工业观察

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充电桩行业步入春天,电源模块发展迅速

近年来,新能源汽车行业高速发展,为最相关的基础配套设施充电桩带来广阔的发展空间。2021年8月,新能源汽车的销量首次超过30万辆,1-8月的新能源汽车市场渗透率也提升至近11%的水平,新能源汽车的发展可以用“全面爆发”来形容。

但是,目前中国的充电桩数量不足,已经成为遏制新能源汽车产业发展的最大阻力之一。根据工信部发布的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035)》征求意见稿,预计到2030年,中国新能源汽车保有量将达6420万辆。截止到2021年8月份,中国充电桩保有量达210.5万台,按照车桩比1:1的建设目标来计算,未来十年,中国充电桩建设仍存在约6200万的缺口,这将带来万亿元的充电桩市场机会。

2017-2025年新能源汽车销售情况及预测


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(数据来源:中国汽车工业协会,MIR 睿工业整理)

 

2015-2020年新能源汽车与充电桩保有量


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(数据来源:MIR 睿工业根据公开资料整理)

对充电桩来说,设备的核心是充电模块,其主要功能是将电网中的交流电转化为可以为电池充电的直流电。从充电桩的建造成本结构来看,充电模块占比达到50%左右。

120KW直流充电桩成本占比(%)


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(数据来源: MIR 睿工业根据公开资料整理)

 

 

早期资本的涌入与国家政策的支持推动充电桩行业发展,电源模块也迎来发展机会

 

中国从2015年起,国家多部委及地方政府就相继出台政策鼓励充电桩建设发展,完善充电基础设施建设规划和补贴政策。

中国“十四五规划”提出:“全面提升城市品质,加快推进城市更新,改造提升老旧小区、老旧厂区、老旧街区和城中村等存量片区功能,推进老旧楼宇改造,积极扩建新建停车场、充电桩。”在“十三五”收官“十四五”开局之际,多个省市把充电桩产业列入省“十四五”规划重点发展产业之一,积极响应国家号召,截至2021年3月底,全国共有30个省份出台了充电配套设施相关政策的规划。

“十四五”期间中国部分省市电动汽车充电桩发展规划


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(信息来源:中国各省市官网,MIR 睿工业整理)

由于强力的政策指引,大量资本也在2015年开始涌入。企业为拿到融资疯狂扩张,然而运营不善导致多数企业在盈亏基准线上不断挣扎,同时由于盈利模式尚未形成,从而导致在后来几年融资数量直线下降。2019年的融资数量较2016年减少了约50%,投资逐渐回归于理性。2020年以后新基建助力行业发展,充电桩行业技术、运营等方面发展也逐渐成熟,加之十四五规划的提出支持充电桩行业发展,2021年充电桩行业又现“投资热”。

充电桩行业资本市场发展情况


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(信息来源:MIR 睿工业根据公开资料整理)

截至2021年8月,中国电动汽车充电基础设施促进联盟内成员单位总计上报公共类充电桩98.5万台,其中直流充电桩39.9万台、交流充电桩58.6万台、交直流一体充电桩414台。2021年8月比2021年7月增加3.44万台,8月同比增长66.4%。

充电桩市场受政策、资本的带动,近两年得到快速发展,市场规模不断扩大,电源模块的市场规模也随着充电桩行业的发展不断提升,二者相辅相成,同步增长。

直流充电桩、电源模块市场规模


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(数据来源:MIR 睿工业测算及预测,含13%增值税)


充电桩的发展趋势决定了电源模块的发展趋势

 

随着技术的不断进步,大家对充电桩和电源模块的技术要求也越来越高,虽然给各厂商带来了挑战,但技术的革新必定会为行业带来更好的发展。

    充电时间要求缩短,充电功率随之提高

人们对新能源汽车续航里程要求增加,而充电时间要求缩短,则充电桩的充电功率就需要得到提高,目前直流桩输出功率最高达到600KW,直流充电桩功率的持续上涨必然带动电源模块功率的上涨。当前市场主流电源模块的输出功率是20KW、30KW,很多厂商已经推出40KW的模块,部分厂商已经投入50KW、60KW的大功率模块研发。

优优绿能电源模块输出功率发展


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(信息来源:优优绿能官网,MIR 睿工业整理)

    随着电源模块功率的增大,功率密度不断提升

从不同厂商的30KW模块目前达到的最高功率密度看,华为电源模块的功率密度遥遥领先,达到58.6W/in3,目前优优绿能的20/30KW充电模块功率密度可达45W/in3,较2017年的32.8W/in3(15kW)提升了37%。

电源模块功率密度提升过程


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(信息来源:MIR 睿工业根据公开资料整理)

    功率器件演进,SiC-MOSFET取代Si-MOSFET

Si-MOSFET比IGBT的开关损耗小,因此在要求高频开关的电源模块中成为主流应用,是电源模块主要应用的功率器件。但900V以上Si-MOSFET电阻损耗大,SiC-MOSFET损耗低,芯片小。预计未来2年电源模块主流输出电压将由750V提升到900V、1000V甚至更高,Si将被SiC替代

充电桩电源模块功率器件应用的发展进程

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(信息来源:MIR 睿工业根据公开资料整理)

技术逐渐成熟,市场规模扩大,电源模块价格持续降低

随着充电桩技术的逐渐成熟,市场需求规模扩大,使得近几年中国充电桩市场价格整体呈现下降态势,公共充电桩均价从2016年的6.15万元/个下降到了2020年的5.11万元/个。随之直流桩电源模块的价格也出现明显下降,电源模块价格出现下降的原因也受到SiC功率器件的应用影响,使用SiC功率器件就会减少半导体器件的使用数量,电源模块的输出功率得到提升,则模块每瓦的价格就会降低。

2016-2020年中国充电桩市场价格走势

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(数据来源:MIR 睿工业根据公开资料整理)

2017-2030年新增直流桩电源模块采购价格变化及预测(元/W)


(数据来源:充电桩联盟、MIR 睿工业整理)

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电源模块各厂商业绩有望更上一层

 

与充电桩行业同步发展的电源模块厂商,也和充电桩企业一样经历了一个由多到少,再由少到多的竞争过程,2015年底,充电模块的厂商数量曾一度达到近40家,到2019年还活跃在市场之上,拥有一席之地的厂商变得屈指可数。再到现在电源模块市场温度回升,多家企业的发展已步入正轨。

目前以充电桩为核心业务,同时自主研发电源模块产品的厂商有特锐德、盛弘、科华等,以电源模块为核心业务,延伸到自主生产充电桩设备的厂商有中恒电气、动力源等,只生产电源模块的厂商有英飞源、优优绿能、华为、永联科技等,各厂商的业务经营都在有序进行中。

部分电源模块厂商竞争优势分析

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(信息来源:MIR 睿工业根据公开资料整理)

电源模块未来市场的发展与新能源汽车和充电桩行业的需求息息相关,随着新能源汽车的大力普及和国家新基建方兴未艾之势,已经在市场上占据一席之地的电源模块各厂商的业绩有望能更上一层。