3月7日,中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟(下稱“中國充電聯盟”)聯合能鏈智電(NASDAQ:NAAS)發布《2022中國電動汽車用戶充電行為白皮書》(下稱《白皮書》)。
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《白皮書》數據顯示,隨著新能源汽車產業快速發展,充電基礎設施建設提速,中國公共充電基礎設施保有量高速增長。2022年,我國充電基礎設施數量達到521萬臺,同比增長99.1%,其中,公共充電基礎設施179.7萬臺,同比增長56.67%。
在政策引導和市場需求下,直流快充樁建設規模不斷擴大,快、慢充建設比例持續改善。截至2022年底,我國直流快充樁保有量達76.1萬臺,快充占比提升至43.5%,較2021年提升2.5個百分點。
伴隨新能源汽車的蓬勃發展,充電樁建設也逐步進入快車道。不過,《白皮書》也呈現了用戶在使用充電樁不少的痛點問題,值得關注。
充電時長成大部分用戶最敏感的問題
大部分用戶對充電時間較為敏感。快充樁由于充電效率高,成為96%用戶的首選。用戶使用直流快充樁平均單次充電時長48.7分鐘,周充電頻次高達4.51次。同時,用戶更偏好使用大功率充電設施,選擇120kw及以上功率充電設施的用戶占比到達72%。
網約車、商用車因其營運和作業屬性,此類用戶對充電時間高度敏感,在非工作時段幾乎全部使用快充樁進行充電;出租車考慮到大小班和換班時間段,選擇慢充充電占比相對于網約車和商用車較高,達到8%;而私家車用戶在特定時段(夜晚或上班時段)選擇慢充樁進行充電,因此慢充樁的使用也率略高,達到7%。
中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟副秘書長仝宗旗在《白皮書》發布會上表示:“營運車輛對時間是高度的敏感,基本都在非工作時段使用,且都使用快充樁充電。對于這種更大功率的充電的需求,其實是在逐漸的提高的。”
不難看出,綜合考慮充電時長、停車收費等因素,大功率充電設施更符合用戶使用偏好。
但眼下的事實是,30KW以下充電設施建設占比為24%,充電用戶占比僅有2%。120KW-210KW,充電設施建設占比為52%,充電用戶占比到達65%。
進一步分析發現,不同類型用戶對充電設施功率選擇趨勢基本一致,均傾向選擇60KM及以上功率的充電設施。私家車用戶選擇充電功率<30KM充電設施的偏好略高于其他類型用戶。對比去年,充電功率在60KM-90KM段使用率占比有較大提升。
對于社區公用充電樁的快慢充建設方面,74.78%用戶建議建設快充樁,25.22%用戶建議建設慢充樁。
雖然對比2021年《白皮書》發布的數據,超過270KW的超大功率充電樁,建設及用戶占比均有較大提升,但面臨旺盛的用戶需求,顯然還不夠。
政策利好、技術突破和用戶需求等刺激大功率充電樁建設破局
大功率充電樁可助力用戶獲得更貼近傳統燃油車加油的充電體驗。大功率快充之于電動車,相當于5G之于互聯網,要解決電動汽車用戶面臨 的“充電焦慮”,進一步縮短充電時間迫在眉睫。
提高充電速度的方式主要包括提高電流和提高電壓兩種。大電流模式容易產生高熱量損失,能夠實現的功率上限并不高,而且大電流下線束加粗也會增加整車成本、降低使用便捷性,因此采用高電壓平臺架構提高功率成為大多數廠商的選擇。
高電壓技術的落地和推廣,需要電動汽車端、電池端、充電樁端三方聯動,需要整個產業鏈上下游協同發展、共同建設大功率高壓快充產業生態。
汽車端:目前電動汽車架構由 400V 升至 800V 所需的電池包、電驅動、PTC、空調壓縮機、車載充電機等高壓零部件供應鏈基礎已較為完備,各龍頭車企已爭相入局搶占市場。
電池端:動力電池是新能源汽車的核心零部件,對新能源汽車的成本、續航里程、安全性發揮重要影響。快充技術對于電池包的熱管理系統性能以及電芯層面能量密度、充電速度和安全性的平衡都提出了更高的要求。目前國內多家動力電池企業已在各方面取得技術突破,布局高電壓平臺動力電池市場。
