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充电桩行业快速发展: “智慧慢充桩+大功率快充站”是未来方向(上)
发布日期:2019-04-24  浏览:793

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导论

2019年3月发布的《关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》要求:地方财政补贴对象由车辆购置改为充电基础设施。充电桩有望迎来新一轮建设高潮。充电桩行业现状如何?驱动力和阻碍何在?未来又将趋向何方?

 

摘要

 

充电桩是为电动汽车提供交/直流电的充电装置。交流桩通过车载充电机充电,输出功率一般为7kw,单桩制造成本仅为800-1200元,但充电时长8-15小时;直流桩直接为电池充电,功率在60kw以上,满电状态仅需20-150分钟,但单桩制造成本约5万元,且会对电池造成损伤。

 

公共桩保有量和充电量持续高增长,私人桩配建率稳定在65%-70%20193月全国公共桩保有量38.4万个,过去6年年复合增速超60%2020年末有望突破50万个。公共桩主要集中在东部沿海地区,九横九纵两环高速快充网络已初步建成。全国公共桩充电总量和单桩月均充电量从20183月的15.2千万kwh486kwh/个跃升至20193月的32.8千万kwh854kwh/个,不过单桩平均使用率仅为4%,处于较低水平。

 

市场需求、行业政策和标准统一共同助力充电桩行业高增长。从市场需求看2018年下半年至今新能源汽车逆势高增长,2020年产销量预计超200万辆,新能源汽车强劲增长为充电桩行业增长提供内生动力。从行业政策看2020年我国规划建成充电桩480万个,充电桩配建要求和建设运营补贴充分保障充电桩规划实施,2019年新能源汽车推广补贴方案明确要求地方补贴对象从车辆购置转为充电设施建设运营从国家标准看2015年版国标已实现充电桩兼容性,互联互通夯实增长基础。

 

公共桩缺乏成熟商业模式,私人桩难进社区是充电桩行业主要挑战从公共桩看,根据充电桩全生命周期盈利模型,在充电服务费为0.6-0.8元(国内普遍收费标准)、设备使用年限为8年情景下,对应交/直流桩盈亏平衡点使用率为6.3-8.4%3.1-4.2%。目前全国公共桩平均使用率为4%,北京、上海更是低至1.3%,公共桩建设运营全生命周期普遍亏损。从私人桩看,老旧小区无固定车位使私人桩无处安装,存量商品房小区物业往往以变压器容量不足、安全隐患为由拒绝业主安装充电桩。

 

智慧慢充桩+大功率快充站充电设施体系是行业未来走向

1交流桩仍是电动汽车最主要充电方式,引入智慧充电系统有望破解电网负荷不足问题。住宅小区以及工作、娱乐和消费场所是交流桩主要落地场景,智慧充电系统通过有序充电和调整功率实现错峰充电,在电力不扩容的情况下实现一车一桩的电力配置。

2直流快充站满足临时性、应急性充电需求,大功率充电是其关键支撑技术。大功率充电技术可实现充电10-15分钟、续航300公里,充电便利性有望比肩燃油车加油。

 

摘要

1   概念与技术:直流快充与交流慢充各有优劣

 

1.1 概念:为电动汽车电池充电的装置

1.2 技术:直流快充vs交流慢充

1.3 分类:公共桩、私人桩与专用桩

 

2   行业现状:公共桩保有量快速增长,行业格局初定

 

2.1 全国:2020年末公共桩保有量超50万个,私人桩配建率65%-70%

2.2 分省份:公共桩集中于东部沿海地区,陕川闽使用率高

2.3 充电运营商:国资巨头、民营设备生产商和整车企业是主要玩家,行业格局初步形成

2.4 高速充电网络:已建成覆盖19个省份九横九纵两环高速快充网络

 

3   行业驱动力:市场需求、行业政策和标准统一共同助力充电桩建设

 

3.1 市场需求:新能源汽车强劲增长提供内生驱动力

3.2 政策引导:中央和地方政策协同加速充电桩建设

3.3 标准统一:互联互通夯实增长基础

 

4    行业发展阻碍:公共桩缺乏成熟商业模式,私人桩难进社区

 

4.1 公共桩:投资运营全生命周期仍处于亏损状态

4.2 私人桩:无固定车位、物业不配合阻碍私人桩进社区

 

5    未来走向:打造智慧慢充桩+大功率快充站充电设施体系

 

5.1 围绕生活场景的智慧慢充桩

5.2 面向应急性充电需求的大功率快充站

 

正文

 

1   概念与技术:直流快充与交流慢充各有优劣

 

1.1 概念:为电动汽车电池充电的装置

 

充电桩是为电动汽车提供直流/交流电的充电装置。充电桩功能类似于加油站里面的加油机,其输入端与交流电网相连接,输出端通过充电插头为电动汽车电池充电。充电桩安装于公共建筑(公共楼宇、商场、公共停车场等)和居民小区停车场,可以固定于地面或墙壁。

