技術(shù)升級疊加汽車下鄉(xiāng)充電樁布局再提速

王東岳

中汽協(xié)數(shù)據(jù)顯示，2023年，中國累計銷售新能源汽車949.5萬輛，同比增長37.9%，滲透率達31.6%。在國家和地方政策的大力支持下，過去十年，中國新能源汽車銷量實現(xiàn)了高速增長，累計銷售新能源汽車超過2000萬輛，穩(wěn)居全球第一。

隨著新能源汽車滲透率的逐年提升，充電樁規(guī)模也隨之擴大，截至2023年年末，國內(nèi)充電樁保有量超過860萬個，車樁比接近2.5。

近段時間以來，新能源車企新車型集中上市，展現(xiàn)出一批全新的新能源技術(shù)應(yīng)用。其中，為緩解補能焦慮，800V高壓充電已逐漸成為中高端車型標配，帶來充電設(shè)施升級改造需求。

同時，政策層面上，國家能源局組織開展“充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)應(yīng)用示范縣和示范鄉(xiāng)鎮(zhèn)”申報工作，提出力爭到2025年底，實現(xiàn)充電站“縣縣全覆蓋”、充電樁“鄉(xiāng)鄉(xiāng)全覆蓋”，推動落實新能源汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展，鄉(xiāng)村充電設(shè)施建設(shè)迎來發(fā)展新階段。

按照此前規(guī)劃，到2025年，國內(nèi)將實現(xiàn)新能源車樁比達到2：1；到2030年，車樁比實現(xiàn)1：1，新能源充電樁仍面臨廣闊發(fā)展空間。

電動汽車用電端的技術(shù)升級正對充電樁提出新的需求。

此前，中汽協(xié)在消費者調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，“電池續(xù)航能力”依舊是用戶在“購買新能源車時最關(guān)心的問題”，關(guān)心續(xù)航的人數(shù)占比達到31.8%，里程焦慮依舊是推廣電動汽車最大的障礙之一。根據(jù)調(diào)查，消費者對新能源汽車的里程焦慮既包括續(xù)航焦慮，也包括補能焦慮。

從近期車企發(fā)布的新款車型看，中高端車型已經(jīng)普遍可以實現(xiàn)單車600km之上的續(xù)航里程，鋰電池的性能提升使電車在續(xù)航能力上的焦慮得到緩解。因而，電動車補能速度正在成為新的消費痛點。

根據(jù)中國充電聯(lián)盟發(fā)布的數(shù)據(jù)，截至2023年年末，國內(nèi)充電樁保有量約為859.6萬臺，同比增長30.6%。截至2023年年末，中國新能源車保有量2041萬輛，充電樁保有量859.6萬臺，車樁比為2.37。

但從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，目前，大部分電動車的充電倍率仍在1C-2C，充電時長相對較長。所謂2C充電是指電池在1/2個小時（30分鐘）內(nèi)充滿；與之對應(yīng)的4C充電即指在1/4個小時，也就是15分鐘內(nèi)充滿。要實現(xiàn)4C快充本質(zhì)上就要求提升充電的功率，其解決途徑通常有兩種，分別是增大充電電流以及提高充電電壓。

根據(jù)國家推薦標準《電動汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)》，直流充電輸出電流范圍優(yōu)先選擇80A-250A。同時，受限于硅基IGBT功率器件的耐壓能力，目前市面上的大多數(shù)電動車搭載400V電壓平臺。

因此，在400V電壓平臺下，電動車的峰值（充電電流為250A時）充電功率約為100KW，充電10分鐘大約可以補充16.7kWh的電量，對應(yīng)續(xù)航約100km。以600km的續(xù)航里程計算，在峰值情況下電池包充滿仍需耗費1個小時。

由于電氣系統(tǒng)設(shè)計的限制，電流在超過500A以后很難再繼續(xù)提升。因此，想要繼續(xù)突破200KW級快充的限制，更經(jīng)濟的解決方式就是提高電壓。而從最近一段時間推出的新車型來看，800V電壓平臺正逐漸成為中高端車型的標配。例如，蔚來最近推出的ET9采用的是900V 高壓架構(gòu)，整車最高電壓925V，充電峰值功率可達600kW，可實現(xiàn)充電10分鐘續(xù)航510km；極氪007四驅(qū)版在800V架構(gòu)下，最大輸出功率可達到475kW，充電10分鐘增加續(xù)航410km。小鵬X9也同樣采用800V高壓SiC碳化硅平臺+3C電芯，充電10分鐘續(xù)航最多可增加300km；此外，問界M9的純電版車型支持800V快充，最大輸出功率可達390kW，充電10分鐘續(xù)航增加300km。

