新能源汽车充电设备行业企业市场现状及竞争格局

新能源汽车充电设备行业企业市场现状及竞争格局新能源汽车充电行业未来发展趋势近年来，全球多个国家和地区将发展新能源汽车作为应对气候变化、优化能源结构的重要战略举措，纷纷从战略规划、科技创新、推广应用等方面推动新能源汽车产业发展，陆续制定了新能源汽车替代传统燃油汽车的战略规划。新能源汽车销量持续增长，包括中国大陆在内的全球新能源汽车渗透率不断提高。根据国际能源署（IEA）发布的《GlobalEVOutlook2022》显示，2021年全球新能源汽车渗透率达9%，是2019年的4倍；根据中国汽车工业协会数据显示，中国大陆新能源汽车渗透率从2019年的4．70%增长至2022年1-9月的23．50%，实现大幅增长。未来，随着全球多个国家和地区相关政策的支持、配套基础设施的完善及消费者对新能源汽车接受程度的提高，新能源汽车渗透率仍有较大提升空间。（一）新能源汽车充电技术发展趋势为配合整车的销售，部分新能源汽车整车厂商会选择自建充电桩吸引消费者。为提升消费者充电体验，缩减充电时间，新能源汽车整车厂商通常会为其消费者提供大功率直流快充方案。功率为电流和电压的乘积，因此，提高充电功率可以通过提高充电电流和提升充电电压予以实现。在电压一定的情况下，提升充电电流能够提高充电功率，但根据焦耳定律，充电电流的提升将大幅增加充电过程中的热量释放，进而对充电设备的散热性能提出较高要求。以特斯拉大电流快充方案为例，其V3超充桩峰值工作电流超过600A，需要使用直径更大的线缆及液冷充电枪，对散热技术要求更高。目前，充电设备散热技术及方案逐步成熟，液冷充电桩、液冷充电枪等已开始逐步应用，超级充电桩有望得到进一步推广。在电流一定的情况下，提升充电电压能够提高充电功率，且不会显著增加充电过程中的热量释放；在充电功率一定的情况下，提升充电电压可以大幅减小充电电流，显著降低充电过程中的热量释放，因此，提升充电电压成为了许多新能源汽车厂商的选择。由于目前广泛使用的硅基功率半导体的耐压能力限制，新能源汽车厂商普遍采用400V电压平台架构。2019年保时捷推出的Taycan首次推出800V电压平台架构，充电功率最高可达350KW。相较于400V电压平台，800V电压平台工作电流更小，可以节省线束体积、降低线路内阻损耗，提升功率密度和能量使用效率。2021年后，高压快充方案受到越来越多新能源汽车厂商的青睐，现代、起亚、北汽、广汽、小鹏等厂商相继推出800V电压平台，高压快充成为新能源汽车厂商增加产品亮点的重要举措。未来，充电设备散热技术的发展以及新能源汽车电压平台的提高，将会带动大电流、高电压的大功率快充需求，从而推动高压大功率充电模块需求的增加。（二）充电桩行业发展趋势车桩比是衡量充电桩建设程度的关键指标。2015年，发改委、工信部等部委发布的《电动汽车充电基础设施发展指南（2015-2020年）》中提出了到2020年我国车桩比达到1:1的战略目标。截至2022年9月末，中国大陆新能源汽车保有量为1，149．00万辆，公共充电桩和私人充电桩合计保有量为448．80万台，车桩比从2017年末的3．43:1下降至2022年9月末的2．56:1，呈下降趋势，但距离政策目标仍有较大差距。为实现既定车桩比目标，且考虑到中长期新能源汽车保有量的持续增长，预计未来充电桩保有量也将快速增长，可以预见以充电模块为核心器件的大功率直流充电桩增长潜力巨大。从2018年末至2022年9月末，中国大陆公共充电桩保有量从299，752台增加至1，635，826台，私人充电桩保有量从476，869台增加至2，852，390台，在数量上均大幅增加。从比例上看，公共充电桩和私人充电桩的占比结构总体维持在4：6左右。目前来看，公共充电桩和私人充电桩数量均呈较快增长趋势，预计未来一段时间内，公私桩保有量占比仍将趋于稳定。直流充电桩是目前充电模块最主要的下游应用领域。直流充电桩桩体体积和占用面积较大，目前多数应用于集中运营的充电站中，即主要应用于公共充电领域。