没有人否认,充电桩产业未来将是一个大市场。

 

在电动汽车发展趋势的带动下,无疑会对充电桩产生巨大需求。

 

2019 年末,工信部发布《新能源汽车产业发展规划(2021~2035)》(征求意见稿),预计到 2030 年,我国新能源汽车保有量将达到 6420 万辆。根据车桩比 1:1 的建设目标,未来 10 年,我国充电桩建设仍然存在 6300 万台的缺口,预计将形成超过 10000 亿元的充电桩基础设施建设市场。

 

当然,大的市场前景也离不开政策的助推作用。为加快推进国家规划已明确的重大工程和基础设施建设,2020 年 3 月,中共中央政治局常务委员会公布 7 大新型基础设施领域,新能源充电桩赫然在列。

 

充电桩行业仿佛在一夜之间成为了香饽饽,站在“新基建”风口, 新能源产业方向也已从“大力造车”发展为“车桩协同”。

 

穿上了“黄马褂”的充电桩,未来可期。纵然未来可期,但当下尚存在诸多问题,亟待完善。

 

 

  • 车桩比不协调

据公安部统计数据,截至 2020 年 6 月中国新能源汽车保有量达 417 万辆,全国各类充电桩保有量为 132.2 万个,车桩比约为 3.15:1,仍远低于《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020)》规划的 1:1 指标。

 

 

从 2015 年的 7.84:1 到如今的 3.15:1,尽管充电基础设施保有量持续高速增长,比例不断攀升,但仍旧能够看到我国电动汽车产业多年来一直在面临“车桩比不协调”的情况,充电设施无法满足充电需求的问题严重制约着新能源汽车的推广和发展。

 

对此,上海工程技术大学教授、上海玫克生储能科技有限公司首席科学家严晓向笔者表示,目前行业现状一方面是充电设施所处位置不方便,另一方面现有充电桩利用率低使大多数充电桩运营投资难以形成良性循环,因此对于充电桩的建设和部署速度造成了阻碍。

 

  • 充电桩利用率不高&运营赚钱难

充电桩市场在 2014 年向民营资本开放,2015 年和 2016 年迎来建桩高潮,增速分别达到 116%和 185%。在早期的政策红利下,部分企业加快跑马圈地领取高额补贴,无视使用场景,甚至把充电桩建在荒郊野外,导致资源分配极其不均,整体利用率不高。

 

同时,充电桩作为重资产行业,有着高投入、回报周期长等特点,行业静态投资回报期平均超过 5 年以上。在此基础上,行业洗牌加剧。

 

特来电品牌总经理赵健曾公开表示,2017 年中国有大约 300 多家充电桩企业,到 2019 年已经有一半倒闭退出,还有 30%在盈亏平衡的基准线上苦苦挣扎。(以特来电为例,作为 2014 年首批成立的充电桩企业,成立前四年累计亏损达 6 亿元,一直到 2018 年才实现盈亏平衡。即便如此,其中的利润主要来源于充电设备的销售,在充电基础设施行业仍处于非盈利状态。)

 

据招商银行研究院数据,即使在新能源电动车普及度较高的上海,充电桩利用率(每天单桩充电小时数 /24 小时)也没有达到盈亏平衡点。该机构推算,全国公共充电桩的利用率为 4%,而盈亏平衡点至少在 7%左右。

 

那么应该如何盘活现有充电桩,提升充电桩利用率?严晓指出,如果充电能像加油一样既快又方便,自然就能大大提升充电桩利用价值。针对目前现状可以采取两种改进措施:1. 对现有小区中的个人慢充桩采用“共享”机制,即在自己不用时能让别人来使用;2. 把公共充电桩配置在类似加油站等交通方便的地方,并采用比较快的充电或换电模式,以提升充电设施的使用效率。

 

此外,政策推进也是提高充电设施的运营服务能力的重要举措之一。以北京为例,在众多地方政策中,北京市充电设施的运营考核奖励政策是全国首个把一系列“数据指标”考核作为政府资金发放依据的地方性政策,从“建设补贴”到“运营补贴”的转变,减少油车占位、不通电、故障桩等现象,激励各运营企业加快充电桩建设优化布局,调整配建,减少或杜绝僵尸桩的出现,在提升充电设施的运营质量及充电利用率方面助推效果显著。

 

 

  • 充电速度慢

根据电动充电基础设施促进联盟发布的数据来看,目前市面上有 55%的公共充电桩为直流快充,43%为交流慢充,剩余 2%为交流快充。

 

