新能源汽车及充换电行业简介

新能源汽车及充换电行业简介一、 新能源汽车及充换电行业简介新能源汽车是指采用新型动力系统，完全或主要依靠新型能源驱动的汽车，主要包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车（含增程式电动汽车，下同）及燃料电池汽车。目前，新能源汽车以纯电动汽车、插电式混合动力汽车两种新能源电动汽车为主，燃料电池汽车相对较少。新能源汽车动力电池主要通过充电和换电两种方式实现补能。其中，充电模式主要包括交流慢充、直流快充和无线充电。行业主要产品为15KW、20KW、30KW和40KW充电模块，主要应用于直流充电桩、充电柜等新能源汽车直流充电设备，对应充电模式中的直流快充和换电模式。充电模式下，新能源汽车主要通过充电桩充电完成补能。按照不同的充电技术分类，充电模式可分为交流充电和直流充电。交流充电又称慢充，即充电桩输入电动汽车交流电，由电动汽车通过车载充电机（OBC）将电网的交流电进行变压和整流，转换为直流电后对动力电池充电。与直流充电相比，交流充电受车载充电机（OBC）功率限制，一般功率小、充电慢。交流充电桩在充电过程中起到配电和计费的作用，对电网改造要求低，结构较为简单，技术门槛相对较低，易于安装且成本较低，适用于居民社区、公共停车场、购物中心等应用场景。直流充电又称快充，即将电网输入的交流电通过直流充电桩内置的充电模块变压整流为直流电，再通过充电枪输入给电动汽车内部的动力电池。与交流充电相比，直流充电一般具有功率高、充电快的特点，技术和设备与交流充电相比更为复杂，直流充电桩的制造成本和安装成本也较高，更适用于对充电速率要求较高的应用场景，如公交、出租车、物流车、重卡等运营车辆的集中场所，以及充电站、高速公路服务区等公共服务场所。未来，随着如小直流充电桩等直流充电设备的发展，直流充电的应用场景有望更好地拓宽至居民社区、购物中心等场所。一个完整的直流充电桩主要包括充电系统、监控系统、计量计费系统等，其输入端与交流电网直接连接，输出端装有充电插头用于为新能源汽车充电。随着新能源汽车的快速发展，直流充电设备作为新能源汽车基础设施建设的重要组成部分，越来越受到包括中国大陆在内的多个国家和地区的重视，市场规模预计将实现快速增长。换电模式是新能源汽车的一种重要补能方式，即通过换电站将新能源汽车处于亏电状态的动力电池快速更换为电量饱和的电池，并将亏电电池重新存储到换电站中进行集中充电与管理。实现新能源汽车换电主要涉及换电站、车载换电系统和信息交互平台。三大系统中，换电站是动力电池的转运中心，承担动力电池集中存储、充电和状态监控等一系列功能，通常配有换电、充电、配电、温控、视觉识别、监控和消防等设备。其中，充电设备的作用是将亏电电池进行充电，以备循环使用，主要包括充电柜、充电架、充电箱等直流充电设备。二、 国内充电桩市场规模将突破千亿元近年来国内车桩比整体呈下行趋势。国内车桩比从2018年的34下行至2022年的25。在国家政策积极推动和市场需求驱动下，假设车桩比继续呈逐年下行趋势，到2025年车桩比下行至2，则届时充电桩保有量将达2000万台，距离当前有约1500万台的缺口。通过估算得出，预计2023-2025年国内充电桩新增数量分别为436万台、480万台、572万台，2023-2025年新增充电桩数量年复合增长率达30%。同样地，近年来我国新能源汽车充电桩行业市场规模保持增长趋势。根据EVCIPA数据，我国充电桩市场规模从2018年的1243亿元增长至2021年的4187亿元，3年复合增长率为50%。根据估算，预计2022年充电桩市场规模约达900亿元，2025年将有望达2000亿元，3年复合增长率为31%。