 

1.2 技术:直流快充vs交流慢充

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交流桩:通过车载充电机为动力电池充电,功率小、充电慢、成本低,俗称慢充交流充电桩将充电插口接入车载充电机,从而对动力电池进行充电。交流充电桩输入电压为220V,充电功率一般为7kw,满电状态需要8-15小时,主要用于小区私人充电桩。交流充电桩制造安装成本仅800-1200/桩(不含线路改造、扩容),且结构简单、体积小,可挂壁于墙面,便携式可直接随车携带。

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直流桩:直接为动力电池充电,功率大、充电快、成本高,俗称快充直流充电桩将交流电转化为直流电,通过充电插口直接给电动汽车电池充电。直流充电桩输入电压为380V,功率通常在60kw以上,满电状态仅需要20-150分钟。直流充电桩适合对充电时间要求较高的场景,如出租车、公交车、物流车等运营车充电站,以及乘用车公共充电桩。直流桩缺点在于:

1)造价远超交流桩。直流桩需要大体积变压器和交直流转换模块,充电桩制造安装成本约0.8/w60kw直流桩总价约5万元(不含土建、扩容)。此外大规模直流充电站对电网造成一定影响,大电流保护技术和方法更加复杂,改造、安装和运营成本更高

2)可能对动力电池造成损伤。直流桩输出电流大,充电时会释放更多热量,高温会导致动力电池容量骤减、电芯用久损害等现象。

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1.3 分类:公共桩、私人桩与专用桩

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公共桩:为社会车辆提供公共充电服务,直流桩和交流桩兼有。本文的公共桩即分散式公共充电桩,其建造于公共停车位(库),为停泊的社会车辆提供有偿充电服务,主要依靠收取电费、服务费来盈利。

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私人桩:安装于住宅小区的私人车位,采用交流桩。私人充电桩是个人自有的充电桩,不对外开放,主要建于车主的住宅小区。私人桩供车主在夜间、双休日等非工作时段进行充电,使用场景对充电时长不敏感,因此使用交流桩以降低成本、保护电池和减少电网负载。

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专用桩:面向运营车等特定用户,直流桩和交流桩兼有。专用充电桩主要为企业停车场建造,服务对象为物流车、公交车和出租车等运营车辆。

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本报告将聚焦于面向乘用车的公共桩和私人桩。主要原因在于:公交、物流等运营车辆行驶线路和里程固定,投建大规模集中充电站即可满足需求,而且专用桩使用率高,盈利能力强,部分专用桩使用率超30%,仅1年时间即可回本;电动乘用车行驶路线不固定、充电需求不确定,且电动乘用车保有量不断增长,如何建设完善的充电设施体系来满足电动乘用车充电需求是目前行业发展的重点和难点。

 

2   行业现状:公共桩保有量快速增长,行业格局初定

 

2.1 全国:2020年末公共桩保有量超50万个,私人桩配建率65%-70%

2.1.1 公共桩:20193月全国保有量38.4万个,2020年末有望突破50万个规划目标

 

全国公共充电桩保有量从2012年末的1.8万个跃升至20193月的38.4万个。受新能源汽车大规模普及和政策扶持影响,20152016年全国公共充电桩保有量增速达115.7%185.3%。此后充电桩保有量年增速放缓,但是仍超40%需要说明的是,充电联盟披露的公共充电桩数据并未区分公共桩与专用桩,即公共充电桩数量既包含乘用车公共充电桩,也包含面向公交车、环卫物流车的专用充电桩。

 

2020年末公共桩有望突破50万个。根据《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020年)》,2020年全国电动公务车和乘用车将超430万台,2015-2020年规划新增分散式公共充电桩50万个。20193月末全国公共桩保有量38.4万个,每月平均新增公共桩约8000个,且2019年版电动汽车推广的地方财政补贴对象将从车辆购置转为充电设施建设运营,这将有助于提速公共桩建设,预计2020年末公共桩保有量有望突破50万个规划目标。

 

交流、直流公共桩占比稳定在6:4左右。20193月交流公共桩占比57.2%,直流公共桩占比42.8%

 

公共桩充电量显著提升,但是单桩使用率仍处于较低水平。全国公共桩充电总量从20183月的12.3千万kwh跃升至20183月的32.8千万kwh12个月增长166.7%。单个公共桩每月平均充电量从20183月的486kwh提升至20193月的854Kwh。换言之,单桩日均充电量约30kwh。我们假定直流桩和交流桩输出功率为60kw7kw,并且按全国直流桩和交流桩占比加权计算,得到单桩平均功率为29.4kw,由此可推算单桩日均使用时长仅为1个小时,使用率约为4%