对于公共充电桩来看,基本上都是以快充桩为主。但在实际使用中,由于充电桩数量少、位置分布比较偏远,所以就会出现充电桩不够用的情况,充电速度慢的弊端则逐渐凸显。

 

因此,除了更多的建设和更高效运营充电桩之外,提升充电桩的充电速率也是当前的当务之急。

 

ADI 作为产业链上游厂商对此发表了自己的看法,ADI 工业与能源事业部市场经理张松刚在接受与非网采访中表示,大功率充电桩是新能源汽车配套基础设施的必然发展趋势,但功率提高带来的问题是充电桩尺寸增大、热管理等问题,因此要兼顾充电桩尺寸、效率和功率,而提高功率器件的开关频率就非常关键。

 

半导体技术的进步让功率 MOSFET 器件开关频率得到快速有效提升,IGBT 从过去的 20k 左右提升到现在的 40k、50k,而氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)MOSFET 器件可以达到更高的开关频率。对于大规模部署的充电桩来说,即使零点几个百分点效率的提升都具有很大经济和社会效益。

 

德州仪器(TI)全球电网基础设施市场总经理 Henrik Mannesson 对于上述观点表达了赞同,Henrik Mannesson 表示,“近年来,直流充电器中的电源模块越来越高效,如今的转换器能够在更高的电压下工作,从而减少所需功率传输的电流量。减少的电流将直接转化为更少的铜使用量和更低的 I2R(铜损耗),从而提高转换器的效率。”

 

此外,SiC、IGBT 和 GaN 的开关使转换器速度更快,从而设计出更小的磁性元件并减少冷却需求,同时减小了外形尺寸并提高了功率密度。先进的复杂多层拓扑(ANPC、相移 DAB)使厂商可以利用更高的直流母线电压和更快的开关转换器优势,进而得以带来充电桩充电速率的提升。

 

可见,SiC 和 GaN 等新的宽带隙开关功率半导体技术的进步,加快了充电桩的大功率发展趋势,未来这些功率器件和隔离式栅极驱动器件的技术创新将依然是决定充电桩大功率、小尺寸和高效率的关键。

 

  • 充电桩区域分布不均衡

前瞻产业研究院数据显示,从各省市发展情况来看,截止 2020 年 2 月,公共充电桩分布较为集中,江苏、广东、北京、上海、山东、浙江、安徽、河北、湖北、福建等前 10 个地区占比近 74%,区域分布较为不均衡,呈现出明显的头部集中效应。

 

 

为解决这一问题,全国各省市纷纷出台了不同程度的建设补贴和运营补贴政策。据不完全统计,2020 年以来,各地陆续颁布充电桩营运补贴政策,规定了对于充电设施建设项目和营运的补贴标准,以鼓励和促进新能源汽车充电桩的建设及运营。

 

总体来看,各地政府都在积极推出鼓励引导政策,加快本地充电设施的部署速度。此外,充电桩的补贴政策在由建设补贴慢慢将重心转向充电桩运营补贴,以此来提升充电桩的利用率和盈利能力。

 

充电桩市场格局

乘政策东风,充电桩市场吸引了众多玩家。传统的充电桩建设企业、车企以及科技巨头都在积极布局。

 

截至 2020 年 6 月,全国各类充电桩保有量达 132.2 万个,公共充电桩占比超过 4 成,为 55.8 万个,其中交流充电桩 32.4 万台、直流充电桩 23.4 万台、交直流一体充电桩 488 台。

 

运营商方面,全国充电运营企业所运营充电桩数量超过 1 万台的共有 8 家,运营充电桩占总量超过 80%,行业集中度较高。分别为:特来电运营 16.1 万台、星星充电运营 13.2 万台、国家电网运营 8.8 万台、云快充运营 4.4 万台、依威能源运营 2.5 万台、上汽安悦运营 1.9 万台、中国普天运营 1.4 万台、深圳车电网运营 1.3 万台。

 

此外,车企也在充电桩上作起了文章。今年年初,特斯拉定下年底前在中国布局 4000+个超级充电桩的目标,两倍于过去 5 年的建设总量;6 月,宝马公司也与国网电动汽车服务有限公司签署合作协议,通过直接接入后者的充电网络,以达到年底为车主提供的充电桩数量翻番的目的。

 

除上述专业充电运营商和车企外,华为、阿里巴巴和宁德时代等科技巨头企业也闻风而动。

 

