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2020年充电桩市场规模将达177亿元 先发运营具有优势

2019-03-13

2020年充电桩市场规模将达177亿元 先发运营具有优势

目前,汽车的新能源化已成为必然,随着2019年氢氧燃料电池车的发展方向确定,纯电动化的汽车的技术潜能也将被大力发掘。新能源汽车的环保性,将提高城市对人口负载力,是未来超大型城市运转的重要支柱。

既成定局的前景下,充电设备及系统的城市充电系统拥有极大的发展空间;据了解,2018年新能源车保有量同比增涨76%,交通及物流用车因补贴下降,销量有小幅度下滑;但预计销量在政策影响下仍将实现增涨。

经尚亿创新调研发现,2020年充电桩行业市场规模将达到140至177亿元,“中国制造”的2025年将达成770至1290亿元的累计规模。而这5年之间,市场的复合年均增长率在25%至50%间。

(尚亿源集中充电站点安装案例)

    发展趋势:大功率将成主流 运营入场越早越好

    目前而言,充电桩投放,充电时间与充电产生的收益成反比;充电越快、用户越多,收益越高,反之越低。因此,大功率成为主流是必然趋势——既满足用户的快速充电需要,也提高了充电桩的回报率。

    制造工艺上,单一模块进行功率密度的适当提升可以降低每瓦成本。大功率模块,就成为了生产商提升利润的必定选项。在相应技术领域有所积累的企业,诸如尚亿源、普天新能源、奥特迅等,得益于既有的技术资本,将有先发优势。

    而对于运营商来说,提高设备的使用率是关键。

    充电运营市场之规模,在2025年将抵1620亿元;而近两年的数据表明,充电市场格局具有高集中度特性,以及前期的高投入与强规模效应。

    可以预见,越早投入,在未来数年分得的“蛋糕”将越大。特别是服务,具有相当的附加值,提高服务费,将是设备使用率之外的另一条提高收益的道路——虽然从长期来看,随着竞争加剧服务费会趋于同一水平,但短期内仍可作为收益增长的重点。

    这也是为什么越早投入越好的原因之一。


汽车电动化属物联网时代必然产物  补贴政策与行业空间俱佳

汽车,与能源密不可分。20世纪初叶,当石油开启了一个崭新的能源时代,汽车便注定成为一项百年产业。它是许多发明技术的综合运用的产物,是现代工业之桂冠上的宝珠。

而当今能源转型、物联网的新时代,汽车产业的升级已成定数——传统燃油汽车机电分离,作为平台无法实现深层次的联网和智能化。

近年来,国家接连出台各类购车补贴优惠政策。据尚亿创新调查,2012至2018年间,中国新能源汽车在短短6年之间实现了具有规模的产业化,新能源车销量的复合年均增长率达113%。仅2018上半年度,即达到118.8万台。

汽车,特别是客车的电动化,正如前文所言对于城市化有着十分积极的作用,持续的政策补贴与行业快速增长已经具有确定性。

据《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》中指出2020年新能源汽车要实现产销200万辆,累计产销量达500万辆。另外根据2017年5月份的《汽车产业中长期发展规划》,到2025年新能源汽车产销水平将达到700万辆。


 

而随着新能源汽车产业的升级,充电桩作为相关行业势必随之增涨。

目前,我国内主流的充电桩分为交流充电桩(慢充)及直流充电桩(快充)。交流充电桩常固定安装,与交流电网相连,额定电压220V/380V,通过车载充电机进行充电。

一般而言,车载充电机功率较小。因此,交流充电桩充电时间较长,但对电池寿命影响小。而且设备结构简单,成本低。

  

 


而直流充电桩,虽然在安装方式、电网连接上与交流充电桩相同,但其采用三相四线制供电,设配了大功率的直流充电模块;输出电流可高达150-400A。

   其充电原理是将三相交流电经配电变压器降压,之后经过整流装置变换为直流电,滤波后通过DC/DC功率变换器。经过高频功率变换器转换为直流输出,再次滤波后为电动车蓄电池充电。因此,直流充电桩功率常为50-100KW。功率很大,必须采用专门的供电线路与变压器设备,因此成本也较为高昂。


两者在充电耗时、投放成本、技术含量与使用场景上,均存在显著差异。


目前国内的充电设备行业,产业链的构成可划分为生产商、运营商,以及整体解决方案商。其中设备生产环节,又涉及上游的各类充电模块、枪头、滤波装置、断路器、交流/直流接触器、直流熔断器等,中游的交直流充电设备及车载充电机,同时还包括配电设备及相关辅助设备生产商。

