亚商投顾-一杯咖啡满电出发?液冷超充时代大势所趋(附股)!
2023-12-08 17:40:00
导读/核心观点
①2025年我国充电桩市场空间将达672亿元;
②液冷高压直流已成解决补能焦虑,实现快捷补能的必然趋势。事件驱动:12月7日,国务院印发《空气质量持续改善行动计划》,其中提到,加快提升机动车清洁化水平,力争到2025年重点区域高速服务区快充站覆盖率不低于80%。同时在2023世界新能源汽车大会(WNEVC)上总裁表示,华为数字能源将携手客户、伙伴,计划于2024年率先在全国340多个城市和主要公路部署超过10万个华为全液冷超快充充电桩,实现“有路的地方就有高质量充电”。
深圳近日发布了《深圳市新能源汽车超充设施专项规划(2023—2025年)》,明确了深圳打造“超充之城”的建设蓝图。该规划不仅对超充设施的数量和分布进行了具体的规划,还提出了建设“超充/加油”比例达到1:1的目标,并计划在2023年年底前建成不少于150座公用超充站。到2025年,深圳市计划建设超充站300座,初步建成超充之城。
广州计划到2024年基本建成“超充之都”,全市充换电设施服务能力达到约400万千瓦,建成超级快充站约1000座,实现1.5km半径覆盖,找站时间减少到5分钟以内。
而海南则提出了建设“超充之岛”的计划,计划在2025年实现高速公路服务区和乡镇全面覆盖,建成超400座超充站,合力构筑“XFC极速充电”岛屿生态圈。
受此一系列消息催化,充电桩反复活跃,带动个股走势强劲,投资机会显现。从K线月线图上同样可以看出,中长期上升趋势明朗,当前也是处在3浪主升行情之中,后期持续看好投资价值。
行业透视
液冷技术的运用也将随着快充技术的发展而得到更广泛的运用。当前充电桩企业和车企已经开始发布液冷超充产品,这将对充电设备的散热能力提出更高的要求。据华为预测,未来几年内为了满足高压快充的需求,行业将需要增加98万台1000V高压直流桩。机构预计,到2025年,超充站保有量渗透率将达到公共充电站的17%左右,形成超百亿元的市场空间。(文末附产业链及相关上市公司梳理)
一、电动车快速发展催化充电需求,2025年我国充电桩市场空间将达672亿元
1.新能源汽车快速发展催化充电需求,车桩比存在结构性失衡
近年来新能源车渗透率持续攀升,保有量快速增加推动充电桩等相关配套设施需求不断提升。根据IEA数据,2021年,我国拥有世界上约85%的快速充电桩和55%的慢速充电桩,在电动车充电桩领域有着领导地位。截至2022年底,我国新能源汽车保有量同比+67.1%达到1310万辆,公共充电桩和私人充电桩保有量分别为180万个、341万个,分别同比+56.7%、+132.1%,公共车桩比为7.3:1,车桩增量比为8.1:1,车桩比仍存在结构失衡。
2.2025年我国充电桩市场空间将达到672亿元
2022年我国车桩比为2.51:1,预计随着充电桩布局加速,车桩比将持续下降,假设2025年车桩比降至2.02;同时新能源车保有量增速将伴随其渗透率提升而有所放缓,据优优绿能招股书,假设2023年至2025年增长率分别为 55%、45%、35%;据中国充电联盟,2022年直流充电桩占比为42.35%,假设直流充电桩占比每年提升2pct,2025年占比达到48.35%。根据以上假设,我们测算,2025年我国充电桩保有量将达1968万个;市场空间将达到672亿元,2021-2025年CAGR为59%。
二、大功率直流充电成为技术趋势,液冷散热解决高压快充散热痛点
1.大功率直流充电成为技术趋势
充电桩按充电模式可分为交流充电桩和直流充电桩,直流充电又称“快充”,具有功率高、充电快的特点,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。
2.高电压模式有望成为主流,液冷方案解决大功率快充的散热问题
