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中国充电桩发展趋势:智慧慢充桩+大功率快电站是充电设施体系趋势[图]

2019年05月20日 13:41:37字号:T|T

    充电桩是为电动汽车提供交。直流电的充电装置。交流桩通过车载充电机充电,输出功率一般为7kw,单桩制造成本仅为800-1200元,但充电时长8-15小时;直流桩直接为电池充电,功率在60kw以上,满电状态仅需20-150分钟,但单桩制造成本约5万元,且会对电池造成损伤。

    全国公共桩充电总量和单桩月均充电量从2018年3月的15.2千万kwh、486kwh/个跃升至2019年3月的32.8千万kwh、854kwh/个,不过单桩平均使用率仅为4%,处于较低水平。

    从行业政策看,2020年中国规划建成充电桩480万个,充电桩配建要求和建设运营补贴充分保障充电桩规划实施,2019年新能源汽车推广补贴方案明确要求地方补贴对象从。

    目前全国公共桩平均使用率为4%,北京、上海更是低至1.3%,公共桩建设运营全生命周期普遍亏损。从私人桩看,老旧小区无固定车位使私人桩无处安装,存量商品房小区物业往往以变压器容量不足、安全隐患为由拒绝业主安装充电桩。

    一、 概念

    充电桩是为电动汽车提供直流/交流电的充电装置。充电桩功能类似于加油站里面的加油机,其输入端与交流电网相连接,输出端通过充电插头为电动汽车电池充电。充电桩安装于公共建筑和居民小区停车场,可以固定于地面或墙壁。

    交流充电桩将充电插口接入车载充电机,从而对动力电池进行充电。交流充电桩输入电压为220V,充电功率一般为7kw,满电状态需要8-15小时,主要用于小区私人充电桩。交流充电桩制造安装成本仅800-1200元/桩,且结构简单、体积小,可挂壁于墙面,便携式可直接随车携带。

    直流充电桩将交流电转化为直流电,通过充电插口直接给电动汽车电池充电。直流充电桩输入电压为380V,功率通常在60kw以上,满电状态仅需要20-150分钟。直流充电桩适合对充电时间要求较高的场景,如出租车、公交车、物流车等运营车充电站,以及乘用车公共充电桩。

交流充电桩通过车载充电机充电,直流充电桩直接充电

数据来源:公开资料整理

    公共桩:为社会车辆提供公共充电服务,直流桩和交流桩兼有。本文的公共桩即分散式公共充电桩,其建造于公共停车位,为停泊的社会车辆提供有偿充电服务,主要依靠收取电费、服务费来盈利。

    私人桩:安装于住宅小区的私人车位,采用交流桩。私人充电桩是个人自有的充电桩,不对外开放,主要建于车主的住宅小区。私人桩供车主在夜间、双休日等非工作时段进行充电,使用场景对充电时长不敏感,因此使用交流桩以降低成本、保护电池和减少电网负载。

    专用桩:面向运营车等特定用户,直流桩和交流桩兼有。专用充电桩主要为企业停车场建造,服务对象为物流车、公交车和出租车等运营车辆。

    二、 行业现状

    1、公共桩

    全国公共充电桩保有量从2012年末的1.8万个跃升至2019年3月的38.4万个。受新能源汽车大规模普及和政策扶持影响,2015、2016年全国公共充电桩保有量增速达115.7%和185.3%。此后充电桩保有量年增速放缓,但是仍超40%。需要说明的是,充电联盟披露的公共充电桩数据并未区分公共桩与专用桩,即公共充电桩数量既包含乘用车公共充电桩,也包含面向公交车、环卫物流车的专用充电桩。

    2019年3月末全国公共桩保有量38.4万个,每月平均新增公共桩约8000个,且2019年版电动汽车推广的地方财政补贴对象将从车辆购置转为充电设施建设运营,这将有助于提速公共桩建设,预计2020年末公共桩保有量有望突破50万个规划目标。

