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​充换电双千亿市场崛起,充电桩“三化”和换电BaaS模式未来可期

预计2025年车桩比降至2.2:1,对应新增充电桩数量4年CAGR超过54%。技术层面关注充电桩大功率化、智能化和网联化,运营层面关注精细化数字运营能力带来的充电桩利用率提升以及多样化的盈利模式。

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云悦观点1:预计2025年车桩比降至2.2:1,对应新增充电桩数量4年CAGR超过54%。技术层面关注充电桩大功率化、智能化和网联化,运营层面关注精细化数字运营能力带来的充电桩利用率提升以及多样化的盈利模式。

云悦观点2:硬件端的价值核心在于充电模块,高压快充的趋势将带来充电模块新需求。充电模块未来10年总产值将超过3000亿元,关注充电模块大功率升级以及散热技术演进带来国产化机遇。

云悦观点3:V2G(车辆到电网)模式具有减缓电网供电压力、节省充电成本等优势,但受制于电池衰减;随着电池循环寿命的延长,V2G双向充电桩作为连接电网与电动汽车的枢纽将有较大的增量空间。

云悦观点4:换电模式具有补能耗时短、电网调峰等优势,与充电模式在不同应用场景形成互补;电池资产的运营管理是换电模式的“胜负手”,关注BaaS模式下综合实力强劲的第三方电池资产管理公司。

随着新能源汽车销量快速增长,新能源汽车的补能焦虑将成为主要矛盾,充换电行业迎来快速发展期。今年7月,国家能源局表示,正在加快电动汽车充电设施的建设,截至今年6月,已累计建成392万台,形成全球最大规模的充电基础设施。2025年将满足超过2000万辆电动汽车的充电需求。

一、充电与换电齐头并进

1.需求和政策双轮驱动

新能源汽车的渗透率有望在2025年超过30%,由此带来巨大的补能需求,充、换电设施建设与运营蕴藏巨大机会。2020年,充电设施纳入七大新基建领域中;2021年以来,相关政策不断推出,政府工作报告明确提出要增加充电桩、换电站等设施。

2.充、换电双千亿市场空间

截至2021年底,全国新能源汽车保有量784万辆,充电桩保有量261.7万台,车桩比3:1,仍存在较大的缺口。根据测算,2025年车桩比将下降至2.2:1。预计到2025年新能源汽车保有量增加至3224万辆,充电桩保有量将增加至1466万台。2021-2025年新增充电桩数量年均复合增长率将达54%。

参照国家电网充电桩招标价格,直流充电桩平均价格约 10 万元/台,交流充电桩平均价格约1.8 万元/台,假设 2022-2025 年交、直流充电桩占比保持约 6:4,按此估算得出,2022-2025 年充电桩市场规模分别达 1241 亿元、1347 亿元、1482 亿元、2045 亿元。

根据中信证券预测,2025 年新建换电站数量将突破1万座,保有量突破3万座。2025年换电站设备市场规模有望达 402 亿元,用电市场规模有望达 138 亿元,运营市场规模有望达 606 亿元,换电市场规模合计超过千亿。

3.充、换电互为补充,协同发展

目前补能方式主要有交流慢充、直流快充和换电三种方式。

交流充电桩的输入电压为 220V,充电功率多为 7kW,一般需要 8-10 小时才能充满电,大多安装在居民小区的停车场内。此外,交流充电桩的结构和技术较为简单,安装成本不高,不含线路改造和扩容时每个交流充电桩的安装成本仅需800-1200元。

直流充电桩输入电压为 380V,充电功率可高达 60kW,正常情况下充满电只需20-90 分钟。直流充电桩的造价成本由于复杂的技术和设备等原因较高,只适用于那些对充电时间要求较高的场景,如出租车、公交车等,同时集中式的充电站或加油站也一般安装直流桩。

换电是指通过直接更换电池来补充电能的模式,主要通过集中型充电站对大量电池进行集中存储、集中充电、统一配送,再于电池配送站内对电动车提供电池更换服务。

与充电模式相比,换电模式的主要优势为补能效率高,一般用时不超过5分钟,因此对运输效率要求较高的商用车来说,应用路径较为清晰。但相比充电模式,换电站前期投入成本和后期运营成本较高,同时由于电池型号多样、换电方式不同等原因,换电仍面临技术标准、税收政策、换电站建设管理规范等问题。