华为推出了 HiCharger 直流快充模块强力入局,目的是成为电驱、充电及电池管理系统等智能电动方面的“增量部件”核心供应商,并试图解决充电行业运营成本高、设备生命周期短的行业发展困境。此后,华为又与特来电签署全面合作协议,将通过全面合作和资源共享,推动桩联网建设和智能充电业务发展,要将充电桩打造为数据接口。

 

阿里则选择用入股的方式来布局新基建的风口,投资聚焦停车场场景下的充电桩运营商“简单充”,紧靠政策提出的新基建做布局。支付宝宣称,目前已经覆盖全国 95%以上的电动汽车充电桩网络。包括特来电、星星充电两大民营充电运营商,以及联行科技(含国网)、快电两大聚合充电平台,已经全部登陆支付宝,通过小程序开设了充电服务的“办事处”。

 

动力电池龙头宁德时代联合了运营商百城新能源,在上海建立合资运营公司,入局新能源充换电设施建设运营。

 

科技巨头的入场,虽然体量相对较小,但可以为充电桩行业带来更多的增值空间,并且有望解决长期困扰用户的充电效率低、充电桩质量差、支付环节繁琐、计费模块不够智能等问题,有利于促进行业的共同繁荣。

 

  • 小运营商处境艰难

充电桩是个门槛较低的行业,在补贴政策的吸引下争相入局,竞争激烈。经历多年发展,充电桩市场逐渐两极分化,小运营商生存尤为艰难。

 

此外,随着新基建加速推进,资源向头部企业集中,继续扩张网络以保住市场份额,小型充电桩运营商承担亏损和获得补贴的能力相对较弱,日子可能会更难过。至少在目前,小运营商要响应新基建号召仍有难度。

 

在此境遇下,如何谋生成了摆在中小企业面前的一大难题。

 

严晓认为,中小企业需要深入挖掘市场需求,针对市场的痛点与合作伙伴协同研发,在产品和服务方面做出自己的特色,在地方市场靠精细化运营谋得生存空间。

 

可以理解为,让中小企业盈利成为可能的是深入一城一巷的本地化运营,是盯准百桩规模做精细化运营。比如小运营商可以通过绑定本地停车、物业、网约车和物流车等资源,与本地用户建立长期合作,在局部城市拥有稳定的充电客源,实现小范围盈利。

 

虽然在充电桩的建设和运营上,目前所呈现出的趋势是市场逐渐集中,最终剩下的将只是少数几个头部企业,中小玩家看似能够分享的红利不多。但实际上,从产业生态出发,任何一个企业都无法完成整条产业链,因而无论是上游的充电桩设备制造,还是中游的建设和运营生态,或是下游的云端控制平台和线下维护操作,还是留给了中小企业和创业者们一个卡位的机会。

 

 

充电桩究竟要如何建设?

纵观充电桩行业的发展,与很多新兴行业一样,都经历了从跑马圈地式的粗放式发展到精细化运营的进程。

 

早在 2009 年,国家电网凭借自身优势率先开启了充换电设施的布局。直到 2014 年,充电桩行业才向社会资本开放,开启了一轮充电桩基础设施建设“跑马圈地”的时代。同年,特来电、星星充电等民营企业成立,并逐渐成为行业巨头。

 

2017 年以前,充电桩企业数量众多,产品相似度高,产品与商业模式的差异不明显,竞争激烈程度不断加剧,大部分企业倒在了粗放经营的模式下,而活下来的公司大多是在勉强支撑。

 

2017 年后,电动汽车保有量不断增长,中小运营商开始大批量涌现,市场百花齐放。不过,充电桩作为一个重资产、回到周期长的行业,一方面充电桩生产企业受到来自下游客户的价格压力,另一方面由于设备价格不断下降致使产品毛利率呈逐年下滑态势,以及充电桩利用率较低等多种原因,充电桩企业的盈利空间受到持续压缩。

 

截止 2019 年年底,全国存活的充电桩企业仅剩 100 多家,淘汰率早已过半。头部玩家中,只有特来电 2019 年宣布跨过盈亏平衡线。国家电网、南方电网曾透露,已建成的充电桩严重亏损,运营数据“并不好看”。

 

而后,活下来的充电桩运营商开始进入合作融合期,形成与整车企业、运营公司、共享出行平台、房地产公司等各方面的合作局面,试图通力解决行业互联互通问题。

 

不难看到,一个崭新领域的发展过程总是伴随各种困境,此刻虽然我国充电桩行业已经初具规模,但是由于上述一些不利因素的制约,好似陷入了发展的“瓶颈”阶段。

 

在此形势之下,政策拉动效应渐起。充电桩被纳入“新基建”,将其放到与 5G、人工智能相同的高度,无疑是对该领域注入的一针“强心剂”。

 

提振信心过后,回归本质——充电桩产业应该如何建设?