三、 海外充电桩需求显著放量随着欧美新能源汽车销量快速增长，充电桩配套建设需求旺盛。在政策推动下各国有望加快发展，海外充电桩需求显著放量。欧美市场新能源汽车与公共充电桩的车桩比均较高。根据IEA统计，2021年欧洲新能源汽车保有量为550万辆，公共充电桩保有量为356万座，公共车桩比达15:1。2021年美国新能源汽车保有量为200万辆，公共充电桩保有量为114万座，公共车桩比达18:1。当前欧美新能源汽车市场配套基础设施建设明显不足，其充电桩市场存在较大改善空间。根据IEA预测，到2025年欧盟新能源汽车保有量有望达到2190万辆，2021-2025年复合增长率达41%，到2030年有望达到5800万辆，2025-2030年复合增长率达22%。根据IEA预测，到2025年美国新能源汽车保有量有望达到1100万辆，2021-2025年复合增长率达53%，到2030年有望达到3830万辆，2025-2030年复合增长率达28%。伴随着新能源汽车销量持续增长，欧美市场对充电桩的需求快速攀升。但目前欧美市场的车桩比远远落后于国内水平，在其政府补贴政策的积极推动下，欧美市场充电基础设施建设将迎来显著放量。欧洲方面，欧盟委员会于2021年7月发布了名为fitfor55环保减排一揽子计划，要求各成员国加快新能源汽车基础设施建设，确保主要道路每隔60公里就有1座电动汽车充电站，并提出到2025年建设100万台公共充电桩的目标。美国方面，2023年2月，拜登政府发布了全美电动汽车充电设施网络最终规定，计划在2030年前投资75亿美元在全美建设50万台公共充电桩。但要求联邦政府资助的电动汽车充电器必须在美国生产；并要求，从2024年7月起，55%的充电器成本需要来自美国零部件，同时特斯拉公司将向其他汽车型号开放其充电服务。四、 充电桩中游运营处于垄断竞争格局充电桩产业链的中游为充电运营商，负责运营大型充电站或提供充电桩充电服务等，中游充电运营的投资成本大，需要较强的资金实力，属于重资本环节，是行业潜在入局者较难进入的一个环节。充电桩运营商按商业模式主要分为运营商主导模式、车企主导模式、第三方充电服务平台主导模式三种。运营商主导模式的运营管理效率高，为现阶段市场的主要运营模式，代表企业包括特来电、星星充电、国家电网、南方电网等。目前公共充电桩运营商集中度高。截至2022年末，全国充电运营企业所运营公共充电桩数量CR10达863%。其中CR4达646%，依次为特来电运营363万台，占比202%；星星充电运营342万台，占比19%；云快充运营259万台，占比144%；国家电网运营196万台，占比109%。按照不同的充电技术分类，目前充电桩主要分为直流充电和交流充电两大类。交流充电又称慢充，交流充电桩的技术成熟，结构较为简单，易于安装且成本较低，采用常规电压、充电功率小、充电慢，大多安装在居民小区停车场。直流充电又称快充，先将交流电转化为直流电，再通过充电插口直接给电池充电。直流充电桩的技术和设备较交流充电桩复杂，制造成本和安装成本等均较高，采用高电压、充电功率大、充电快，目前更适用于对充电时长要求较高的场景，如出租车、公交车等，一般安装在集中式的充电站。我国公共充电桩包含直流充电桩和交流充电桩两大类。目前仍以交流充电桩为主流，交流充电桩和直流充电桩大概占比为6：4。同时近三年来公共直流充电桩的占比逐年提升，2020-2022年，占比分别为383%、41%、423%。从欧洲充电桩市场结构来看，存量公共充电桩也主要以慢充桩为主，但近年来快充桩的占比呈逐年提升的趋势。从美国充电桩市场结构来看，存量公共充电桩同样主要以慢充桩为主，慢充桩占比略低于欧洲市场。2019年开始其快充桩的占比明显提升，且连续三年呈提升趋势。