二、充电篇:行业进入快车道

充电桩产业链的上游为充电桩元器件供应商和设备集成商,中游为充电运营商,下游服务端为第三方充电聚合平台。其中设备生产商和充电运营商是充电桩产业链中最主要的环节。

中国充电基础设施产业图谱

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1. 上游设备厂家竞争较为充分,核心看充电模块

从成本结构来看,充电模块是充电桩的硬件设备中最核心的部分,其成本占比约为45%~55%,充电模块的核心是IGBT功率开关,其占充电模块成本的20%以上。由于技术门槛较高,我国目前在高端IGBT上还不能实现国产化生产。IGBT市场竞争格局较为集中,主要竞争者包括英飞凌、三菱、富士电机、安森美、瑞士ABB等。

整体来看,充电桩设备的同质化程度较高,各个设备厂家围绕细分市场做一些场景化的创新和解决方案创新。据统计,国内充电桩设备厂家数量超过300家,属于完全竞争市场,而且较为分散。

2.中游运营商集中度较高,考验综合运营效率、投建模型和资金实力

根据充电场景划分,运营商可以分为“在途充电运营商”和“目的地充电运营商”两大类。“在途充电”指的是用户在主动行使路途中前往集中式大型充电站进行充电,可以类比加油站,目前在途充电服务对象是运营车辆为主,充电设备以直流快充居多,运营商进入市场时间较早,充电设备单价成本高,主营业务通常也包含销售充电桩,代表企业有特来电、星星充电、深圳车电网等;“目的地充电”是指利用写字楼或、小区停车场、商业场馆等目的地场景的的充电桩进行的充电,服务对象更多是新能源私家车,市场需求起步较晚,代表企业有汇充电、依威能源等行为。“在途充电”和“目的地充电”同步发展,满足车主不同场景需求。

充电运营商按充电场景分类

根据充电桩运营模式划分,运营商主要分为三大类:专业化运营商、电力国有企业和整车企业。

当前充电桩运营的主流模式仍为专业运营商主导。专业运营商占公共充电桩运营市场份额的75%以上,如特来电、星星充电、车电网、依威能源、汇充电等;以能源、电网基础设施建设为主业的国有企业占公共充电桩运营市场份额的 20%-25%,如国家电网、南方电网、中国普天等;以推广新能源汽车产品为主要目的的整车厂占公共充电桩市场份额低于5%,如特斯拉、蔚来、上汽、比亚迪、小鹏等。

充电桩运营具有显著的规模效应,导致了较高的集中度。从充电桩数量来看,前五大公共充电桩民营运营商中,特来电和星星充电占据了80%的份额。公共充电桩TOP5民营运营商(截至2022年6月,万台)

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数据来源:中国电动汽车充电基础设施促进联盟

目前,充电桩运营商的盈利来源包括服务费、电力差价、补贴、增值服务,其中收取服务费是大部分运营商最基本的盈利方式。

 充电桩运营商的主要盈利模式

图片3.下游的充电聚合平台赋能运营商,实现数据的互联互通

第三方聚合平台商一般不直接参与充电桩投资建设,而是接入多个品牌运营商的充电桩,为用户提供从找桩到支付的一站式服务,主要通过服务费分成进行盈利,属于轻资产运营模式,核心价值在于引流及整合管理。

其中代表性企业为能链旗下的快电和滴滴旗下的小桔充电。

4.充电桩发展路径探析

(1)高压快充趋势带来充电模块的新需求

快充是提升消费者充电体验的重要解决方案,单桩大功率化是充电桩发展的大势所趋。为了提升直流充电桩的快充能力,“超充”的概念被广泛讨论并逐渐提上全球各区域充电标准的路标。从标准演进路线可看出,日标/国标直流快充最大功率将从250kW/400kW向900kW迈进,欧标/美标直流快充最大功率将从200kW向460kW迈进。

目前大功率充电在技术上有两条实现路径:提高充电电流和提升充电电压。从不同的实践来看,高压快充能够在更宽范围内实现最大功率充电,更能匹配未来快充需求。尤其是800V高压架构更有利于降低热损耗、提升续航里程,已获各大车企的布局。