 

赛迪顾问发布的《电动汽车充电桩产业发展白皮书》认为,新时期的充电桩建设应该与智能电网、物联网、5G 通信、云计算、大数据、人工智能、车联网等高新技术紧密结合,打造“车—桩—电网—互联网—多种增值业务”的智能充电网络,呈现出智慧充电桩、V2G、大功率充电站、私桩共享等并行发展的趋势。

 

也就是说,新基建下的新充电桩,“新”在建网而非建桩,在于产业生态和运营。这样的智能充电网络,一方面可提升充电桩的利用率和企业盈利能力;另一方面可将产业链往后延伸,开拓各种大数据和其他增值服务,为充电桩行业带来新的盈利模式。

 

但是,随着未来新能源汽车的快速增长,充电桩的大功率化、广泛部署给电力基础设施建设提出了挑战——如何经济有效的满足充电站峰值负荷要求?例如一个二十个充电桩的充电站要满足全天候的充电状态,电网需要提供的局部充电峰值功率超过 1 MW。如此高的峰值负载功率可能导致电网可在多个点上崩溃,或者需要投入巨额资金改善输电线路和集中式发电厂大幅提高基本负荷能力。

 

Henrik Mannesson 认为,传统的电网基础设施需要重新考虑,以适应未来十年新能源汽车车的增长预期。公用事业公司将实行分级电价,以平衡全球电源供应需求。同时,与现在的集中式发电相比,还可增加更多分布式能源。例如考虑选择使用充电站的本地电池存储来抵消高峰需求。

 

ADI 同样指出,增加配套储能系统是解决未来充电站建设带来的电力挑战的一个可行的创新举措,储能系统通过调节功率峰值保持电网稳定,或是在停电的情况下提供充电电源。

 

未来电动汽车充电站的功率变换系统配置示意图

 

储能系统除了缓解充电峰值对电网的压力外,还可以借助配套的可再生能源实现环保降耗目标,甚至在电网高峰期储能系统通过反向供电实现削峰平谷,是电网的一大“刚需”。而这也与全球车网互动(V2G)的趋势一致,储能系统+电网的供电侧的布局应该是未来的发展趋势,当前该应用还处于市场探索阶段。

 

结语

上述从行业痛点、企业布局、市场进展和政策引导等角度对充电桩产业进行了梳理,看似前景光明的充电桩行业实则暗潮涌动。

 

毫无疑问,在新基建的风口下,再次激发了资本与行业对于该市场未来前景的押注与看好,充电桩行业也将因此搭上高速发展的快车。

 

但如果地方政府和行业厂商没有精准的洞察和预见,顶着“新基建”名号的充电桩产业或许又将面临重新落入“旧基建”的俗套。

 

总之,在不可避免的经历了一段混乱的蒙眼狂奔阶段之后,在新基建烈火烹油之时,被重新点燃的充电桩市场,充满了诱惑。

 

诱惑着行业的加速洗牌,或者多年前 “大干快上”的现象再次出现。

 

 

鸣谢

张松刚—ADI 工业与能源事业部市场经理

Henrik Mannesson—德州仪器(TI)全球电网基础设施市场总经理

严晓—上海市千人计划专家、CUSPEA 学者、上海工程技术大学教授、上海玫克生储能科技有限公司(www.battery-doctor.cn)首席科学家。

 

文章参考

国网信通产业集团,《2020 年中国新能源汽车充电站(桩)保有量及发展前景分析预测》

全国能源信息平台,《新基建下对充电桩建设形势的展望》

前瞻产业研究院,《2020 年中国充电桩行业市场现状及发展前景分析》

路由社,《新基建布局充电桩,其实是在建一张网》

经济参考报,《新基建开启充电桩建设新时代》

中国汽车报,《起底 2019 充电桩业:业绩表现差异较大,五大痛点待解》

未来汽车 Daily,《新基建来了,但充电桩是门好生意吗?》

汽车公社,《充电桩万亿“蛋糕”的诱惑》

《困局难纾:中国充电桩行业剖析》