充电便利性和缩短充电时长是解决新能源汽车发展的痛点之一。目前市场上已有多款车型的续航里程达到500km以上，随着车辆续航里程不断增加，用户迫切需求更大功率的充电技术和更快的充电速度，希望充电时长在20min以内。快充技术加速应用对于推动新能源车快速发展至关重要。目前各国政策从顶层设计积极推动快充技术发展，未来快充桩占比有望逐步提高。电池充电电量=充电功率充电时间，即充电功率越大，充电时间越短。充电功率=系统电压充电电流。因此，实现快充有两条技术路线：一是大电流快充技术，一是高压快充技术。大电流快充技术，需要升级电芯的材料体系和结构，以提高单体电芯的最大充电电流，对电池的各个部分进行分区同时充电，对热管理要求高，技术难度较大，因此推广难度较大。此技术应用以特斯拉Model3为代表，最大充电电流可达700A，实现30分钟充80%电量。高压快充技术是目前车企实现快充的主流选择，该技术难度相对较小，成本相对可控。为了实现超级快充，缓解充电焦虑，目前主流新能源车企纷纷推出800V高压平台车型，并将于2023年陆续上市。后续高压快充车型将加速投放市场，预计到2025年国内高压快充车型销量有望突破500万辆，在新能源汽车中渗透率将达40%。实现高压快充需要搭配大功率直流充电桩，目前市场存量充电桩大多只能支持400V电压，快充需求推动充电桩技术变革，未来新建快充桩将大部分具备3C及以上大功率充电能力。充电桩核心部件需要升级适配，大功率充电模块需求提升，对于充电桩所采用的功率器件的耐压性、转换效率、导通损耗等性能要求也更高，并且需要快充液冷散热系统支持。具备相关技术储备的设备生产商将率先受益。换电站为充电桩之外的又一补能模式。与充电桩模式相比，换电模式的关键优势在于补能效率高，换电耗时不超5分钟。同时车电分离模式能够降低购车门槛，尤其适用于有运营成本控制压力的出租车、商用车的电动化推广。换电模式包括：底盘换电、侧方换电、分箱换电。目前底盘换电是市场的主流模式，约占80%的市场份额，主要用于乘用车；侧身换电约占8%的市场份额，主要用于商用车（重卡、矿卡等）；分箱换电目前应用较少，主要用于乘用车，其最大的优势是易实现换电统一标准化操作。换电站产业链的上游可以分为换电设备和动力电池厂商两大部分，中游为换电站运营商，下游为可换电的新能源汽车以及动力电池回收。换电模式主要包括集中充电模式和充换电模式。集中充电模式是通过集中型充电站对大量电池集中存储、集中充电、统一配送，并在电池配送站内对电动汽车提供电池更换服务。充换电模式是以换电站为载体，换电站同时具备电池更换和电池充电功能，站内包括供电系统、充电系统、电池更换系统、监控系统、电池检测与维护管理部分等。此外，换电模式的推广有利于汽车制造商或动力电池制造商作为回收主体提前锁定废旧电池来源，实现批量回收，从而提高回收利用效益。2021年国内新能源换电汽车销量约16万辆，同比增长16倍，市场渗透率约5%，保有量约25万辆，同比增长18倍。随着换电技术、商业模式不断成熟，新能源换电汽车市场有望实现高速增长。预计到2025年新能源换电汽车销量有望达192万辆，CAGR约86%，市场渗透率约16%，保有量有望达400万辆。近年来新能源汽车快速发展同样推动了换电站需求快速增长。2021年以来，换电模式得到了国家政策的大力支持，各地加大对换电站建设的力度。截至2022年末，全国换电站保有量达1973座，较上一年度增长52%。其中北京、广东、浙江、江苏、上海等地拥有换电站数量位居前五位，均超百座。目前，蔚来奥动新能源和伯坦科技为国内主要换电运营商，分别运营着1300座、565座和108座换电站，分别占比66%、29%、5%。蔚来规划于2023年新增1000座换电站，累计建成超过2300座换电站。