纵观2018年末至2022年9月末中国大陆公共充电桩中直流充电桩和交流充电桩的比例变化，公共直流充电桩桩占比从2018年末的36．62%上升至2022年9月末的43．06%，呈明显上升的趋势。直流充电桩与交流充电桩相比功率较大，充电速度更快，但建设成本较高，占地面积较大，对电网供电能力要求较高，因此数量相对较少。但随着用户对快速充电需求的增加，提高新能源汽车充电速度将是行业未来发展趋势，预计未来直流充电桩占比有望进一步提升。充电模块作为直流充电桩的核心部件，未来也将迎来广阔的市场空间。从运营端来看，充电桩运营具有显著的规模效应，导致了较高的市场集中度。截至2022年6月，在中国大陆充电站运营商中，所运营充电桩数量超过1万台的共有16家，其中特来电、星星充电和国家电网分别运营28．69万台、28．43万台和19．65万台，处于前三的市场地位。整体上看，前十大运营商运营充电桩数量占总量的85．09%。由于充电站建设和运营需要投入大量资金，回本周期长，其行业特性决定了企业需要具有资金优势、技术优势、资源优势、互联网思维和服务意识，具有较高的行业门槛，因此目前行业保持着较高的市场集中度。虽然目前中国大陆公共充电桩运营市场仍保持着较高的市场集中度，但随着行业政策出台及新能源汽车行业发展，市场各参与主体对建设和布局充电基础设施的积极性有所提高，公共充电桩运营市场集中度呈下降趋势。2021年6月底、2022年6月底，前三大、前五大、前十大运营商公共充电桩数量占比分别从66．90%、79．13%和90．29%下降至50．24%、68．48%和85．09%。（三）换电行业发展趋势为满足动力电池的充电需求，换电站需要使用充电柜等直流充电设备，而充电模块是直流充电设备必不可少的核心部件。目前，中国大陆换电站运营市场主要由蔚来、奥动新能源和杭州伯坦三家企业参与。根据充电联盟数据统计，蔚来换电站建设规模最大，截至2022年9月，蔚来在国内建成换电站1，160座，占比高达65．83%；奥动新能源建成换电站494座，占比为28．04%；杭州伯坦建成换电站108座，占比为6．13%。当前，各运营商纷纷明确十四五期间的建站规划。根据充电联盟发布的《2021年度中国电动汽车换电生态发展》数据显示，奥动新能源计划至2025年在全国建成10，000座换电站；杭州伯坦计划至2025年在全国建成换电站累计超过2，000座；协鑫能科计划至2025年建成6，000座换电站，其中乘用车换电站建设目标为3，600座。未来，随着国内换电市场前景不断明朗，行业内企业将会更加积极布局、规划换电站建设，市场竞争将逐渐加剧，国内换电市场格局将迎来较大变革。（四）充电模块技术发展趋势在新能源汽车实现了高续航里程之后，充电难题将成为新能源汽车行业后续需要重点解决的问题。目前，行业内主要有三大类解决方案，第一类是以蔚来为代表的换电方案，第二类是以特斯拉为代表的大电流快充方案，第三类是以保时捷等为代表的高压快充方案。三种方案均需要通过充电模块对动力电池进行充电，这对充电模块的性能提出了更高的要求。随着功率等级的提升，充电模块的内部结构设计难度和电子元器件集成难度也随之提高，在保证充电模块能够适配高电压平台的同时也要尽可能提高产品的功率密度和转换效率，保证其安全性和可靠性，降低维护成本和迭代成本，并提升电能利用效率，减少电能损失。充电模块的功率是指单位时间内模块输出的电能，充电模块功率越大，单位时间内输出的电能越多。随着新能源汽车的技术发展，动力电池容量和充电倍率得到有效提升，为匹配快充需求，直流充电桩的输出功率也朝着更大方向发展。作为直流充电桩的核心部件，单个充电模块的功率大小和充电模块的数量直接决定了直流充电桩的功率大小。充电模块的功率由早期的3KW、7．5KW、15KW，发展至目前以20KW和30KW为主的市场应用格局，并有望向40KW甚至更高功率等级的应用方向发展。