技術升級疊加汽車下鄉充電樁布局再提速

王東岳

中汽協數據顯示，2023年，中國累計銷售新能源汽車949.5萬輛，同比增長37.9%，滲透率達31.6%。在國家和地方政策的大力支持下，過去十年，中國新能源汽車銷量實現了高速增長，累計銷售新能源汽車超過2000萬輛，穩居全球第一。

隨著新能源汽車滲透率的逐年提升，充電樁規模也隨之擴大，截至2023年年末，國內充電樁保有量超過860萬個，車樁比接近2.5。

近段時間以來，新能源車企新車型集中上市，展現出一批全新的新能源技術應用。其中，為緩解補能焦慮，800V高壓充電已逐漸成為中高端車型標配，帶來充電設施升級改造需求。

同時，政策層面上，國家能源局組織開展“充電基礎設施建設應用示范縣和示范鄉鎮”申報工作，提出力爭到2025年底，實現充電站“縣縣全覆蓋”、充電樁“鄉鄉全覆蓋”，推動落實新能源汽車充電基礎設施建設發展，鄉村充電設施建設迎來發展新階段。

按照此前規劃，到2025年，國內將實現新能源車樁比達到2：1；到2030年，車樁比實現1：1，新能源充電樁仍面臨廣闊發展空間。

電動汽車用電端的技術升級正對充電樁提出新的需求。

此前，中汽協在消費者調查中發現，“電池續航能力”依舊是用戶在“購買新能源車時最關心的問題”，關心續航的人數占比達到31.8%，里程焦慮依舊是推廣電動汽車最大的障礙之一。根據調查，消費者對新能源汽車的里程焦慮既包括續航焦慮，也包括補能焦慮。

從近期車企發布的新款車型看，中高端車型已經普遍可以實現單車600km之上的續航里程，鋰電池的性能提升使電車在續航能力上的焦慮得到緩解。因而，電動車補能速度正在成為新的消費痛點。

根據中國充電聯盟發布的數據，截至2023年年末，國內充電樁保有量約為859.6萬臺，同比增長30.6%。截至2023年年末，中國新能源車保有量2041萬輛，充電樁保有量859.6萬臺，車樁比為2.37。

但從統計數據來看，目前，大部分電動車的充電倍率仍在1C-2C，充電時長相對較長。所謂2C充電是指電池在1/2個小時（30分鐘）內充滿；與之對應的4C充電即指在1/4個小時，也就是15分鐘內充滿。要實現4C快充本質上就要求提升充電的功率，其解決途徑通常有兩種，分別是增大充電電流以及提高充電電壓。

根據國家推薦標準《電動汽車傳導充電系統》，直流充電輸出電流范圍優先選擇80A-250A。同時，受限于硅基IGBT功率器件的耐壓能力，目前市面上的大多數電動車搭載400V電壓平臺。

因此，在400V電壓平臺下，電動車的峰值（充電電流為250A時）充電功率約為100KW，充電10分鐘大約可以補充16.7kWh的電量，對應續航約100km。以600km的續航里程計算，在峰值情況下電池包充滿仍需耗費1個小時。

由于電氣系統設計的限制，電流在超過500A以后很難再繼續提升。因此，想要繼續突破200KW級快充的限制，更經濟的解決方式就是提高電壓。而從最近一段時間推出的新車型來看，800V電壓平臺正逐漸成為中高端車型的標配。例如，蔚來最近推出的ET9采用的是900V 高壓架構，整車最高電壓925V，充電峰值功率可達600kW，可實現充電10分鐘續航510km；極氪007四驅版在800V架構下，最大輸出功率可達到475kW，充電10分鐘增加續航410km。小鵬X9也同樣采用800V高壓SiC碳化硅平臺+3C電芯，充電10分鐘續航最多可增加300km；此外，問界M9的純電版車型支持800V快充，最大輸出功率可達390kW，充電10分鐘續航增加300km。

在800V級的高電壓平臺下，當電流為500A時充電功率將提升至400kW，實現充電5分鐘續航200-300km；100KWh電池包15分鐘即可將電量從10%充至80%，大幅減少充電所需時間。同時，在800V高壓架構下，新能源汽車的熱損耗也將降低、車內空間布局得到優化，減輕的整車重量又可以帶來續航里程的進一步提升。

NE研究院整理的數據顯示，2023年，搭載800V的新能源車型滲透率僅為2%左右。

招商證券認為，快充正在成為消費者購車考慮的重要因素，800V平臺下3C、4C 快充可能較快成為中高端車標配。招商證券預計，2024年，800V汽車滲透率有望達到7%，汽車銷售數量超過80萬輛；2025年，800V汽車滲透率將達到15%，銷售數量突破206萬輛。

同時，800V級別汽車的價格正從2019年的上百萬元逐步下探至20萬元級別。例如，最近推出的搭載800V汽車中，上汽智己LS6的定價為22.99萬元起、華為與奇瑞合作的智界S7定價為24.98萬元起。NE研究院認為，隨著800V車型價格的不斷下探，預計2025年開始進入15萬-20萬元區間，800V車型滲透率有望快速提升。

隨著動力電池技術和充電技術的不斷發展，大功率充電樁也將逐漸進入市場成為主流應用，催生替換需求。中信證券預計，到2027年，全國新增直流充電樁137萬臺，對應市場空間約868億元，2022-2027年CAGR約45%；其中，隨著新增直流樁功率的逐漸提升，預計到2027年250KW以上功率的新增直流樁占比達34%。