充電樁端:將 DC500 系統升級到 DC950 系統后,只需變更充電槍線、直流熔絲、直流接觸器等配電器件,充電模塊等核心部件無需重新選型,因此充電樁逐步實現 1000V 以下的高壓化較為容易。
自2020年以來,國家電網等電力運營商的直流樁招標在數量大幅提升的同時,160kW以上功率充電樁的比例顯著增長,更高功率的充電樁功率已經成為用戶最真實的需求。
2020-2022年國家電網充換電設備采購數量(套),資料來源:各地發改委、能源局,中信證券
資料顯示,主流車企正積極布局大功率快充。目前國內已有超過10家車企宣布研發800V高壓平臺,意圖搶占大功率快充新高地。
小鵬、理想、廣汽埃安等正在加快推廣超充站建設以形成差異化競爭。小鵬汽車于2022年8月上線的S4超充樁單樁峰值充電功率已達400kW,可實現充電5分鐘,續航增加200公里。
特斯拉在中國大陸已建成開放1400多座超級充電站,領跑全行業;小鵬自營超充站800余座,緊隨其后,其他車企也在加速追趕。
國內部分車企大功率快充樁布局情況,資料來源:上海證券
年初出臺的政策,也在利好大功率充電樁的建設。2月3日,工信部、交通運輸部等八部門發布《關于組織開展公共領域車輛全面電動化先行區試點工作的通知》,目標提出試點領域新增及更新公共領域車輛中新能源汽車比例達到80%,同時建成適度超前、布局均衡、智能高效的充換電基礎設施體系,新增公共充電樁(標準樁)與公共領域新能源汽車推廣數量(標準車)比例力爭達到1:1。
眼下,大功率快充正在成為各路參與者的競爭制高點。
大功率充電樁的挑戰在哪里?
大功率快充無疑是緩解充電焦慮最簡單粗暴的方式,但挑戰依然存在。
首先,大功率快充給配電網帶來更大的沖擊。因為充電設備中的電力電子裝置將產生諧波,可能引起電能質量問題。尤其是800V超級快充場景,充電功率高達480kW,是目前主流直流快充樁的4-6倍。
其次,由于新能源汽車用戶充電的不確定性和隨機性,這將加大電網優化控制的難度和頻次。當大量新能源車集中在用電高峰期充電,將進一步加劇電網負荷峰谷差,加重電力系統運行負擔,嚴重情況甚至造成缺電現象。
隨著新能源車保有量的增加,其用電量增長肉眼可見。大功率快充樁的建設和電力系統的矛盾將會加劇。按照2024年3000萬輛電動車保有量計算,假設每輛車每天耗電10度,也就是一天將耗電3億度,基本相當于三峽大壩的發電量。
公共充電樁充電量快速增長(千萬kwh),資料來源:中國充電聯盟,英大證券
貼合新能源車使用場景的電力系統成為大功率充電樁可靠性和適應性的保障,就像新能源車依賴充電樁一樣,三者成為了新能源網絡密不可分的有機聯合體。
充電樁產業鏈上游是零部件制造環節,中游為充電樁組裝環節,下游則是運營環節。充電樁充電電壓越高,功率越大,其對制造技術和建設運維的要求就越高。
充電樁上游的零部件主要包括:充電模塊、監控單元、防雷單元、熔斷器、繼電器,外部結構包括充電槍、外殼、顯示屏等。其中,充電模塊是充電樁高壓、大功率發展趨勢下最主要的受益環節。
從成本角度,充電模塊占充電系統成本的40%-50%,大功率、高電壓趨勢下帶來充電模塊價值量提升。
從技術角度,充電模塊作為充電樁的關鍵零部件,主要負責電路控制、轉換與保證電路穩定性,直接關系到充電樁整體性能與充電安全。隨著電壓等級和充電等級的提高,充電模塊需要有更高的耐高壓能力和功率密度,一定程度上提高了充電樁的技術門檻。
自從國家電網在2014年向社會資本開放充電基礎設施市場,民營企業逐漸成為充電樁運營商的主力玩家。
充電樁時常出現使用“冷熱不均”的現象,一些地方充電基礎設施使用率不高,同時部分充電基礎設施又出現車輛排隊充電現象。
值得期待的是,在大功率快充的趨勢下,可以快速提高充電樁的服務效率,帶動充電樁的利用率提升,充電樁運營商將發揮更大的價值,而效率的提升,又將激發合理布局大功率充電樁的信心。
作為新能源行業的基礎設施,大功率的充電樁的重要性是不言而喻的。從續航多少公里到哪里有充電樁,再到哪里有快充樁,意味著更多責任將落到充電樁運營商的身上。
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