    公共桩充电量显著提升,但是单桩使用率仍处于较低水平。全国公共桩充电总量从2018年3月的12.3千万kwh跃升至2018年3月的32.8千万kwh,12个月增长166.7%。单个公共桩每月平均充电量从2018年3月的486kwh提升至2019年3月的854Kwh。换言之,单桩日均充电量约30kwh。假定直流桩和交流桩输出功率为60kw和7kw,并且按全国直流桩和交流桩占比加权计算,得到单桩平均功率为29.4kw,由此可推算单桩日均使用时长仅为11个小时,使用率约为4%。

2019年3月全国公共桩保有量384.4万个

数据来源:公开资料整理

2018.3-2019.3交/直流公共桩占比稳定在6:4左右

数据来源:公开资料整理

2018.3-2019.3公共桩充电总量显著提升

数据来源:公开资料整理

    2、私人桩

    截至2019年3月末,在充电联盟采样的80.5万辆电动汽车中,有53.7万辆车随车配建私人桩,整体配建率66.7%。需要说明的是,在26.8万辆未配建私人桩的电动汽车中,有4.4万辆属于公务用车,由集团单位自行配建充电桩。私人充电桩配建率保持稳定。

2018.1-2019.3私人桩配建率稳定在65%%--70%%

数据来源:公开资料整理

    3、充电运营商

    公共桩产业链可分为硬件、运营、解决方案三大环节,运营是核心环节。上游制造商负责充电设备和配电设备制造,中游运营商负责充电桩和充电站的搭建和运营,下游解决方案商提供位置服务、付费和运营管理解决方案。上游硬件技术门槛低,市场充分竞争拉低利润率。中游建设运营会产生大量资本开支,需要一定资金实力,且车位选址、布线改造和运营,管理具有一定难度,因此是产业链核心环节。目前充电桩产业链上中下游角色存在重合,一些硬件制造商也涉及建桩运营业务。

    公共桩运营领域主要玩家包括国资巨头、民营电力设备生产商和整车企业。国资巨头运营商有国家电网、普天新能源、南方电网,其中国家电网、南方电网本身以电网基础设施为主业,普天新能源则依托于中国普天的央企资源进行发展;民营电力设备商背景的运营商有特来电、星星充电、深圳车电网、云杉智慧、万马等,其母公司大多以充电桩制造为主业,顺势涉足下游充电桩运营以打通全产业链;整车企业旗下运营商包括上汽安悦、比亚迪、特斯拉等,其搭建公共充电桩旨在提升电动汽车使用便利性和品牌形象,助力汽车销售。

    充电桩运营市场高度集中,公共充电桩运营市场中CR3为75.3%%。截止2019年3月,特来电、国网公司和星星充电旗下运营的充电桩分别达到了12.4万、8.7万和7.7万个,位居公共桩运营商前三位。其中特来电和星星充电等民营设备运营商凭借“自建+托管”打法后发制人,迅速做大公共桩规模。目前充电桩运营商市场集中度高,2019年3月特来电、国网公司和星星充电市占率达75.3%,特来电充电桩的投建及上线运营数量均居全国第一,市占率32.4%。

    公共桩投资建设速度。开始分化,从建设速度看,国网公司、星星充电、依威能源继续保持较快增长,而特来电、普天新能源以及车企运营商逐步放缓投建速度,进入优化布局阶段。

2019.3第一梯队数量遥遥领先,建设增速开始分化

数据来源:公开资料整理

    4、高速充电网络

    中国在省与省之间、城与城之间的高速公路上也建造大量充电桩,以满足电动汽车跨城出行需要。根据《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020年)》规划,中国将在2020年前建设起“四纵四横”的城际快充网络。截止2018年12月,国网公司已经建成了以“九纵九横两环”高速公路为骨干网架的高速公路快充网络,覆盖了北京、上海、山东、江苏等19个省市。