在800V級的高電壓平臺下，當電流為500A時充電功率將提升至400kW，實現(xiàn)充電5分鐘續(xù)航200-300km；100KWh電池包15分鐘即可將電量從10%充至80%，大幅減少充電所需時間。同時，在800V高壓架構(gòu)下，新能源汽車的熱損耗也將降低、車內(nèi)空間布局得到優(yōu)化，減輕的整車重量又可以帶來續(xù)航里程的進一步提升。

NE研究院整理的數(shù)據(jù)顯示，2023年，搭載800V的新能源車型滲透率僅為2%左右。

招商證券認為，快充正在成為消費者購車考慮的重要因素，800V平臺下3C、4C 快充可能較快成為中高端車標配。招商證券預(yù)計，2024年，800V汽車滲透率有望達到7%，汽車銷售數(shù)量超過80萬輛；2025年，800V汽車滲透率將達到15%，銷售數(shù)量突破206萬輛。

同時，800V級別汽車的價格正從2019年的上百萬元逐步下探至20萬元級別。例如，最近推出的搭載800V汽車中，上汽智己LS6的定價為22.99萬元起、華為與奇瑞合作的智界S7定價為24.98萬元起。NE研究院認為，隨著800V車型價格的不斷下探，預(yù)計2025年開始進入15萬-20萬元區(qū)間，800V車型滲透率有望快速提升。

隨著動力電池技術(shù)和充電技術(shù)的不斷發(fā)展，大功率充電樁也將逐漸進入市場成為主流應(yīng)用，催生替換需求。中信證券預(yù)計，到2027年，全國新增直流充電樁137萬臺，對應(yīng)市場空間約868億元，2022-2027年CAGR約45%；其中，隨著新增直流樁功率的逐漸提升，預(yù)計到2027年250KW以上功率的新增直流樁占比達34%。

中銀證券預(yù)計，2023-2025年，充電樁年銷量將分別增長至350萬、451萬和573萬臺，同比增速保持25%以上，快于新能源汽車增速，市場空間廣闊。

隨著800V高壓快充車型的放量，充電樁需要從功率、散熱和安全三個維度進行技術(shù)升級。其中，功率器件升級以及由此產(chǎn)生的散熱等安全問題，是保障安全使用的重中之重。

根據(jù)中銀證券研究報告，充電模塊是充電樁的核心部件，在直流充電樁的成本構(gòu)成中，充電模塊的占比達到41%，其次為充電器（線）占比21%。充電模塊中，又以功率器件占比最高，功率器件的作用主要是用來實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換和電路控制。

中銀證券表示，由于電機控制器會在直流母線電壓基礎(chǔ)上產(chǎn)生電壓浮動，當直流母線電壓提升到800V，對應(yīng)的功率器件耐壓水平需提高至1200V左右。目前，主流的硅（Si）基IGBT耐壓等級在600-750V。因此，在800V電壓平臺下，原來400V平臺的硅基IGBT將不再適用高電壓路線。

隨著大功率充電樁滲透率提升，替換大功率器件成為必然。而相比硅（Si）基IGBT，碳化硅（Sic）MOSFET 具有高耐壓、低導(dǎo)通電阻、耐高頻和耐高溫的特性，可以有效提高電機的轉(zhuǎn)換效率和動力輸出，保證電機的高效穩(wěn)定運行，正成為大功率充電的核心器件。

同時，根據(jù)焦耳定律，當電流每提升1倍，發(fā)熱量便會增大4倍。因此，采用大電流快充會帶來較多的發(fā)熱，也對散熱提出了較高要求，需要更高效的散熱機制。根據(jù)西部證券研究報告，目前，液冷技術(shù)正快速成為大功率充電樁的主流散熱解決方案。與傳統(tǒng)直流充電槍相比，液冷槍線可以通過循環(huán)冷卻液將熱量快速導(dǎo)出，從而使槍線可以承受較高電流。

數(shù)據(jù)顯示，普通直流充電槍最大承受電壓為1000V，最大承受電流為250A，即最大輸出功率250KW；相比之下，大功率液冷充電槍最大承受電壓1000V，最大承受電流為800A，即最大輸出功率達800KW。