在近年来各地政策的大力推动下，未来随着换电技术不断进步、商业模式逐步成熟，市场前景愈发明朗，换电运营商、主机厂、动力电池厂商纷纷角逐换电赛道。其中，换电运营商奥动新能源、伯坦科技加快与主流车企合作开发换电车型；蔚来、吉利、北汽、广汽、上汽、一汽、东风、长安、小鹏、哪吒、江淮等主机厂积极研发换电车型，部分车企已实现量产；动力电池厂商宁德时代、国轩高科、孚能科技等积极探索推进换电业务。展望未来，考虑快充技术的快速发展，在轻型车领域，换电技术的优势会有所削弱，预计换电技术将主要应用于快充较难实现的重卡等商用车领域。随着快充技术和换电技术持续进步优化，中长期有望形成快充+换电并存的新能源汽车配套基础设施格局。五、 国内企业加速海外市场布局欧洲和美国充电桩市场目前整体来看处于爆发初期，但本土桩企数量比较有限，整体处于供不应求的状态。随着海外市场的充电桩需求快速增长，国内充电桩企业正在加速海外市场布局。相较于欧美本土充电桩企业，国内充电桩企业更具有性价比优势。由于欧美市场对充电桩产品的性能要求较高，因此国内桩企的海外业务毛利率水平相对国内往往更高。目前充电桩企业的国内业务毛利率水平约20%-30%，国外业务毛利率水平约30%-40%。以主营充电模块业务的优优绿能为例，其国外业务毛利率显著高于国内业务毛利率。由于海外充电桩产品标准与国内不同，通过海外国家的标准认证是国内企业进入其市场的首要门槛，并且需要拓展相应的海外销售渠道。目前，国内已有多家充电桩企业获得欧标、美标认证，部分企业的产品已实现交付海外市场。目前国内充电桩出口主要以欧洲、东南亚为主。考虑美国政策限制的影响，国内企业出海美国市场面临一定的阻力。总的来看，在欧美市场产品认证较早、销售渠道布局广泛，在充电桩领域具备核心技术优势的国内桩企将率先受益海外充电桩行业快速发展。六、 充电桩行业竞争概况目前我国正处于充电站基础设施建设的高峰期，相关企业持续涌入，其中设备零部件生产商（装备端）和充电桩运营商（运营端）是充电桩产业链最主要的环节。充电桩设备端的技术门槛相对较低，产品标准化程度较高，供应商数量多，因此市场竞争较充分。由于设备门槛低，充电桩整机制造商与元器件生产商、中下游的建造运营商有部分重合。比如特锐德虽主要负责充电桩的运营，但也进行充电设备元器件的生产，普天新能源和特斯拉的业务也兼顾了充电桩的整机制造和运营。充电桩运营商按商业模式分为运营商主导模式、车企主导模式、第三方充电服务平台主导模式三种，运营商主导模式运营管理效率高，为现阶段市场主要运营模式，现阶段公共充电桩运营商集中度较高。七、 国内电动汽车充电设备市场容量充电桩其功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑（公共楼宇、商场、公共停车场等）和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。随着我国新能源汽车行业高速发展，电动汽车销售量与保有量迅速增长，充电需求快速增长，同时充电桩产业支撑政策不断推出，政府补贴从补车转向补桩，从建设补贴拓展到运营补贴，推动新能源充电桩行业加速发展。2022年5月，国家发展改革委等部门关于进一步提升电动汽车充电基础设施服务保障能力的实施意见明确到十四五末，我国电动汽车充电保障能力进一步提升，形成适度超前、布局均衡、智能高效的充电基础设施体系，能够满足超过2000万辆电动汽车充电需求。到十四五末，我国电动汽车充电保障能力进一步提升，形成适度超前、布局均衡、智能高效的充电基础设施体系，能够满足超过2000万辆电动汽车充电需求。近年来我国充电桩保有量增长较快。2021年我国充电桩保有量为2617万台，较上年同比增长557%。