国网公司已建成“九纵九横两环”高速快充网络

数据来源:公开资料整理

    三、市场需求

    新能源汽车增长动力强劲,228018年下半年至今销量逆势高增长。从保有量来看,全国新能源汽车从2015年末的42万辆跃升至2018年末的261万辆,年复合增长率82.7%。从销量来看,2018年下半年至今全国汽车销量持续负增长,新能源汽车销量同比增速仍稳定在40%以上,2019年一季度新能源汽车销量较去年同期增长95.2%。

    预计2020年中国新能源汽车产销量将超200万辆。根据2016年国务院印发的《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》和2017年工信部、发改委和科技部联合印发的《汽车产业中长期发展规划》,预计2020年中国将实现当年新能源汽车产销200万辆以上,累计产销量达500万辆,2025年当年产销量700万辆以上。续航里程困扰电动汽车使用,“里程焦虑”解决需要高密度充电网络。

    现阶段新能源汽车即电动汽车,其加速时间短、使用成本低和行驶噪音震动小等优点为车主带来了良好舒适的驾驶体验。不过电动汽车相对有限的续航里程带来了“里程焦虑”,尤其是在低温环境和高速行驶状态。“里程焦虑”的解决一方面依赖于电池技术进步,另一方面则需要依靠高密度的充电网络。随着新能源汽车的增长、使用频率的增加和使用范围的延伸,未来充电需求将持续井喷,这势必带动包括私人桩和公共桩在内的充电基础设施建设。

2018年全国新能源汽车保有量261万辆

数据来源:公开资料整理

    充电桩等基础设施逐渐进入政策视野,229019年电动汽车推广的地方财政补贴对象从车辆购置转为充电桩建设运营。

    2020年建成480万个分散式充电桩,包括居民小区的私人充电桩280万个、单位内部停车场专用充电桩150万个和分散式公共充电桩50万个,以满足超过500万辆电动汽车的充电需要。此后的2016-2018年,国家能源局对充电桩建设进度作了明确的年度规划,而包括上海、北京和广东在内的各省也推出了地区充电基础设施建设规划。

    为保障充电桩规划实施,《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020年)》明确了各类建筑物配建停车场及社会公共停车场中充电设施的建设比例或预留条件要求,其中新建住宅小区要求100%%建设或预留充电桩,公共停车位要求建设或预留充电桩车位比例不低于10%。北京、广东、安徽和贵州等省市也明确了新建住宅小区停车位和公共停车位的充电桩建设和预留比例,其中广东省政府明确要求对不满足充电设施配建要求的新建住宅不得办理验收手续。

    2016-2020年国务院根据各省新能源汽车推广数量,对各省充电设施建设运营、改造升级进行补贴。此后不少省市推出了针对充电设施建设和运营的补贴政策,如上海对充电桩建设给予30%财政补贴,并且对充电设施运营给予0.1-0.2元/kwh的度电补贴。目前充电基础设施补贴力度不断加大,未来或将取代车辆购置补贴成为新能源汽车财政补贴的主要形式。

    2019年3月发布的《关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》规定:2019年6月25日后地方财政不得对新能源汽车给予购置补贴,转为支持充电基础设施建设和运营。

    2018年8月中国电力协会和日本CHAdeMO协会签署了电动汽车充电设施技术和标准的合作谅解备忘录,共同研发下一代电动汽车充电插头,未来中国国标GB/T和日本CHAdeMO接口标准有望实现互联互通。

    国家能源局和国家电网还另设了行业标准和企业标准。国家能源局的行业标准主要规定了交/直流充电桩的充电功能、通信方式、安全防护、电磁兼容等检测方法与检测要求,是投入运营充电桩的过检标准。国网的企业标准是国网充电桩招标时的验收标准,其测试要求比行业标准更严,尤其在直流桩CAN通信兼容性上增加了物理层与链路层测试项目,保证国网充电桩CAN通讯的鲁棒性。

