充電樁加速爆發!直流充電樁機遇凸顯,龍頭廠商打開空間

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充電樁行業經過多年發展,經歷了(1)初始期(2)2015-2018年跑馬圈地期,(3)2018-2021年行業洗牌期,(4)2021年以後的行業放量期。在由“野蠻生長”走向“有序發展”的過程中,主要經歷了國網招標風格轉變、地方財政補貼轉向、純電車保有量提升帶來充電量提升三大轉變。

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充電樁行業概述

按照不同的標準,充電樁可作不同的分類,常見的分類標準有如下四種:分別是按充電方式、安裝地點、安裝方式和充電接口來分類,其中用得最多的是按照充電方式及安裝地點來進行分類。

結合來看,公用充電樁一般採用直流充電樁,充電功率大,充電時間短;專用樁及私人樁一般採用交流充電樁,技術成熟,安裝成本低。

交流慢充是指直接用電網220V交流電連接車輛進行充電,但動力電池是350V以上的直流電,所以需要通過車載充電機(OBC)實現直流/交流的逆變和升壓。交流電樁充電的方式補能速度比較慢,常用於居民小區、一些公共場所、停車場等。

直流快充是指將電網輸入的交流電通過內置的整流器,可以直接將輸出的電流轉換成直流電給汽車電池充電,一般安裝在高速公路沿線充電站、少部分公共場所、快充站等。

根據中國充電聯盟數據,截至2022年底,國內公共直流樁保有量達76.1萬臺,佔比42.35%,同比增長1.37pct,公共交流樁保有量達103.6萬臺,佔比57.65%,公共直流樁佔比呈上升趨勢。

國內政策+需求發力,充電樁建設年內高景氣度,中長期出口歐美及直流樁佔比提升進一步打開空間。

充電樁產業鏈

直流充電樁基本構成包括充電模塊、充電槍線、主控板、連接器、外殼等。

其中充電模塊約佔充電系統成本的40%~50%,是充電樁的核心,其關鍵技術主要涉及電力電子功率變換電路拓撲等方面。

充電模塊應用於直流充電設備中,是實現整流、逆變、濾波等功率變換的基本單元,主要作用是將電網中的交流電轉換爲可供電池充電的直流電。

隨着充電模塊電壓和功率等級的提升,各方面的難度也隨之提高,同時還要保證其安全性和可靠性,進一步提高了充電模塊的技術門檻。

功率器件是充電模塊的關鍵組成部分,起着電力轉換與傳輸作用的核心器件;控制單元是指充電樁控制器。

除以上核心部件外,一個直流充電樁還有其他的一些重要小部件,如鈑金件、熔斷器、繼電器和防雷裝置等。

直流充電樁本身作爲一種系統集成產品,除了“直流充電模塊”和“充電樁控制器”這兩個組件構成了技術核心之外,結構設計也是整樁可靠性設計的關鍵點之一。

直流充電樁產業鏈:

在新能源汽車充電樁的上游環節中,大部分元器件成熟度較高,其中,主要的零部件多爲標準化電氣產品,製作技術難度相對較低,不同企業之間的產品同質性較高,差異化程度較低。

上游代表企業有許繼電氣、科士達、英可瑞、沃爾核材、國電南瑞等。中游充電樁生產和運營方存在業務重合部分,很多主流的充電樁企業採取“生產+運營”一體化模式,代表企業有盛弘股份、綠能慧充、南方電網、星星充電、特來電、公牛集團等。

整樁製造主要是將模塊、充電槍等部件組裝。其中模塊是充電樁最核心的部件,主要作用是對電路進行控制轉換,保證了電路供電的高效穩定。

充電樁下游主要以新能源電動汽車和充電服務運營解決商爲主,主要包括包括特銳德、國家電網、南方電網、蔚來、比亞迪、特斯拉、東方電子、施耐德電氣等。

根據中國充電聯盟,截止到2022年12月,全國前十家運營商運營充電樁數量佔比86.3%,其中CR4近65%,頭部聚集效應明顯。前十廠商分別爲特來電、星星充電、雲快充、國家電網、小桔充電、前景雲、深圳車電網、南方電網、萬城萬充、匯充電等。

由於直流充電樁輸出功率高,功率半導體器件用量高於交流充電樁,直流樁是未來行業發展的主要細化方向,也就意味着其有望帶動功率半導體市場協同發展。充電樁完成高功率下的交直流轉換和變壓,就需要IGBT參與其中。

IGBT按電壓可分爲低壓(1200V及以下)、中壓(1200-2500V)和高壓(大於2500V)三類,不同電壓範圍對應消費電子、新能源汽車、軌交等不同應用場景。按照封裝形式,IGBT產品則可以分爲IGBT模塊、IPM模塊和IGBT單管。

根據集微諮詢《2022年中國IGBT市場研究報告》中的數據統計,2022年全球IGBT市場規模約達76億美元,同比增長19%。預計2023年全球IGBT市場規模有望以13%的增速增長,達86.2億美元。

頭部四家國際IGBT模塊廠商已形成寡頭壟斷市場,英飛凌、富士電機基於擁有完整晶圓廠芯片製造廠以及封裝廠,佔據IGBT領域主導地位,導致行業准入壁壘較高。國產IGBT已量產,長期來看國產替代已開啓。代表廠商包括斯達半導、中車時代、士蘭微、比亞迪半導、宏微科技、華潤微、新潔能、揚傑科技、聞泰科技等。