国内充电桩行业虽已进入快速增长期,但市场缺口仍热较大。

2013年以前,可以视为行业的初步试水阶段;而2014年后,则进入高速成长期;这是因为作为行业基础的新能源汽车销量,在2013年以前未呈现较强的规模优势。

因此充电桩行业的发展主导力量来自于政府推动,参与者均为国电、南电等国有企业,且应用对象均为公共汽车或政府内部用车,起到示范带头作用。

2012年开始对充电桩的相关政策陆续出台,《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》中提出,截至2015年建成2000个充换电站、40万个充电桩;《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》提出将充电设施建设纳入城市综合交通体系,且充电设施数量应适度超前于新能源汽车推广。 

在政府力量的参与下,该阶段我国充电桩行业仍实现较快增长,2010-2013年我国公共充电桩数量从0.11万个提升至2.25万个,CAGR达到173%。2014年及以后,随着新能源汽车规模化销售趋势的逐渐形成,在国家扶植政策的引导下,民营资本开始进入该领域。

2014年5月,国家电网宣布引入社会资本参与电动汽车充换电站设施建设,随后相继出台多项政策,从用电价格、充电服务费、运营补贴等多维度促进充电桩扶植政策落地,并于2014年11月《关于新能源汽车充电设施建设奖励的通知》中明确提出对于新能源汽车推广到一定数量的地区安排相应充电设施奖励,首次将新能源汽车购置环节与充电设施补贴相挂钩。在一系列政策引导下,诸多能源等民营企业开始涌,在这一阶段,充电设备生产商也迎来新的机遇,而名不见经传的尚亿源,在2014年以后也在风口上迅速发展壮大为国内首屈一指的设备商。

我国充电桩行业开始呈现出国企、民企、混合所有制企业共存的局面。由此充电桩行业进入较快增长阶段,2014年至2017年我国公共充电桩保有量从3.1万个增长至21.4万个,CAGR达到91%,同时2017年已经建成私人充电设施达23.2万个。

 

如今,我国新能源充电桩保有量位居全球第一由于庞大的体量,整体建设速度仍落后于新能源汽车发展速度。

据数据统计分析2018年我国充电桩保有量达到80.8万个,其中公共类充电设施32.8万个,相比2017年增加11.4万个,私人充电设施48万个,相比2017年增加24.8万个。预计到2018年底,我国新能源汽车整体保有量将达到270万辆,

预计到2018年底需要直流快充的新能源汽车保有量将达到79.7万辆,慢充的非运营类车辆规模在191.6万辆左右。根据2018年充电桩保有量情况,可以计算出整体车桩比为3.4:1,新能源运营车与公共快充桩的车桩比为5.76:1,新能源非运营车与慢充桩的车桩比为2.86:1。

相较2015年国务院印发的《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》中规划的到2020年车桩比近1:1的目标仍有较大差距。同时可以看出在充电桩整体发展速度与新能源汽车行业不匹配的大背景下,公共类快充电站即直流充电桩相对于运营类电动车的发展缺口问题更加突出。

 

2020-2025年设备市场规模复合增速预计在25-50%之间

对于充电设备市场规模的预测,尚亿创新认为规模的上限为充电设施与新能源汽车规模的发展速度相匹配,即车桩比最终实现1:1的目标

而充电设备规模的下限为充电设施与电动车充电量的发展速度相匹配,即能够满足全部新能源车充电需求。按照以上估算方法,预计2020年充电桩市场累计规模将在140-177亿元左右,2025年充电桩市场累计规模将在770-1290亿元左右,2020-2025年新增市场CAGR将在25%-50%之间。

如果按照充电设施与新能源汽车行业发展速度相匹配的方式预测,则到2020年国内充电桩总需求量将超过200万个,2025年将突破2600万个,2020-2025年新增市场规模CAGR达到50.3%。

根据相关政策2020年新能源汽车销量预计将达到200万台,估算新能源汽车保有量有望达到570万台。假设到2020年国内车桩比能够达到1:2.7的水平,按照对新能源汽车销售规模及保有量的预测,预计到2020年新能源充电桩需求量在210万个左右。另外根据《汽车产业中长期发展规划》,到2025年新能源汽车产销水平将达到700万辆

由此估算到2025年新能源汽车保有量有望达到2609万台,相应国内充电桩总需求将达到2609万个

同时根据应用场景不同,可以确定直流及交流充电桩比重。

考虑到新能源客车及专用车的运营性质需要配备充电时间较短的直流充电桩预计到2020年运营类新能源汽车的保有量有望达到165万台   

因此预计直流充电桩的需求规模将在60万个左右,交流充电桩的需求规模在150万个左右。

2025年预计运营类新能源汽车保有量将增长至接近720万台,综合考虑公共交通系统及私有乘用车辆划分,直流充电桩需求量也将扩大至720万台左右,相应的交流充电桩需求规模将在1890万台左右。