    标准统一实现充电桩互联互通,多方共赢夯实行业增长基础。额定电流、额定电压等技术参数和充电流程的统一增强了充电桩兼容性,造就多方共赢,为充电基础设施快速增长夯实基础。对生产厂商而言,其实现规模经济从而降低制造成本;对充电桩运营商而言,其投建公共充电桩匹配车型数量大幅增加,使用率和盈利能力提升,且运营商角色从单纯充电服务供给延伸至多边平台运营,甚至可能孕育共享私人桩商业模式;对电动汽车车主而言,其充电更加便捷。多方共赢使行业进入“运营商愿意建-车主愿意用-充电桩能赚钱”的可持续发展状态。

    四、行业困扰

    1、公共桩

    现阶段直/交流公共桩投建、运营全生命周期普遍处于亏损状态。模型测算显示,根据充电服务费和设备使用年限不同,直流桩和交流桩投建盈亏平衡点的使用率分别为11.3%%--6.6%%和和22.9%%--10.9%%。从充电服务费,来看,根据特来电APP,上海通常为0.6-0.8元/kwh,北京普遍为0.8元,深圳为0.5-0.7元,合肥、济南、南昌和长沙等二线城市充电服务费一般在0.5-0.6元区间内。从使用率来看,如前文图表7、图表13所示,2018年3月全国单桩充电量854kwh,日均充电量约30kwh,按交流、直流充电桩比例加权计算公共桩每天平均使用1个小时,使用率约为4%;北京等一线城市使用率更是低于全国均值,2019年3月北京、上海单桩日均充电量仅为274kwh和257kwh,单桩日均充电20分钟,使用率仅为1.3%。需要注意的是,上述充电量包含公交车等运营车辆充电量,运营车辆充电需求稳定且充电量大,,拉高了公共桩使用率。因此,,按现有的充电服务费和使用率推算,公共桩建设运营的全生命周期普遍处于亏损状态。对国内某头部充电运营商调研也证实了上述结论,目前充电桩收入已经可以覆盖运营费用,即经营性现金流为正数,但是还很难收回前期固定资产投资。此外公共桩的进驻往往需要停车场物业配合,导致充电桩运营企业有时不得不支付额外的“进场费”、“管理费”,进一步提高了运营管理成本。

    2、私有桩

    无固定车位、物业不配合阻碍私人充电桩进社区。住宅小区私人桩安装需要经过以下流程:获得物业同意安装证明--当地电网申请电表--电网安装电表--充电桩公司安装。其中物业审批牵扯物业、业主委员会、电网等多方利益,彼此之间的推诿扯皮往往导致私人桩难进社区。目前老旧小区和存量商品房面临各自私人桩“安装难”问题。

    老旧住宅小区:无固定车位,私人桩无处安装。根据国家电网私人桩安装申请要求,业主必须拥有固定车位产权或者长租车位一年以上使用权。在城市老旧小区不仅无固定车位制度,且车位数远小于小区业主私家车保有量,使得老旧小区没有地方安装充电桩。

    存量商品房住宅小区:物业经常以变压器容量不足、安全隐患等理由拒绝业主安装私人桩。存量商品房小区停车位较老旧小区相对充足,且部分商品房业主拥有个人产权车位。不过小区线路和变压器设计、建造于数年前,并未考虑电动汽车大规模普及的影响,电动汽车普及产生的充电容量激增将使小区配电网络超负荷运转。假设小区单台为变压器需要为350户住宅家庭提供用电负荷,考虑生活用电以及电梯、车库照明等负荷,则350户住宅家庭总负荷约为1400kw,若35户电动汽车在夜间用电高峰用同时使用7kw交流充电桩,小区总负荷至将提升至1645kw升,较无充电桩情景总负荷提升17.5%%。小区变压器归属于业主产权,增容产生的建设费用往往会引起业委会、物业、开发商和电力公司推诿扯皮,且充电桩功率高,给物业线路维修、安全隐患排查增加了难度,因此物业经常以变压器容量不足、线路改造需要三分之二业主同意、安全隐患等理由拒绝业主安装私人桩。即使是物业同意安装,仍有不少业主被迫向物业支付高昂的“施工安装费”或接入物业配电箱按照工商业用电标准支付电费。

