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电桩保有量首超百万台,掘金充电模块市场!

随着居民消费层次多元化发展和环保约束的升级,新能源汽车市场需求进一步增加,所配套的充电桩需求也水涨船高。截至2019年6月,我国新能源汽车市场保有量超过344万辆,同比增长72.85%;而全国公共充电桩和私人充电桩总计保有量为100.2万台,同比增长69.3%。

尽管车桩两者几乎同步增长,但“车多桩少”的尴尬现况仍制约着新能源汽车市场的爆发。今年上半年国内车桩比是1:3,距离国家倡导的2020年车桩比接近1:1仍有差距,充电桩产业将迎来较长的景气周期。其中,充电模块作为充电桩的核心器件,占充电系统成本的近50%,将会是本轮市场爆发的“最大赢家”。

充电站/桩的成本构成

充电基础设施主要包括两种:集中式充换电站和分散式充电桩。前者用于专用车的充电,例如公交车、出租车、环卫物流、城市公共、城际快充等;后者指私人用户专用的消费类电桩,目前数量较为缺乏的正是此类电桩,主要解决电动乘用车难续航的问题。

当下,交流慢充和直流快充是国产充电桩中最常见的两种充电模式。具体而言,交流桩通过车载充电机充电,输出功率一般为7千瓦,单桩制造成本为800~1200元人民币,但充电时长8~15小时。直流桩直接为电池充电,功率在60千瓦以上,满电状态仅需20~150分钟;但单桩制造成本约5万元人民币,且会对电池造成损伤。

充电站的成本则更高,按照直流充电机每瓦0.8元人民币、整个充电站有1000千瓦的容量计算,加上变电设施、铺设专用电缆以及新建监控系统等(暂且不包括建设用地成本),一个充电站的成本就达100万元人民币。而随着充电站容量的增加,投资成本往往在数百万元量级。

但无论是分散充电桩还是集成充电站,其硬件成本中占比最大的部件是充电模块。

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充电模块,是充电桩硬件的核心设备,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,而内部的关键器件在于IGBT功率开关。简单来说,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IGBT桥。控制器通过驱动电路作用于功率开关IGBT,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。

对于国内充电桩的发展瓶颈,来自国产充电模块厂商苏州东微半导体的研发应用部经理赵振强分享其个人见解。他认为,充电桩运营商前期投入巨大、回报周期长、利用率及成本高等因素均影响充电桩的发展。前期投入方面,由于电动汽车的保有量相对比较少,充电桩的利用率较低,投资建桩增速放缓;同时,投资建设充电桩牵涉了社会基础设施建设等范围,流程也非常复杂。用户的便利性方面,充电需求主要集中在城市商业区中心、停车场、公路服务区等,而商业中心等区域对建设桩的审核要求较高。支付方式方面,不同的运营商支付的方式不统一,给用户使用带来不便利性,用户减少,导致使用率低,形成恶性循环。

关注用户实际的充电诉求

作为一项社会基础设施,充电桩品质要过硬,且具备阻燃、耐候、耐低温、电气绝缘、耐老化等性能,这样才能减轻事故伤害、经受极端恶劣天气而不改变材质、保证质量、不易老化。况且随着用户实际的体验,对续航提出更高的要求,使得充电桩新的需求功率不断增大,功率的增大,对充电桩系统设计提出新的要求,如:充电桩系统效率提升、系统的可靠性、充电的温度管理、寿命管理、高海拔及低温环境对充电技术提出更严苛的挑战。

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苏州东微半导体有限公司   研发应用部经理    赵振强

赵振强分析道,大功率充电对充电设施材料、器件和部件的特性提出更高的要求,如:材料具备阻燃、耐候、耐低温、壳体绝缘、耐老化等性能;大电流情况下发热引起系统寿命问题,涉及热管理问题;充电电流加大以后,对电池的寿命也会造成影响以及对电池管理系统提出更高的要求和挑战,需要电池技术的突破;另外,大电流、高电压增加了连接电缆载流量和横截面,增大系统体积,对于系统小型化均提出更高的挑战。

技术挑战五花八门,但关键还是在于如何满足消费者的实际充电诉求,即如何提高充电桩的使用效率。赵振强向业者分享了两个可尝试的方向:“一方面,通过互联网大数据技术平台,实现数据互联互通,使得车主及用户在一个终端APP看到最便利的充电桩使用情况和信息,例如运营商可以提供充电桩是否正常或异常、提供用户报修等信息,运营商快速响应更新异常充电桩。另一方面,厂商需要对于充电模块的控制特性进行定义和限制,减小系统故障率、更新老旧设备、合理的布局、使用的便捷性、科学的运营管理模式等等均需改善,以提高使用效率。”

政策降温后,充电桩企业该何去何从?

纵观国内,充电桩的迅速普及离不开国家政策层面上的利好与扶持。从2010年开始,中国充电桩产业走过了初步试水期、政策导向期,如今正迈向市场需求为主导的新阶段。尤其是即将到来的2020年,国内各省市规划的充电基础设施建设基本完成以后,政策补贴将逐渐退场,乘用车需求上升并逐步超过商用车,充电桩企业“单打独斗”的时代或将来临。

对此,赵振强表示,对生产制造企业来说,充电桩硬件的核心在于充电模块,提升产品可靠性和竞争力是前提,这样才能在市场中站稳脚跟;此外,硬件的智能化也需升级,以增强用户体验,提升市场占有率。对于充电桩运营商来说,智能化和信息化是充电运营发展的主要方向,依托互联网大数据平台,使得用户手机终端实际应用体验便捷化、支付方式的便捷性、运营维护体系等建立。总的来说,中国充电桩的发展之路还很漫长,不必过于激进或悲观。

充电桩将是智慧城市的又一重要入口

当前,充电桩运营收入的主要来源是收取充电服务费,或在部分一线城市,通过实行燃油对价、峰谷电价、增值服务、平面广告等措施,取得额外收入。随着电动汽车充电需求快速增长,价格机制持续完善,以及补贴政策向后端充电环节倾斜,充电桩不仅可以从自身出发,提升增值服务,也可以从用户服务体验出发,组成“车-桩-网”的智能体验;甚至还可以成为一个信息平台,承担更多的社会角色。

展望未来,赵振强指出,从市场需求来看,近两年新能源汽车市场需求呈现逆势高增长趋势,新能源汽车强劲增长为充电桩行业增长提供巨大的动力,缩短充电时间必定是发展趋势之一,应当关注大功率充电、无线充电、移动充电等新兴充电技术。与此同时,硬件、软件系统标准统一实现是未来发展趋势,充电桩制造厂商可以结合互联网优势,实现充电桩互联互通,提升使用率,使得投资回报率有所提高。用户层面,充电桩产业应提升现有商业模式,采用共享模式或优化投资环境,带动互联网企业与充电桩运营商合作的机会。另外,充电桩连接的不单纯是一辆新能源车,通过通信连接后,它可以是能源变现的渠道,也可以是能源数据流量的导入端口,进而也可以是一个数据门户的入口。有了互联网的介入,充电桩将形成新的产业链,可以配合电动汽车的分时租赁、电动车4S店的增值服务、电子支付、大数据等,形成智慧城市的一个智能运维平台。

 本文为《国际电子商情》2019年9月刊杂志文章。

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Momo Zhong
国际电子商情(Electronics Supply and Manufacturing-China)助理产业分析师,专注于PCB、电子工程、移动终端、智能家居等上下游垂直领域。
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