充电模块的效率通常指转换效率，即充电模块的输出功率和输入功率的比值，体现充电模块对电能的利用效率。充电模块从电网获取的电能在工作过程中会有不同程度的能量损耗，转换效率越高，能量损耗则越低。具有高转换效率的充电模块为用户节省了电费，节约了能源，是充电模块绿色环保发展趋势下的必然要求。提高直流充电设备输出功率主要通过增加充电模块数量或提高单个充电模块的功率，以提高直流充电设备总功率的方式实现。由于充电桩的体积有限，单纯增加充电模块数量已经不能满足功率提升的要求，而提高单个充电模块的功率的关键则在于提高功率密度，因此功率密度的提升是必然趋势。相同的模块尺寸下，功率密度越高，充电模块的输出功率越大。不同新能源汽车车型具备不同的充电电压等级，直流充电设备要想满足新能源汽车充电需求，需要输出相对应的电压，而直流充电设备的输出电压范围取决于充电模块的输出电压范围。目前，新能源汽车根据带电量不同选择不同的充电电压等级，一般新能源小型代步车的充电电压通常为48V、60V和72V；一般新能源乘用车的充电电压范围约为250V至450V；新能源大巴车、公交车等中大型车辆由于带电量较大，其充电电压范围约为450V至700V；保时捷Taycan、小鹏G9等高压车型充电电压可达800V。未来，随着对续航里程、充电速度要求的提高，部分新能源汽车电压范围有望升至1，000V。2020年6月，国家电网联合中电联发布《电动汽车ChaoJi传导充电技术白皮书》，推动ChaoJi充电标准的制定与发展，其中充电接口设计方案的最高电压达1，500V，预示了高压化的行业发展方向。为了能够覆盖更多新能源汽车车型的充电电压需求，实现单个充电桩可为多种新能源汽车车型提供充电服务，充电模块未来也将继续往更宽输出电压范围的方向发展。在散热模式方面，目前行业内的主流散热模式为直通风的风冷模式，但由于充电桩长期暴露于室外空间，室外较为恶劣的环境容易导致充电模块发生故障。为解决该问题，行业内主流生产商不断改进散热模式，提高充电模块的防护性，发展出独立风道散热方式。通过优化风道设计，将电子元器件设计在模块上方密闭箱体中，散热器放置在密闭箱体下侧，散热器与密闭箱体四周进行防水防尘设计，发热电子元器件集中贴在散热器内侧，风扇仅对散热器外侧吹风进行散热，使电子元器件免于粉尘污染和腐蚀，大大减少了产品故障率，提高了充电模块的可靠性和使用寿命。风冷散热模式采用高转速风扇强力排风，再加上充电桩的散热风扇，会产生较大噪音。为降低噪音，提高产品防护性，行业内发展出液冷散热模式。与风冷充电模块相比，液冷充电模块系统内部的发热器件通过冷却液与散热器进行热交换，噪音更低。同时，液冷充电模块采用全封闭设计，与灰尘、易燃易爆气体等杂质杂物无接触，具有更高防护性，进而提升使用效率和使用寿命。液冷散热模式相比风冷散热模式具有低噪音、高防护性的优点，但目前成本较高，适用于对噪音和防护性要求较高的场景。未来，随着技术进一步发展，液冷散热模式有望成为风冷散热模式的重要补充。汽车充电模块行业面临的机遇（一）汽车充电模块国家产业政策支持随着我国碳达峰和碳中和目标的提出，新能源汽车的发展进程将进一步加速。近年来由于国家大力推进新能源汽车产业，密集出台了新能源汽车及充电基础设备设施相关的产业政策和发展规划。充电模块作为充电桩的核心部件，其行业的发展也受到相关政策和规划的促进作用。2022年10月，交通运输部、国家铁路局等部门发布了《关于加快建设国家综合立体交通网主骨架的意见》，提出要推进铁路电气化和机场运行电动化，加快高速公路快充网络有效覆盖。2022年5月，《关于推进以县城为重要载体的城镇化建设的意见》明确提出了优化公共充换电设施建设布局，加快建设充电桩的政策意见。2022年1月，发改委等10部门共同发布了《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》，明确提出完善居住社区充电设施建设推进机制、逐步提高快充桩占比、加强县城乡镇充电网络布局等政策意见。