如果按照充电设施与电动车充电量的发展速度相匹配的情况预测,假设运营类新能源乘用车每天用电量64kWh,公交车每天用电量104kWh,物流车每天用电量75kWh及私家车每天用电量16kWh,并按照2020年能够满足35%,2025年能够满足100%的充电量需求计算,则到2020年国内充电桩总需求量将达到216万个,2025年将突破1436万个 

2020-2025年新增市场规模CAGR达到25%。同时根据不同车型充电规模不同,可以确定直流及交流充电桩比重。预计到2020年运营类新能源汽车的用电量有望突破450亿kWh,非运营类新能源汽车用电量在230kWh以上,因此预计直流充电桩的需求规模将在42万个左右,交流充电桩的需求规模在170万个左右。

2025年预计运营类新能源汽车用电量将增长至接近1770kWh,非运营类新能源汽车用电量在1100kWh以上,直流充电桩需求量也将扩大至385万台左右,相应的交流充电桩需求规模将在1050万台左右。根据上述对充电桩单价的预期,2020年预计充电桩市场规模下限将达到140亿元,2025年充电桩市场规模下限将达到770亿元,2020-2025年累计市场规模CAGR达到40%,2020-2025年新增市场规模CAGR达到25%

政策逐步落地,多方面引导充电桩市场快速发展

2014年以来,国家及地方政府针对充电桩各个环节相继推出多项鼓励政策,旨在从产品兼容性、建设布点、设备投资、电价政策及运营维护等多个维度激发各方力量参与充电设施建设之中,并着力降低充电设施建设过程中可能面临的各种困难,引导充电桩市场进入快速发展轨道。

产品侧新国标推出,互联互通趋势增强

首先为解决充电桩和桩之间、车和桩之间的互联互通障碍,2015年底国家质检总局等部门发布新国标,对充电设施、充电接口、充电站建设运行、充电站建设运行、充电服务等方面进行较为全面的标准建设,全面提升了充电的安全性与兼容性。

国家电网在2017年4月发布《关于开展充电桩新国标改造升级的通知》,涉及2010年以来建设的共计43818台充电桩,目前除部分旧标准充电桩留存以服务旧车用户外,大部分充电桩已完成升级改造,对充电桩产业的规范发展奠定坚实基础

充电设施建设纳入土建规划

在建设布点方面,2015年国务院在《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》中强调鼓励充电服务、物业服务等企业参与居民区充电设施建设运营管理,统一开展停车位改造,原则上新建住宅配件停车位应100%建设充电设施或预留建设安装条件,大型公共建筑物配建停车场、社会公共停车场建设充电设施或预留建设安装条件的车位比例不低于10%。同年在《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020)》中更加具体的提出分区域和分场所的建设目标。

 

补贴从前端购置逐步转向支持充电设施及运营

在推广补贴方面,2016年1月财政部、工信部、发改委及能源局联合发布《关于“十三五”新能源汽车充电基础设施奖励政策及加强新能源汽车推广应用的通知》,提出对新能源汽车推广规模较大的省市区安排奖励资金用以补贴充电基础设施建设及运营,首次将新能源汽车充电设施建设环节与购置环节的补贴相联系。

2018年11月发布的《提升新能源汽车充电保障能力行动计划》中,再次强调引导地方财政补贴从补购置转向补运营,逐渐将地方财政购置补贴转向支持充电基础设施建设和运营等环节。

 

充电设施建设及后续运营环节补贴落地

在充电设施建设及后续运营环节,各省市均提出具体补贴政策,在建设环节从设备总投资额或单个设备功率等方面进行一定比例或金额的补贴。

如从投资总额角度,北京地区可以申请不高于项目总投资额30%的固定资产补助资金、厦门对公共充电桩设施按充电桩设备投资额给予20%的补贴,对专用充电设施给予40%的补贴;从单个设备功率角度,广州对直流充电桩按照550元/kW,交流充电桩按照150元/kW的标准进行补贴。 

在后续运营环节,针对年度运营电量或安装设备额定功率等方面进行补贴。如上海对公交、环卫等行业充换电设施按0.1元/kWh标准补贴,千瓦充电功率每年补贴电量上限为2000kWh,其他公用充换电设施按0.2元/kWh标准补贴,千瓦充电功率每年补贴电量上限为1000kWh;三亚以设备安装额定功率为基数,每千瓦补贴不超过200元/年。

 

实行扶持性电价政策

另外针对用电价格,国家及地方政府也发布相关政策以对充换电设施实行扶持性电价政策。2014年7月22日发改委发布《关于电动汽车用电价格政策有关问题的通知》,主要内容包括:一是对向电网经营企业直接报装接电的经营性集中式充换电设施用电,执行大工业用电价格,并在2018年7月再次再次发文明确针对电动汽车集中式充换电设施免收基本电费的政策延长至2025年。