高压快充通过增大电压来提高功率,在保证安全性的同时加快能量转化效率,从而实现快充的同时延长电池寿命,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1000V,高压快充成是行业发展的重要趋势。大功率充电桩充电温度较高,传统的风冷无法满足其散热需求,采用液冷的散热方式,系统内部的发热器件通过冷却液与散热器进行热交换,具有低噪音、高防护性、全生命周期成本低的优点。
三、液冷技术推动高压快充加速落地
1.液冷高压直流已成解决补能焦虑,实现快捷补能的必然趋势
大功率超充技术解决新能源汽车“充电慢”的难题。随着新能源汽车续航里程的增加,电池容量的增大,导致充电时间进一步延长,消费者充电焦虑问题更加突出,成为制约新能源汽车发展的重要因素之一。以续航400公里车型为例,常规充电(慢充)需要6-8个小时,而大功率超充技术将解决“充电慢”的难题,成为实现快捷补能的必然趋势。
风冷向液冷转换是大功率充电模块的散热技术趋势。400kW及以上的超充桩运行时,会在短时间内产生巨大的热量,设备迅速发热,可能会引发安全问题。相较于传统的风冷散热模式,全液冷充电桩采用液冷充电模块,靠液冷板内部循环的冷却液与外界进行热交换,功率部分可以全封闭设计,体内的液冷充电模块、电气配件等与外界环境无接触,从而具备更高的充电效率、更长的电池寿命和更安全可靠的充电过程。
为适应液冷超充发展趋势,国内外多家车企正加速布局。目前特斯拉、小鹏、蔚来、理想等多个车企均在液冷超充领域有所布局。例如:1)特斯拉:2019年3月初,特斯拉推出V3超级充电桩,最大充电功率可达250kW,最大电流631A,实现充电5分钟,续航150km。2023年3月,特斯拉在荷兰设立第一个V4超级充电站,最大充电功率为350kW。2)小鹏:2022年8月15日,小鹏发布S4超充桩,最大充电功率可达480kW,最大电流670A,实现充电5分钟,续航200km,从10%充电至80%则只需要15分钟。3)蔚来:2023年4月,蔚来首批500kW超级快充站上线,峰值充电功率500kW,最大电流660A,从10%电量充至80%,400V车型最快仅需20分钟,800V车型仅需12分钟。4)理想:2023年4月20日,理想超级充电站开启试运营,每站4桩,包括3个250kW 2C快充桩和1个超500kW 5C超充桩,可实现充电12分钟,续航500公里。
2.华为发布全液冷超充架构,实现“一个架构、两个协同、三个极致”
目前充电行业存在两大问题:1)用户充电体验差,存在充不上(设备在线率<75%)、充不快(充电功率<120kW)、充不好(充电噪音>90dB)的问题;2)商家经营挑战大,存在市电利用率低(<70%)、故障高(模块年失效率3-8%)、难演进等问题。面对以上问题,华为融合数字技术和电力电子技术,推出新一代全液冷超充架构,融合光储,通过“一个架构、两个协同、三个极致”,实现十年IRR提升66.7%。
1)一个架构:①全液冷:通过液冷散热,使产品寿命达到10年;②全模块化:打造单柜最大720kW,支持12路枪线输出;③融合光储:通过智能削错锋,免电力扩容直流叠储效率提升2.5%;④超快一体:实现全超充覆盖全功率段车型。
2)两个协同:车、桩、网融合发展,充电网络迈入全面智能化。其中,①车桩协同:可实现宽兼容、极速启动(相比业界充电时间缩短50%)、智能联动;②桩网协同:可实现电网协同和光储协同。
3)三个极致:①极致体验:即插即充,全液冷超充一次充电成功率99%+;即充即走,可提供大功率“5分钟200公里”的充电体验;宁静致远,可提供低于60dB的静音充电体验。②极高质量:整机寿命可达10年以上,模块年失效率<0.5%,并且免除尘、“0”维护。③极佳收益:通过功率共享可提升市电利用率30%至97%,同时支持平滑演进,减少设备的二次投资,全生命周期TCO下降40%。
3.华为发布全液冷超充站,打造318川藏超充绿廊
