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新能源汽车充电模块行业趋势

2020/12/08 14:00 作者: 信息来源:AI汽车制造业

  新能源汽车行业蓬勃发展,与之相关的配套设施需求量也不断攀升,尤其为充电桩行业带来了巨大的发展空间。充电桩作为新能源汽车产业中的重要一环,是新能源汽车产业发展的制约因素之一。作为相辅相成的两大产业,新能源汽车和充电桩均已经度过了“先有鸡还是先有蛋”的行业发展初期困境,两者平衡发展、共同促进,经过多年探索,用户习惯已养成,充电桩的运营模式和盈利模式已经初步成熟,行业即将迎来爆发期,发展前景广阔。

  近期,中国电动充电基础设施促进联盟发布2020年10月充电桩运营数据。 截至今年10月,联盟内成员单位总计上报公共类充电桩66.7万台,其中交流充电桩37.6万台、直流充电桩29.1万台、交直流一体充电桩488台。

  据不完全统计,从2019年11月到2020年10月,月均新增公共类充电桩约为1.6万台。截至2020年10月,全国充电基础设施累计数量为149.8万台,同比增加30.9%。

  分省市来看,公共充电基础设施建设区域较为集中、充电电量集中度较高的特点依然存在。上海、广东、北京、江苏、浙江、山东、安徽、河北、湖北、天津TOP 10地区建设的公共充电基础设施占比达72.2%。

  广东、江苏、四川、陕西、北京、福建、湖北、河南、浙江、山东等省份,电量流向以公交车为主,乘用车、环卫物流车占比在逐步增加,出租车及其他类型车辆占比较小。

  据中国电动充电基础设施促进联盟的数据显示,2020年10月全国充电总电量约7.1亿kWh,较上月回落0.4亿kWh,同比增加45.4%,环比减少5.2%。

  分运营商来看,公共充电基础设施运营商集中度高。截至2020年10月,全国充电运营企业所运营充电桩数量超过1万台的共有9家,分别为特来电运营17.3万台、星星充电运营15.3万台、国家电网运营14.4万台、云快充运营5.1万台、依威能源运营2.6万台、上汽安悦运营2.0万台、中国普天运营1.4万台、深圳车电网运营1.4万台、万马爱充运营1.1万台。这9家运营商占总量的90.9%,其余的运营商占总量的9.1%。

  新能源汽车充电模块行业分析

  充电模块又称功率模块,是整个充电桩行业、唯一具有技术门槛的核心产品,目前其重要技术只掌握在行业少数企业手中,有充电模块生产能力的企业大致分为两类:一类是以充电桩生产和运营为主的企业,主要用于自产自用,比如中恒、特来电等;一类是以供应给充电桩生产型企业为主的模块供应商(前述模块供应商也是指这类企业),比如英飞源、华为等。

  从充电桩的成本结构来看,充电模块占充电系统成本约 40%,其核心功能是将电网中的交流电转化成可以为电池充电的直流电。充电模块的关键又在于MOS管开关,当充电模块工作时,三相交流电源经过整流滤波后,变成直流输入电压供给DC/DC变换电路。控制器通过驱动电路作用于功率开关MOS管,使整流滤波后的直流电压转换成交流电压,这时的交流电压是脉宽调制的。接着,交流电压经高频变压器的变压隔离,再次经整流滤波得到直流脉冲,进而对电池组充电。

  充电模块成本和价格分析

  充电模块主要由:半导体功率器件,集成电路,磁性元件,PCB,电容,机箱风扇等组成。其主要成本构成为,半导体功率器件大约占30%,半导体集成电路占比10%,磁性元件占比25%,PCB占比10%,电容占比10%,其他机箱风扇等占比约15%。近年来随着充电模块的大范围实际应用,通过不断实验和反复验证,在其稳定性和安全性得到充分保障的情况下,充电模块的大部分构成要素正逐步实现国产化,相应的其成本逐渐降低,近五年来充电模块价格从约0.8元/瓦,降至0.13元/瓦左右,降幅高达85%。