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2.1.2 私人桩:配建率稳定在65%-70%

私人充电桩配建率保持稳定。截至20193月末,在充电联盟采样的80.5万辆电动汽车中,有53.7万辆车随车配建私人桩,整体配建率66.7%。需要说明的是,在26.8万辆未配建私人桩的电动汽车中,有4.4万辆属于公务用车,由集团单位自行配建充电桩。

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2.2 分省份:公共桩集中于东部沿海地区,陕川闽使用率高

 

公共桩主要集中在东部沿海地区,北京、上海和广东公共桩保有量位居前三甲。公共充电桩建设区域较为集中,20193月末TOP10地区公共桩保有量占比达75.6%,且普遍分布于直辖市和东部沿海发达省份。北京、上海和广东分别以506944704444672个公共桩保有量位居前三甲,江苏公共桩保有量也接近40000个。中部地区仅安徽、陕西和湖北三省公共桩保有量超过10000个,而新疆、宁夏和青海等西部省份全省仅有数百个公共桩。

 

广东、江苏和陕西公共桩充电量位居前三位,陕西、四川和福建充电桩使用率高。公共桩充电量热力图与分布图并不完全匹配,20193月广东、江苏和陕西充电量分别以5885.6kwh3737.8kwh2714.9kwh位居前三名,山东、四川、湖北和福建紧随其后,而北京、上海两大公共桩保有量大省仅位列第910名。陕西、湖北和福建三省公共桩利用率高,其中陕西单个公共桩每月平均充电量达2268.6kwh,单桩日均充电量为75.6kwh。北京、上海公共桩使用率低,单个公共桩每月平均充电量仅为274.0kwh257.2kwh,远低于全国均值854kwh

上述现象或源于以下原因:

1)北京、上海等一线城市充电设施建设相对完善甚至较为超前,2018年末上海、北京车桩比(公共桩)为6.14.0,而全国均值为8.7

2)电动汽车保有量组成结构存在差异,电动乘用车在北京、上海推广情况好,乘用车通常会配建私人桩,因此公共桩使用率较低,而陕西、四川等地公共桩主要为满足公交车充电需求,因此使用率较高。

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2.3 充电运营商:国资巨头、民营设备生产商和整车企业是主要玩家,行业格局初步形成

 

公共桩产业链可分为硬件、运营、解决方案三大环节,运营是核心环节。上游制造商负责充电设备和配电设备制造,中游运营商负责充电桩和充电站的搭建和运营,下游解决方案商提供位置服务、付费和运营管理解决方案。上游硬件技术门槛低,市场充分竞争拉低利润率。中游建设运营会产生大量资本开支,需要一定资金实力,且车位选址、布线改造和运营管理具有一定难度,因此是产业链核心环节。目前充电桩产业链上中下游角色存在重合,一些硬件制造商也涉及建桩运营业务。

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公共桩运营领域主要玩家包括国资巨头、民营电力设备生产商和整车企业。国资巨头运营商有国家电网、普天新能源、南方电网,其中国家电网、南方电网本身以电网基础设施为主业,普天新能源则依托于中国普天的央企资源进行发展;民营电力设备商背景的运营商有特来电、星星充电、深圳车电网、云杉智慧、万马等,其母公司大多以充电桩制造为主业,顺势涉足下游充电桩运营以打通全产业链;整车企业旗下运营商包括上汽安悦、比亚迪、特斯拉等,其搭建公共充电桩旨在提升电动汽车使用便利性和品牌形象,助力汽车销售。

 

充电桩运营市场高度集中,公共充电桩运营市场中CR375.3%截止20193月,特来电、国网公司和星星充电旗下运营的充电桩分别达到了12.4万、8.7万和7.7万个,位居公共桩运营商前三位。其中特来电和星星充电等民营设备运营商凭借自建+托管打法后发制人,迅速做大公共桩规模。目前充电桩运营商市场集中度高,20193月特来电、国网公司和星星充电市占率达75.3%,特来电充电桩的投建及上线运营数量均居全国第一,市占率32.4%

 

公共桩投资建设速度开始分化。从建设速度看,国网公司、星星充电、依威能源继续保持较快增长,而特来电、普天新能源以及车企运营商逐步放缓投建速度,进入优化布局阶段。

 

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2.4 高速充电网络:已建成覆盖19个省份九横九纵两环高速快充网络

 

我国已建立起覆盖19个省份九横九纵两环高速快充网络。我国在省与省之间、城与城之间的高速公路上也建造大量充电桩,以满足电动汽车跨城出行需要。根据《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020年)》规划,我国将在2020年前建设起四纵四横的城际快充网络。截止201812月,国网公司已经建成了以九纵九横两环高速公路为骨干网架的高速公路快充网络,覆盖了北京、上海、山东、江苏等19个省市。

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来源:恒大研究院  沈明辉  刘宸

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