2021年10月，《2030年前碳达峰行动方案》明确提出有序推进充电桩、配套电网、加注（气）站、加氢站等基础设施建设，提升城市公共交通基础设施水平的行动方案。在国家产业政策的持续支持下，新能源汽车及充电基础设施相关的产业环境不断改善，产业发展呈现巨大潜力，也对行业持续盈利能力和成长性产生积极影响。（二）新能源汽车及充电基础设施领域快速发展在国家政策大力扶持下，我国新能源汽车产业及充电基础设施建设实现了快速发展。在新能源汽车市场方面，中国大陆新能源汽车年度销量、保有量保持持续增长态势，年度销量从2016年的30．17万辆增加至2022年1-9月的435．83万辆，年均复合增长率达59．11%；保有量从2016年末的91万辆增加至2022年9月末的1，149万辆，年均复合增长率达55．43%。在充电基础设施方面，中国大陆充电桩保有量从2017年末的44．57万台增长至2022年9月末的448．80万台，年均复合增长率达62．61%。经过多年发展，我国车桩比从2017年末的3．43:1下降至2022年9月末的2．56:1，但距离《电动汽车充电基础设施发展指南（2015-2020年）》中车桩比达到1:1的目标仍有一段距离。在国家产业政策扶持、新能源汽车和充电设施保有量仍持续增长的背景下，大功率直流充电设备增长潜力巨大，充电模块未来也将迎来更为广阔的市场空间。（三）技术升级为汽车充电模块行业注入新的发展动力近年来，新技术新材料新工艺的开发和新应用、新需求的产生，极大地促进了充电模块的技术发展、产品优化和新品开发。DSP芯片等实时数字控制半导体芯片的技术进步，相关电力电子数字控制技术的发展，电路拓扑结构设计的优化，以及新型电力电子元器件的不断更新，碳化硅、氮化镓等化合物半导体材料技术的递进，为充电模块的转换效率、功率密度、防护性、智能化等性能的持续提升提供了关键性的技术保障。同时，充电模块的升级换代也加速了行业内新应用、新需求的产生，推动诸如小直流快充、V2G等新应用领域的兴起，为行业未来发展提供新的机遇。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。汽车充电模块行业面临的挑战（一）汽车充电模块宏观经济增速放缓的影响目前，我国经济已从高速发展进入新常态发展阶段。在此背景下，叠加新冠肺炎疫情、全球经济衰退等多方面不确定因素影响，我国宏观经济增长速度可能放缓，进而对新能源汽车及相关配套设备设施行业的发展产生不利影响。若未来国内宏观经济增速持续放缓，可能对行业业务发展产生较大冲击。（二）汽车充电模块原材料供应紧缺及价格波动行业充电模块等产品的原材料主要包括功率器件、磁元件、电容、PCB、结构件、芯片等。其中，功率器件、芯片等半导体材料的供应受供需关系、国际等宏观因素的影响较为明显，供应情况和材料价格波动较大。主要原材料供需关系和市场价格的波动将会从产品成本、供应稳定性、交货及时性等多个方面对行业产品生产产生影响。同时，行业与新能源汽车行业联系紧密，新能源汽车所使用的功率器件、芯片等半导体材料较多，而我国新能源汽车行业功率器件、芯片等半导体材料主要依赖进口，国产化率尚显不足，我国新能源汽车重要原材料的供应情况在一定程度上也将会对行业业务发展产生影响。充电模块行业概况充电模块的市场空间与直流充电设备的市场空间呈正相关关系，而直流充电桩的市场空间与新能源汽车保有量密切相关。（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）新能源汽车充换电设备设施产业链新能源汽车充换电设备设施行业是新能源汽车行业配套产业的重要组成部分。新能源汽车充换电设备设施产业链上游是设备零部件，主要包括充电模块、继电器、接触器、监控计量设备、充电枪、充电线缆、主控制器、通信模块及其他零部件。其中，充电模块应用于直流充电设备，是直流充电设备的核心部件，其他市场参与者主要包括华为、中兴、英可瑞、盛弘股份、通合科技、深圳英飞源技术、深圳市永联科技等