截止到2022年9月底，我国充电桩保有量已达4488万台，较2015年扩张了68倍。从细分市场看，国内公共充电桩保有量已达1636万台，占比36%，私人充电桩保持更快增长，保有量上升至2852万台，占比64%。对公共充电桩来说，直流充电桩和交流充电桩两大类型占比结构较为稳定。其中交流充电桩931万台，直流充电桩704万台，占比分别为682%和318%。八、 欧美新能源汽车市场迅速扩大欧洲新能源汽车市场方面，2022年，欧洲新能源汽车销量2602万辆，同比增长15%，新能源汽车渗透率达237%，较2021年提升45pct。欧洲作为碳中和的先行者，出台了全球最严的碳排放标准，对汽车的排放标准要求严苛，欧盟要求，规定燃油轿车碳排放量不得超过95g/km，并且要求到2030年实现燃油轿车碳排放标准再度减少55%至4275g/km。到2035年新车销售将实现100%纯电化。美国新能源汽车市场方面，随着新能源政策落地，美国汽车加速电动化。2022年，美国新能源汽车销量992万辆，同比增长52%，新能源汽车渗透率为69%，较2021年提升27pct。美国拜登政府提出到2026年新能源汽车销量达400万辆，渗透率达25%，到2030年渗透率达50%。拜登政府的通胀削减法案（IRA法案）于2023年生效，为了加速新能源汽车产业发展，提出包括消费者购买电动车最高可抵免7500美元税收、取消车企20万辆补贴规模上限等措施。IRA法案的实施有望刺激美国新能源汽车市场销量加速增长。2022年，全球新能源汽车销量达10824万辆，同比增长62%，新能源汽车渗透率达134%，较2021年提升56pct。2022年全球新能源汽车渗透率突破10%，全球汽车产业有望加速从传统燃油车向新能源汽车转型发展。截至2022年底，全球新能源汽车保有量超过2500万辆，占汽车保有量的比例达17%，全球新能源汽车与公共充电桩车桩比为9：1。九、 政策支持充电基础设施建设提速推进电动汽车充电系统是维持电动汽车运行的能源补给设施。随着近年来国内电动汽车市场快速发展，保有量迅速增长，电动汽车的充电需求不断增大，由此推动新能源汽车充换电行业的发展。2022年全国公共充电基础设施充电电量为21323亿度，同比增长9224%。完善充电基础设施建设是支撑新能源汽车规模扩大的基本保障。随着新能源汽车保有量快速增长，加快电动车充电桩等配套基础设施建设已迫在眉睫。2020年充电桩首次被写进政府工作报告，纳入新基建，近年来充电桩产业政策不断推出，要求大力推动充换电网络建设。2023年2月，工信部等八部门发布关于组织开展公共领域车辆全面电动化先行区试点工作的通知，主要目标包括提出充换电服务体系保障有力，建成适度超前、布局均衡、智能高效的充换电基础设施体系；以及新技术新模式创新应用，智能有序充电、大功率充电、快速换电等新技术应用有效扩大。2022年国内充电桩建设提速。根据中国充电联盟（EVCIPA）发布的数据，2022年全国新增公共充电站37万座，截至2022年底保有量为111万座，同比增长50%。2022年全国新增充电桩2593万台，截至2022年底保有量为521万台，同比增长9907%。其中，公共充电桩保有量17975万台，同比增长567%；私人充电桩保有量34121万台，同比增长1321%，私人充电桩增长更快速。随着近年来我国充电基础设施快速发展，已建成了全球规模最大的电动车充电基础设施网络。根据IEA的数据显示，2016-2020年，全球电动汽车公共充电桩的建设规模持续上升，由2016年的3318万台增长至2020年的13079万台，年复合增长率达41%。2016-2020年，我国公共充电桩的建设规模占全球建设规模的比例亦持续上升，由2016年占比43%逐年上升至2020年占比62%。