中銀證券預計，2023-2025年，充電樁年銷量將分別增長至350萬、451萬和573萬臺，同比增速保持25%以上，快于新能源汽車增速，市場空間廣闊。

隨著800V高壓快充車型的放量，充電樁需要從功率、散熱和安全三個維度進行技術升級。其中，功率器件升級以及由此產生的散熱等安全問題，是保障安全使用的重中之重。

根據中銀證券研究報告，充電模塊是充電樁的核心部件，在直流充電樁的成本構成中，充電模塊的占比達到41%，其次為充電器（線）占比21%。充電模塊中，又以功率器件占比最高，功率器件的作用主要是用來實現電能轉換和電路控制。

中銀證券表示，由于電機控制器會在直流母線電壓基礎上產生電壓浮動，當直流母線電壓提升到800V，對應的功率器件耐壓水平需提高至1200V左右。目前，主流的硅（Si）基IGBT耐壓等級在600-750V。因此，在800V電壓平臺下，原來400V平臺的硅基IGBT將不再適用高電壓路線。

隨著大功率充電樁滲透率提升，替換大功率器件成為必然。而相比硅（Si）基IGBT，碳化硅（Sic）MOSFET 具有高耐壓、低導通電阻、耐高頻和耐高溫的特性，可以有效提高電機的轉換效率和動力輸出，保證電機的高效穩定運行，正成為大功率充電的核心器件。

同時，根據焦耳定律，當電流每提升1倍，發熱量便會增大4倍。因此，采用大電流快充會帶來較多的發熱，也對散熱提出了較高要求，需要更高效的散熱機制。根據西部證券研究報告，目前，液冷技術正快速成為大功率充電樁的主流散熱解決方案。與傳統直流充電槍相比，液冷槍線可以通過循環冷卻液將熱量快速導出，從而使槍線可以承受較高電流。

數據顯示，普通直流充電槍最大承受電壓為1000V，最大承受電流為250A，即最大輸出功率250KW；相比之下，大功率液冷充電槍最大承受電壓1000V，最大承受電流為800A，即最大輸出功率達800KW。

中信證券認為，充電樁更新升級將拉動相關配套零部件的迭代需求以及價值量提升，打開遠期成長空間。根據中信證券預計，到2027年，充電模塊市場空間將達347億元，年化復合增長率超過40%，其中功率器件市場空間有望達104億元。

2023年，《中共中央國務院關于做好2023年全面推進鄉村振興重點工作的意見》指出，鼓勵有條件的地區開展新能源汽車和綠色智能家電下鄉，新能源汽車鄉村推廣正式提上議程。

工信部數據顯示，截至2022年年末，中國農村地區新能源汽車銷量約占農村地區汽車總銷量的4%，遠低于行業總體25.6%的水平，蘊含著巨大消費潛力。

但作為電動汽車充換電服務的基礎設施，充電基礎設施建設不足成為制約農村地區新能源汽車消費潛力釋放的痛點、堵點。尤其在公共領域充電領域，充電樁結構近幾年呈現明顯變化，凸顯充電樁供需矛盾。

根據中國充電聯盟公布的數據，在充電樁保有量中，私人充電樁從2016年的6萬臺增長至2023年的587萬臺，在整體充電樁中的占比從2016年的約29.8%增加至2023年的68.29%；公共充電樁保有量從2016年的14.1萬臺增長至2023年的272.6臺，在充電樁中的占比從2016年的70.2%降低至2023年的31.71%，車樁比為7.49；其中，具備公共快充性能的直流樁保有量僅為120.3萬臺，車樁比為16.97，遠低于計劃水平。

2023年5月，國家發改委發布了《關于加快推進充電基礎設施建設 更好支持新能源汽車下鄉和鄉村振興的實施意見》（下稱“《實施意見》”）。《實施意見》聚焦制約新能源汽車下鄉的瓶頸問題，在創新農村地區充電基礎設施建設運營維護模式、支持農村地區購買使用新能源汽車、強化農村地區新能源汽車宣傳服務管理等三個方面，提出了11項具體舉措，通過適度超前建設充電基礎設施、優化新能源汽車購買使用環境，著力推動新能源汽車下鄉，不斷釋放農村地區消費潛力。

近日，國家能源局發布《關于組織開展“充電基礎設施建設應用示范縣和示范鄉鎮”申報工作的通知》（下稱“通知”）。根據《通知》，本次申報以擴大農村地區充電基礎設施網絡為目標，加快構建滿足不同地區、不同類型、不同場景充電需求的服務網絡，促進新能源汽車下鄉。

其中，在推進集中式公共充電場站建設環節，《通知》提出，要結合公共充電網絡規劃，優先在企事業單位、商業建筑、交通樞紐（站）、高速公路、國省道公路沿線服務區（站）及出入口附近等場所配置公共充電設施，并向易地搬遷集中安置區、鄉村物流基地、鄉村旅游重點村等延伸。

同時，在新建居住區，《通知》提出應落實停車位100%建設充電設施或預留建設安裝條件的要求，具備條件的存量居住區要配建一定比例的公共充電車位；因地制宜提高公務用車中新能源汽車使用比例；鼓勵具備條件的縣鄉黨政機關、學校、醫院等單位加快內部停車場充電設施建設并對公眾開放等一系列措施，力爭到2025年年底實現充電站“縣縣全覆蓋”、充電樁“鄉鄉全覆蓋”，推動落實新能源汽車充電基礎設施建設發展。