国庆期间,华为全液冷超充站在川藏南线暨理塘、亚丁公路沿线等地正式上线,打造318川藏超充绿廊。此次上线的全液冷超充站,实现了以下三大优势:
1)充电更快,“一秒一公里”:全液冷超充终端最大输出功率600kW,最大电流600A,打造海拔最高、充电功率最大的充电基础设施,在高海拔区域依然能为新能源车主们带来充电如加油般的体验。对比来看,市面上超充桩的普遍功率仍在300kW上下。
2)设备可靠性高、使用寿命长:全液冷技术确保设备的高可靠性,在高原区域实现耐高温、耐高湿,防灰尘、防腐蚀等,适应沿线的多种复杂工况。据华为官网,相比传统方案,全液冷设计高可靠性提升1倍;相同工况下市电利用率提升30%;使用寿命达15年以上。
3)匹配所有车型,来车即充:一次充电成功率高达99%,200-1000V充电范围匹配所有车型,包括特斯拉、小鹏、理想等乘用车及货拉拉等商用车,在318川藏线上率先做到“来车即充,即充即走”。打造高质量电动出行能源基础设施。
四、政策积极推进,国家标准落地助力快充推广应用
1.充电桩推广政策指引明确
自2020年国务院政府工作报告将新能源汽车充电桩列入“新基建”七大重点领域以来,商务部、发改委、交通运输部、工信部等国家部委相继出台促进充电基基础设施的促进政策,鼓励建设充电站,政策内容包含支持引导、财政补贴、建设目标等,其中《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》明确提出到“十四五”末我国形成能够满足超过2000万辆电动汽车充电需求的充电基础设施体系。
2.补贴政策相继落地,刺激充电桩建设
多省市相应国家部委政策,相继出台充电桩建设和运营补贴,其中对大功率直流充电桩的补贴力度明显高于其他类型充电桩,在各项政策推动下,我国大功率充电桩建设有望持续提速。
3.国家标准落地,面向未来需求。
2022年6月,《电动汽车ChaoJi传导充电技术白皮书》发布,标志着新一代电动汽车ChaoJi 充电技术的诞生,最大充电功率可提升到900kW,满足大功率充电需求,缩短充电时间,使充电像加油一样快捷。2023年9月7日,GB/T 20234.1-2023《电动汽车传导充电用连接装置第1部分:通用要求》和GB/T 20234.3-2023《电动汽车传导充电用连接装置第3部分:直流充电接口》两项推荐性国家标准正式发布,意味着ChaoJi充电技术面向应用更近一步。
新标准在沿用我国现行直流充电接口技术方案、保障新老充电接口通用兼容的同时,将最大充电电流从250安培提高至800安培、充电功率提升至800千瓦,增加了主动冷却、温度监测等相关技术要求,优化完善了机械性能、锁止装置、使用寿命等试验方法,进一步提升传导充电连接装置的环境适应性、安全性和可靠性,并同时满足直流小功率、大功率充电等实际需要。
液冷超充已成解决补能焦虑,实现快捷补能的必然趋势。华为入局将带动全产业链深度受益。
五、全液冷超充产业链分析
目前我国充电桩行业已构建上游设备元器件和零部件、中游充电桩整桩、下游运营商的三环节紧紧相扣的完整产业链。液冷超充产业链和此相似。
液冷超充产业链上游原材料供应商是产业链的基础,提供液冷超充技术所需的关键原材料,如冷却液、管道、接头等。该环节主要厂商包括永贵电器、宝馨科技、协鑫能科和电连技术等。
充电桩设备元器件供应商代表企业有华为、中兴通讯、盛弘股份、通合科技、英飞源等。
设备制造商是产业链的核心环节之一,主要负责生产和制造液冷超充设备,包括充电桩、液冷管道、冷却设备等。国内代表性的企业有中鼎股份、银轮股份等。
充电运营商是直接面向用户提供充电服务的主体,主要负责充电设施的建设、运营和维护。
根据中国充电联盟数据,运营行业集中度逐渐趋于稳定,截至2023年6月,行业CR3为54.1%,特来电、星星充电、云快充、国家电网、小桔充电等运营商充电桩运营市占率排名靠前,龙头特来电、星星充电市占率在20%左右,地位保持稳定。
