能力。
本文節(jié)選自一汽資本研究中心《汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)投資路線圖》研究報告，如需獲取報告全文PPT，可關(guān)注“第一汽車投研”微信公眾號+轉(zhuǎn)發(fā)本文，截圖發(fā)至微信號 “chenchener”。
作者介紹：
■ 梁一功 一汽股權(quán)投資公司 投資部主管
德國亞琛工業(yè)大學(xué)碩士，電力電子專業(yè)
先后就職于奧迪、PNP
參與中國充電標準制定
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■ 冀曉楠 一汽資本研究中心 信息與感知首席研究員
德國萊布尼茨漢諾威大學(xué)碩士，信息與信號處理專業(yè)
曾就職航空工業(yè)西安飛行自動控制研究所
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