    充电联盟数据也佐证了上述痛点,在未配建充电桩的私人乘用车中,因物业不配合、居住地无固定停车位而未配建私人桩的比例达26%%和24%。

居住地无固定停车位、物业不配合是车主未配建私人桩的主因

数据来源:公开资料整理

    五、行业发展趋势‘

    接近94%%在的电动汽车车主单日行驶里程在100mkm以内。按照百公里20kwh耗电量推算,平均每天消耗电量20kwh,使用7kw交流充电桩仅需要3个小时即可充满。

    电动汽车充电主要围绕生活工作场景,尤其是居住地小区充电。有41%车主使用小区私人桩充电,此外有37%车主通过家里排插拉线充电,远高于其他充电方式,表明居住地充电仍是车主首选。一方面居住地充电免去寻找空闲公共桩的麻烦,另一方面私人桩和飞线充电可享受居民生活电价,充电成本明显低于公共桩。

    便捷性是影响电动汽车充电方式的主要因素。小区私人充电桩、排插飞线充电、公司便捷充电枪和哪有排插哪里充位列前四,便捷性、可用性是其共同特点。

94%车主单日行驶里程在100km以内

数据来源:公开资料整理

居住小区充电是电动汽车车主首选

数据来源:公开资料整理

    住宅小区私人桩:电动汽车充电首选。私人桩充电便捷,无燃油车占位、充电桩损坏或不匹配等问题,并且可享受居民生活电价优惠,电动汽车使用成本低至0.1元/km,仅为燃油车的1/5。

    工作、娱乐和消费场所公共慢充桩:依托生活和工作场景,弥补私人桩不足。在办公楼、商场、超市和电影院等工作和生活场所,人们停车时间长,停车后顺手插上即可,不用到处找桩,也不用支付额外停车费,更不用来回取车或长时间等待。另外围绕生活场景的公共慢充桩亦是对私人桩的有益补充,为老旧小区无处安装私人桩车主提供了充电渠道。不过公共慢充桩使用率和单桩日均充电量低,可能存在满电车辆长时间占用车位情况,因此其盈利能力弱,更加适合作为工作、消费和娱乐场所的增值服务。

    大规模的交流桩配建往往使住宅小区和娱乐消费等场所的电网负荷承压,尤其是存量商品房小区的变压器容量设计于数年前,大量交流桩同时充电可能会引发跳闸或火灾。智慧充电系统通过有序充电和调整功率实现错峰充电,可在电力不扩容的情况下实现“一车一桩”的电力配置。

    “智慧充电+储能设备”组合可实现用电低谷期充电,用电高峰期放电,进一步平滑电网峰谷负荷。此外日照较好地区可打造“光伏-储能”充电系统,实现电动汽车全生命周期的能源零排放。

    应急性充电需求属于刚性需求,车主支付意愿高,且大功率充电桩提升了单桩日均充电量,未来优质区位直流快充站将具有很强的盈利能力。

    “智慧慢充桩+大功率快电站”充电设施体系是行业未来走向。交流桩仍是电动汽车最主要充电方式,引入智慧充电系统有望破解电网负荷不足问题。住宅小区以及工作、娱乐和消费场所是交流桩主要落地场景,智慧充电系统通过有序充电和调整功率实现错峰充电,在电力不扩容的情况下实现“一车一桩”的电力配置。直流快充站满足临时性、应急性充电需求,大功率充电是其关键支撑技术。大功率充电技术可实现“充电10-15分钟、续航300公里”,充电便利性有望比肩燃油车加油。

    相关报告:智研咨询发布的《2019-2025年中国充电桩行业市场专项调研及投资前景分析报告

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