  而作为充电模块的关键技术半导体功率器件MOS管,其加工难度较高,目前主要还是依赖进口,MOS管的公司主要有英飞凌、西门康等。虽然我国半导体行业战略机遇期的到来、以及国内对中高端MOS管主流器件的需求加大,已经形成IDM模式和代工模式的双通道产业链,头部企业已具备自主生产能力,国产化替代正在推进,但还有一定差距,在当前中美贸易战和全球疫情的影响下,单个企业议价能力较弱,这部分成本变化具有不确定性影响,不排除出现价格恢复性反弹。总的来看,充电模块毛利率不断降低且呈现逐年递减趋势。

  充电模块市场容量分析  

       探讨充电模块的市场容量,要首先了解新能源汽车和充电桩行业的市场容量。据中国充电联盟最新数据,截至2020年6月,全国公共类充电桩55.8万台,其中直流充电桩23.4万台,全国充电基础设施累计数量为132.2万台,同比增加31.9%。从2019年7月到2020年6月,月均新增公共类充电桩约1.2万台。而在新能源汽车方面,截至2020年6月,公安部数据显示,新能源汽车保有量417万辆,与去年年底相比增加36万辆,增长9.45%。就此对比来看,车桩比依然保持去年底以来的3.5:1的水平,没有太大变化;在以后的相对均衡发展期内,车桩比都将会保持在3:1的水平,也就是说充电桩和新能源汽车将以此比例同步增长。

  根据工信部《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年征求意见稿)》,新能源车渗透率2025年达到18%、2030年达到30%的假设,新能源车保有量将在2025年达到 1600万辆,2030年达到5200万辆。同时根据充电桩行业发展现状及对未来的预测,按照车桩比维持在3~3.5:1 的水平,预测2020年充电桩保有量将达到175万台,2025年充电桩保有量将达到480万台,2030年充电桩保有量将达到1500万台。

  因为充电模块主要应用于直流充电桩,这里我们引入直流充电桩增量这个概念,按照现有直流充电桩占比以及将来直流充电桩在公共充电桩中的比例提升情况,我们预测,2020年直流充电桩增量为11.5万台,2021~25年直流充电桩增量为99万台,2026~30直流充电桩增量为426万台。

  基于上述对于直流充电桩建设增量的预测,并综合考虑充电桩功率提升以及生产成本长期下降的趋势,分别以0.4元/瓦,0.35/瓦,0.3/瓦依次递减的单位价格计算,在不考虑土地、扩容费用的情况下,预计 2020~25 年直流充电桩产值总额超过600亿元,2020~30年预计直流桩产值总额超过6000亿元,对应的充电模块产值总额、在未来十年间可望接近3000亿元的规模。


  对比未来十年的充电模块市场预测,我们发现不管去年还是今年,模块市场的绝对产值都不高,但是到2025这个市场就是五百亿级,2030是三千亿级,这说明产业还没有发展到真正意义上的爆发期,我们可以大胆预测,在2025年前后,充电模块供应商将必然出现一家百亿级企业,以目前行业龙头英飞源来看,营业额为5亿元,五年后要超过百亿以上,五年间将会有20倍以上的增长,这个数字是不是很惊人,是不是很有诱惑力,其实这正是充电模块行业竞争激励,发展强劲,深具行业投资价值之所在。

  目前在充电模块使用过程中,出现最多的问题是因为环境的恶劣所导致的故障率较高,如何将模块做到稳定、安全,高效应是关注的重点。目前对于充电模块相关核心技术而言,各个企业之间的技术水平稍有差距,但是总体上差距不大。在模块的发展方向上,我们认为有以下几点值得行业思考:1、双向变换来满足有序充电的要求;2、高环境适应性来提高电源安全可靠性;3、高功率密度来适应大功率充电桩的需求。




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