二是其他充电设施按其所在场所执行分类目录电价。

三是电动汽车充换电设施用电执行峰谷分时电价政策。鼓励电动汽车在电力系统用电低谷时段充电,提高电力系统利用效率。

四是电网公司不得向充电站收取接网费用。

以上一系列政策,从前端产品标准、建设布点、推广补贴、设施建设到中后端的运营补贴、扶持电价实现全覆盖,相关扶持措施贯穿充电设施建设始终,从多维度全面降低建设及运维难度,提高民间资本投入积极性,对我国充电桩市场实现从初步试水到高速成长期的较快过渡起到极大推动作用。

设备端短期竞争激烈,中长期大功率趋势提升集中度前面提到直流充电桩与交流充电桩的核心区别在于交流充电桩仅提供电力输出功能,而直流充电桩需要通过整流装置将交流电转为直流电,随后通过功率变换装置转换成电池所需的直流电输出。此交流充电桩通常体积较小,结构较为简单,主要由人机界面、控制模块、充电接口、供电接口、计量单元(即智能电表)组成。

而直流充电桩通常由功率单元(即直流充电模块)、控制单元(即充电桩控制器)、计量单元、充电接口、供电接口及人机交互界面组成。充电模块由三相无源PFC和DC/DC两个功率部分组成,前者由开关器件IGBT及PWM整流电路构成,以实现整流变换。成本结构方面,由于直流充电桩结构更为复杂且单机价值量较大,因此以直流充电桩为例。根据相关数据,直流充电桩原材料成本占到总成本的93%,人工及制造成本仅占7%左右。其中充电模块占原材料成本的50%,APF有源滤波占15%,电池维护及监控设备占20%,外壳、接口等配套设备占15%

 

国内充电桩厂商 设计能力是关键

充电桩主要由充电模块、充电枪、断路器、接触器、滤波器、插座插头、线缆及外壳底座等部分构成,其中充电模块决定了充电效率及稳定性,是充电桩的核心环节,占到充电桩总成本的50%左右。

直流充电桩由于额定功率较大,充电效率要求较高,其充电模块以IGBT高频开关作为核心元器件,且对电路优化设计有更高要求,因此技术壁垒相对较高。

对于充电桩设备制造商而言,产品核心差异化在于充电模块效率。

而提升充电模块效率的关键因素一方面在于核心电子元器件的性能,另一方面在于电源模块整体电路结构方案的优越性。由于核心部件IGBT尚不能实现国产化,主要充电模块制造商均从海外品牌处购买,因此各制造商的电路设计能力成为决定充电模块差异化水平的关键,这主要由相关的行业经验所决定。在国内,以尚亿源为例,较早进入新能源相关充电行业的企业大都具有较为成熟的设计能力。


大功率充电成趋势 产业协同发展成关键

从行业远景来看,大功率充电设备需求凸显

一方面大功率充电设备能够满足用户快速充电的需求。

假设电动车百公里耗电量在20kWh左右,续航里程在400KM的情况下,电池容量为80kWh,在理想情况下,用户仅在10分钟左右就能完成充电过程,则充电桩容量需要在400kW左右。根据对快速充电领域的专项调研,国际上,日本对快充相对谨慎,到2025年才计划将充电功率提升至350kW,而由于欧美地区由大型整车厂主导,预计将在2020年将快速充电功率定义为350-400kW,充电最大电流将达到500A。

另外根据国网历史招标情况,直流充电桩功率水平也呈现上升趋

2018年第三批充电桩招标的平均功率水平为103kW,且最高功率水平已经达到450kW,但占比最高的充电桩功率水平仍然在60kW。

根据国内量产新能源车的充电电流数据,乘用车方面目前电压平台普遍在240-250V之间,最高能够达到750V,充电电流普遍在0-200A之间,最大电流可达到240A。商用车方面,电压平台普遍在200-830V之间,充电电流普遍在0-500A之间,最大电流可达600A。

因此乘用车充电功率普遍在50-100kW,最高已经达到150kW,商用车充电功率普遍在200-350kW,最高可以接近500kW。无论从消费者需求还是电动汽车充电功率水平上来看,大功率设备都将成为主流。


另外,大功率充电设备的使用将有助于提升充电站投资回报率。

以上海为例,假设充电设备平均单价为0.42元/W,每日累计充电小时数为4小时,折旧年限为10年,用电损耗为8%,政府对充电设备的补贴标准按照上海的相关规定,即单桩补贴30%。

根据以上假设,分别计算30、60、90、120及150kW单桩的投资回报率及成本回收期。随着充电桩功率的提升,单桩投资回报率不断上升,成本回收期不断缩短。

根据计算,单桩投资回报率从30kW的7.3%提升至150kW的16.9%,单桩动态成本回收期也从30kW的8.15缩短至150kW的4.88。

以上数据说明从运营商角度,大功率充电设备具备较强的经济性,其需求确定性逐渐增强,应用范围也将相应拓宽。


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