随着超充时代的到来,充电模块的容量升级、可靠性以及安全性面临着更高的要求。目前,同尺寸的充电模块的功率密度逐渐升级,是行业广泛共识。由原来的10kW、15kW逐步增加到20kW、30kW、40kW,甚至更大功率。目前英飞源、永联、优优绿能、电王快充等企业均已批量生产使用40kW充电模块。

此外,大功率充电将使得充电模块急剧升温,模块散热方式的改变也是重要的技术演进方向。充电模块的主要散热方式是风冷散热,虽然经济性较好,但在长时间高热运转下的散热功能相对较差。相较于此,全隔离防护技术下的液冷充电模块,采用全封闭模式,散热性能更好,具有更高防护性,效率和使用寿命。但由于其费用成本较高,短时间难以成为市场应用的主要产品。预计随着成本下降,具有更优散热效率的充电模块将规模化推向市场。 

值得注意的是,大功率快充的规模化应用将极大地增加电网负荷,而现有的电力电网设施暂时无法满足全国大规模快充的要求,因此大功率充电技术将优先满足特定场景下的需求,并和现有充电技术路线长期并存。

(2)智能化、网联化是充电桩进化方向,关注V2G技术带来的“车网协同”新模式

在传统基建模式下,硬件方面的投入是核心,该模式追求数量上的规模效益。但在新基建的模式下,充电桩与通信、云计算、智能电网、车联网等技术有机融合,不仅可以利用大数据优化充电桩位置布局,提高利用率,直接提升充电桩行业的盈利能力;更可以合理安排充电时间,平滑电网负荷曲线,提高社会经济效益。

随着电力市场改革和电池成本下降,电动汽车将发挥其分布式电源的作用以V2G(vehicle to grid,车辆到电网)的方式提供调峰、调整用电负荷等。V2G的模式有望大幅提高充电桩的利用率,从而提升充电企业的盈利空间。预计2025-2030年,V2G逐渐商业化,双向充电桩将带来用户侧经济效益的逐渐凸显。

(3)充电运营商将以更加精细化的服务和互联网思维提升单桩利用率

现阶段市场的主流盈利模式严重依赖电费差价、服务费,面临着高成本、低收入的难题。“充电桩+增值服务”或成未来盈利的重要出口。拥有地域优势和先发优势的企业,将凭借充电桩保有量提升带来的规模效益,不断地巩固其护城河。

我们认为,做好充电桩运营的核心在于深刻理解用户需求从而提高服务水平,最终通过强大的数字化运营能力提高充电桩利用率和自身盈利能力,关注将互联网基因及用户运营思维融入充电运营领域的优质企业。

三、换电篇:B端应用场景清晰

换电模式的本质是挖掘动力电池全生命周期价值,实现企业和消费者利益再分配。

从用户端来看,消费者能够节约购置成本、使用成本,提高补能效率;整车厂能够根据换电推出多种销售方案,促进销售,方便电池监控,减少电池故障产生的召回问题;电池企业便于对电池进行梯次利用和回收利用;设备供应商能够获得较大增长空间;电网端能够降低电网负荷不均的风险,实现削峰补枯;国家和社会层面来看,能够推动碳达峰、碳中和目标的实现。换电产业链主要由上游的设备生产商、中游的换电运营商以及下游新能源汽车使用者构成。

上海交通大学教授、上海智能网联汽车技术中心董事长殷承良表示:“换电的优势和劣势非常清晰,优势是补能效率高、占地面积小、电池损耗低;续航里程长、安全性高、应用场景丰富;缓解电网扩容压力、前期购车成本低。劣势是建设成本高,回报周期长,标准化难以建立,商业模式盈利难等。”

中国电动汽车充电基础设施促进联盟的统计数据显示,截至2022年6月,全国换电站保有量为1582座。从省市发展现状来看,北京、广东、浙江、江苏、上海数量居前,分别为272座、213座、154座、144座和103座。

眼下,国内换电行业呈现“四足鼎立”的格局:


以蔚来、吉利、北汽为代表的整车企业
以宁德时代、SK为代表的电池厂商
以国家电网、中国石化为代表的大型央企


以奥动新能源、杭州伯坦为代表的第三方服务商

据了解,目前,车企和第三方服务商几乎瓜分了所有的市场份额——蔚来、奥动新能源和杭州伯坦分别运营着1024座、450座和108座换电站。

对于充电和换电两种补能模式,行业内基本形成共识——二者是互补而非竞争关系。

然而,在部分业内人士看来,换电模式现阶段不会成为主流。

1.换电产业链概览

换电模式产业链

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上游环节是由电池供应商、基础零部件供应商以及配套技术系统提供商组成,分别负责提供动力电池和换电站设备。动力电池约占换电站建设成本的20%,其成本预计有进一步下降的空间。

目前,换电设备供应商主要包括山东威达、国电南瑞、博众精工等。其中,山东威达是电动工具钻夹头龙头企业,产品线丰富,与蔚来深度绑定,二者合资建立的子公司昆山斯沃普为蔚来二代换电站唯一供应商。

中游主要为换电站建设和运营商,换电站的建设运营对资金需求量较大,对电池的投资、车位选址、布线改造和运营管理都有很强的要求。运营商通过引入电池资产公司,与动力电池企业、融资租赁公司等形成合作,以此减轻资金压力。

目前我国乘用车换电运营商主要玩家有蔚来、奥动新能源、伯坦科技,截至2021年底,三者分别建有换电站789座、402座、107座,基本分摊了我国乘用车换电站市场,商用车换电主要参与者则为玖行能源,同时也有很多新进入者,包括车企、电网企业、能源类企业、甚至互联网企业等。

下游主要是新能源汽车使用者,目前我国换电模式仍处于行业发展初期阶段,大多数换电站中游运营商主要发展2B 业务,如公交车、出租车、网约车、重卡;部分换电运营商也逐渐将业务拓展到C 端用户。

2.“车电分离”模式逐步成熟,BaaS 模式或成主流

换电产业链中,换电运营商、电池资产公司、整车企业、消费者以及电网等共同构成“车电分离”的业务模式,换电运营商通过向顾客收取服务费实现盈利,电池资产公司是换电模式中特有的环节,以实现电池梯次利用与回收,有效提升电池使用效率。 “车电分离”模式链条

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资料来源:《车电分离模式产业生态系统构建研究》(中国电动汽车百人会),光大证券研究所

举例来看,2020年8月蔚来汽车与宁德时代等合资成立蔚能资产作为电池资产管理公司,负责电池的集中管理,其运营模式为:蔚来向消费者出售不含电池包的新能源汽车,将电池包直接出售给蔚能,在换电过程中消费者通过蔚来换电站进行,但实际过程是向电池资产管理公司租用电池包。BaaS 模式中电池资产管理公司负责日常的电池管理、储能等业务,车企负责换电服务与消费者对接,分工合作提高效率。

换电设备供应商将会直接受益于换电站快速放量带来的订单增长,具备技术优势、成本优势和大客户先发优势的企业值得重点关注。同时,电池资产运营对企业的综合实力要求较高,可关注BaaS模式下能够对电池数据进行实时跟踪并通过平台智能化管理及决策的公司。

中国电动汽车充电基础设施促进联盟信息部主任仝宗旗表示,换电行业分为两类,一类是乘用车,一类是商用车。“在乘用车领域,to B端的运营市场有换电的场景需求。但对于私家车主而言,目前换电是部分人群在部分场景下的部分需求,现阶段不会成为主流,只是新能源汽车补能的技术路线之一。现在什么样的人会选择换电?第一类是家里不能安桩,单位也没地方充电;第二类则是中层阶级以上的人群,从他们的工作方式、生活方式来看,时间更重要。”仝宗旗认

国网商用电动汽车投资有限责任公司总经理海晓涛认为,充换电模式不是非此即彼,融合发展各有适用。不同电能补给方式的特点决定了各自有各自适用的特定场景——对于商用车和出租车,换电是一种不错的商业模式;对于乘用车,中长期看最好的方式还是充电,平时在家或者单位慢充,还可参与车网互动,高速公路长途出行时,超快补能更近似于加油站的体验。



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