此外,充电桩生产和运营方存在业务重合部分,很多主流的充电桩企业采取“生产+运营”一体化模式,代表企业有盛弘股份、星星充电、科陆电子、中恒电气、科士达、万马股份等。
值得注意的是,在液冷高压快充环节中,充电桩液冷超充趋势的主要变化发生在枪线、模块这两个部分。因此,大功率直流桩占比高的整桩企业、液冷模块以及液冷枪线等技术升级方向值得重点关注。
1.液冷充电枪
大功率液冷充电枪采用了在充电线缆中设置液冷管道的创新设计。通过电子泵驱动冷却液流动,能有效地带走线缆产生的热量,从而实现更大的充电电流和更低的温度上升。与此同时,线缆的线芯截面积较小,这也有助于提高充电效率。为了实现高效的冷却效果,液冷充电枪还需要配备专门的冷却单元,包括水箱、水泵、散热器和风扇等关键部件。
水泵驱动冷却液在枪线中循环,将热量传至散热器,风扇将热量吹散,以确保系统温度维持在理想范围内。这种设计使得液冷充电枪能实现比常规自然冷却充电枪更高的载流量。
大功率液冷充电枪不仅提升了充电速度和装备轻量性,还确保了低热量和高安全性,是未来电动汽车充电设备的重要发展方向。
2.液冷充电线
新能源汽车的渗透率提升受到充电效率的影响。大功率充电设备可以增大充电电流,但这也导致接触端子及线缆的发热量快速增加,从而损害电子元件。虽然可以通过增大电缆线芯截面积来降低发热,但这样做也会带来线缆过重等问题。
传统的250A国标充电枪通常采用80mm2的电缆,导致充电枪整体重量较大且不易弯曲。相比之下,液冷充电枪内部有电缆和水管,使用较小的线芯,如500A液冷充电枪通常使用35mm2的电缆,比常规充电枪轻30%~40%。这种设计降低了发热并提高了充电效率,同时减轻了充电枪的重量,使其更便于使用。
国内布局液冷大功率快充枪的主要厂商包括永贵电器(充电电流可达600A,电压达1000V);中航光电(充电电流可达500A,电压达1000V,实现500KW功率输出);沃尔核材(产品电流范围250A-800A);日丰股份(产品电流最大可达1000A)。
3.液冷充电模块
由于液冷散热模式的充电电压更高,而充电模块如果继续使用IGBT芯片,损耗会过高,因此更适合采用SiC芯片。除了效率上的提升,液冷模块的防护等级也更高,进一步增强了产品的稳定性和持久性。
在液冷充电模块的市场上,主要厂商包括威迈斯等;在功率器件环节,主要布局的厂商有宏微科技、中芯集成、士兰微等;磁性元件方面,可立克、京泉华、伊戈尔等厂商是市场主要参与者。
液冷充电模块散热原理:
布局液冷超充产业链上下游代表厂商还包括协鑫能科、宝馨科技、利和兴、金冠股份、双杰电气、飞龙股份、远东股份、鑫宏业、万马股份、金杯电工、许继电气等。
六、快充行业发展前景广阔
根据《2022中国电动汽车用户充电行为白皮书》的统计数据,72%的电动汽车用户更倾向于使用120kw及以上大功率的充电桩。然而,当前快充桩和超充桩的比例相对较低。以新能源汽车保有量最大的上海市为例,截至2023年2月底,120kW以上的快充直流电枪仅有10875个,占整体充电设施的比例仅为6.59%。
据中国充电联盟数据,2023年10月比9月公共充电桩增加6.3万台,10月同比增长50.3%。截至2023年10月,联盟内成员单位总计上报公共充电桩252.5万台,其中直流充电桩109万台、交流充电桩143.5万台。从2022年11月到2023年10月,月均新增公共充电桩约7万台。
中国为全球最大新能源车市场,新能源汽车渗透率及保有量持续大幅增长,带动充电桩市场需求旺盛。在此背景下,液冷超充技术的诞生为电动汽车产业带来新机遇,不仅能有效解决电动汽车充电难的问题,还能显著提高充电效率,进一步推动电动汽车产业的发展和普及,充电桩产业链有望持续受益。相关企业梳理如下:
风险提示:技术更新迭代不及预期、下游需求不及预期等
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