中信證券認為，充電樁更新升級將拉動相關(guān)配套零部件的迭代需求以及價值量提升，打開遠期成長空間。根據(jù)中信證券預(yù)計，到2027年，充電模塊市場空間將達347億元，年化復(fù)合增長率超過40%，其中功率器件市場空間有望達104億元。

2023年，《中共中央國務(wù)院關(guān)于做好2023年全面推進鄉(xiāng)村振興重點工作的意見》指出，鼓勵有條件的地區(qū)開展新能源汽車和綠色智能家電下鄉(xiāng)，新能源汽車鄉(xiāng)村推廣正式提上議程。

工信部數(shù)據(jù)顯示，截至2022年年末，中國農(nóng)村地區(qū)新能源汽車銷量約占農(nóng)村地區(qū)汽車總銷量的4%，遠低于行業(yè)總體25.6%的水平，蘊含著巨大消費潛力。

但作為電動汽車充換電服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施，充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不足成為制約農(nóng)村地區(qū)新能源汽車消費潛力釋放的痛點、堵點。尤其在公共領(lǐng)域充電領(lǐng)域，充電樁結(jié)構(gòu)近幾年呈現(xiàn)明顯變化，凸顯充電樁供需矛盾。

根據(jù)中國充電聯(lián)盟公布的數(shù)據(jù)，在充電樁保有量中，私人充電樁從2016年的6萬臺增長至2023年的587萬臺，在整體充電樁中的占比從2016年的約29.8%增加至2023年的68.29%；公共充電樁保有量從2016年的14.1萬臺增長至2023年的272.6臺，在充電樁中的占比從2016年的70.2%降低至2023年的31.71%，車樁比為7.49；其中，具備公共快充性能的直流樁保有量僅為120.3萬臺，車樁比為16.97，遠低于計劃水平。

2023年5月，國家發(fā)改委發(fā)布了《關(guān)于加快推進充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè) 更好支持新能源汽車下鄉(xiāng)和鄉(xiāng)村振興的實施意見》（下稱“《實施意見》”）。《實施意見》聚焦制約新能源汽車下鄉(xiāng)的瓶頸問題，在創(chuàng)新農(nóng)村地區(qū)充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)運營維護模式、支持農(nóng)村地區(qū)購買使用新能源汽車、強化農(nóng)村地區(qū)新能源汽車宣傳服務(wù)管理等三個方面，提出了11項具體舉措，通過適度超前建設(shè)充電基礎(chǔ)設(shè)施、優(yōu)化新能源汽車購買使用環(huán)境，著力推動新能源汽車下鄉(xiāng)，不斷釋放農(nóng)村地區(qū)消費潛力。

近日，國家能源局發(fā)布《關(guān)于組織開展“充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)應(yīng)用示范縣和示范鄉(xiāng)鎮(zhèn)”申報工作的通知》（下稱“通知”）。根據(jù)《通知》，本次申報以擴大農(nóng)村地區(qū)充電基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)為目標，加快構(gòu)建滿足不同地區(qū)、不同類型、不同場景充電需求的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，促進新能源汽車下鄉(xiāng)。

其中，在推進集中式公共充電場站建設(shè)環(huán)節(jié)，《通知》提出，要結(jié)合公共充電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，優(yōu)先在企事業(yè)單位、商業(yè)建筑、交通樞紐（站）、高速公路、國省道公路沿線服務(wù)區(qū)（站）及出入口附近等場所配置公共充電設(shè)施，并向易地搬遷集中安置區(qū)、鄉(xiāng)村物流基地、鄉(xiāng)村旅游重點村等延伸。

同時，在新建居住區(qū)，《通知》提出應(yīng)落實停車位100%建設(shè)充電設(shè)施或預(yù)留建設(shè)安裝條件的要求，具備條件的存量居住區(qū)要配建一定比例的公共充電車位；因地制宜提高公務(wù)用車中新能源汽車使用比例；鼓勵具備條件的縣鄉(xiāng)黨政機關(guān)、學(xué)校、醫(yī)院等單位加快內(nèi)部停車場充電設(shè)施建設(shè)并對公眾開放等一系列措施，力爭到2025年年底實現(xiàn)充電站“縣縣全覆蓋”、充電樁“鄉(xiāng)鄉(xiāng)全覆蓋”，推動落實新能源汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展。