充電時長成用戶最敏感問題,大功率充電樁建設(shè)亟待破局
作為新能源行業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施,大功率的充電樁的重要性是不言而喻的。
3月7日,中國電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進聯(lián)盟(下稱“中國充電聯(lián)盟”)聯(lián)合能鏈智電(NASDAQ:NAAS) 發(fā)布《2022中國電動汽車用戶充電行為白皮書》(下稱《白皮書》)。
《白皮書》數(shù)據(jù)顯示,隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提速,中國公共充電基礎(chǔ)設(shè)施保有量高速增長。
2022年,我國充電基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)量達到521萬臺,同比增長99.1%,其中,公共充電基礎(chǔ)設(shè)施179.7萬臺,同比增長56.67%。
在政策引導(dǎo)和市場需求下,直流快充樁建設(shè)規(guī)模不斷擴大,快、慢充建設(shè)比例持續(xù)改善。
截至2022年底,我國直流快充樁保有量達76.1萬臺,快充占比提升至43.5%,較2021年提升2.5個百分點。
伴隨新能源汽車的蓬勃發(fā)展,充電樁建設(shè)也逐步進入快車道。
不過,《白皮書》也呈現(xiàn)了用戶在使用充電樁不少的痛點問題,值得關(guān)注。
充電時長成大部分用戶最敏感的問題
大部分用戶對充電時間較為敏感。
快充樁由于充電效率高,成為96%用戶的首選。用戶使用直流快充樁平均單次充電時長48.7分鐘,周充電頻次高達4.51次。同時,用戶更偏好使用大功率充電設(shè)施,選擇120kw及以上功率充電設(shè)施的用戶占比到達72%。
網(wǎng)約車、商用車因其營運和作業(yè)屬性,此類用戶對充電時間高度敏感,在非工作時 段幾乎全部使用快充樁進行充電;出租車考慮到大小班和換班時間段,選擇慢充充電占 比相對于網(wǎng)約車和商用車較高,達到8%; 而私家車用戶在特定時段(夜晚或上班時 段)選擇慢充樁進行充電,因此慢充樁的使用也率略高,達到7%。
中國電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進聯(lián)盟副秘書長仝宗旗在《白皮書》發(fā)布會上表示:“營運車輛對時間是高度的敏感,基本都在非工作時段使用,且都使用快充樁充電。對于這種更大功率的充電的需求,其實是在逐漸的提高的。”
不難看出,綜合考慮充電時長、停車收費等因素,大功率充電設(shè)施更符合用戶使用偏好。
但眼下的事實是,30KW以下充電設(shè)施建設(shè)占比為24%,充電用戶占比僅有2%。120KW-210KW,充電設(shè)施建設(shè)占比為52%,充電用戶占比到達65%。
進一步分析發(fā)現(xiàn),不同類型用戶對充電設(shè)施功率選擇趨勢基本一致,均傾向選擇60KM及以上功率的充電設(shè)施。私家車用戶選擇充電功率<30KM充電設(shè)施的偏好略高于其他類型用戶。對比去年,充電功率在60KM-90KM段使用率占比有較大提升。
對于社區(qū)公用充電樁的快慢充建設(shè)方面,74.78%用戶建議建設(shè)快充樁,25.22%用戶建議建設(shè)慢充樁。
雖然對比2021年《白皮書》發(fā)布的數(shù)據(jù),超過270KW的超大功率充電樁,建設(shè)及用戶占比均有較大提升,但面臨旺盛的用戶需求,顯然還不夠。
政策利好、技術(shù)突破和用戶需求等刺激大功率充電樁建設(shè)破局
大功率充電樁可助力 用戶獲得更貼近傳統(tǒng)燃油車加油的充電體驗。大功率快充之于電動車,相當(dāng)于5G之于互聯(lián)網(wǎng),要解決電動汽車用戶面臨 的“充電焦慮”,進一步縮短充電時間迫在眉睫。
提高充電速度的方式主要包括提高電流和提高電壓兩種。大電流模式容易產(chǎn)生高熱量損失,能夠?qū)崿F(xiàn)的功率上限并不高,而且大電流下線束加粗也會增加整車成本、降低使用便捷性,因此采用高電壓平臺架構(gòu)提高功率成為大多數(shù)廠商的選擇。
高電壓技術(shù)的落地和推廣,需要電動汽車端、電池端、充電樁端三方聯(lián)動,需要整個產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同發(fā)展、共同建設(shè)大功率高壓快充產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
汽車端:目前電動汽車架構(gòu)由 400V 升至 800V 所需的電池包、電驅(qū)動、PTC、空調(diào)壓縮機、車載充電機等高壓零部件供應(yīng)鏈基礎(chǔ)已較為完備,各龍頭車企已爭相入局搶占市場。
電池端:動力電池是新能源汽車的核心零部件,對新能源汽車的成本、續(xù)航里程、安全性發(fā)揮重要影響??斐浼夹g(shù)對于電池包的熱管理系統(tǒng)性能以及電芯層面能量密度、充電速度和安全性的平衡都提出了更高的要求。目前國內(nèi)多家動力電池企業(yè)已在各方面取得技術(shù)突破,布局高電壓平臺動力電池市場。
充電樁端:將 DC500 系統(tǒng)升級到 DC950 系統(tǒng)后,只需變更充電槍線、直流熔絲、直流接觸器等配電器件,充電模塊等核心部件無需重新選型,因此充電樁逐步實現(xiàn) 1000V 以下的高壓化較為容易。
自2020年以來,國家電網(wǎng)等電力運營商的直流樁招標(biāo)在數(shù)量大幅提升的同時,160kW以上功率充電樁的比例顯著增長,更高功率的充電樁功率已經(jīng)成為用戶最真實的需求。
2020-2022年國家電網(wǎng)充換電設(shè)備采購數(shù)量(套),資料來源:各地發(fā)改委、能源局,中信 證券
資料顯示,主流車企正積極布局大功率快充。目前國內(nèi)已有超過10家車企宣布研發(fā)800V高壓平臺,意圖搶占大功率快充新高地。
小鵬、理想、廣汽埃安等正在加快推廣超充站建設(shè)以形成差異化競爭。小鵬汽車于2022年8月上線的S4超充樁單樁峰值充電功率已達400kW,可實現(xiàn)充電5分鐘,續(xù)航增加200公里。
特斯拉在中國大陸已建成開放1400多座超級充電站,領(lǐng)跑全行業(yè);小鵬自營超充站800余座,緊隨其后,其他車企也在加速追趕。
國內(nèi)部分車企大功率快充樁布局情況,資料來源:上海證券
年初出臺的政策,也在利好大功率充電樁的建設(shè)。
2月3日,工信部、交通運輸部等八部門發(fā)布《關(guān)于組織開展公共領(lǐng)域車輛全面電動化先行區(qū)試點工作的通知》,目標(biāo)提出試點領(lǐng)域新增及更新公共領(lǐng)域車輛中新能源汽車比例達到80%,同時建成適度超前、布局均衡、智能高效的充換電基礎(chǔ)設(shè)施體系,新增公共充電樁(標(biāo)準(zhǔn)樁)與公共領(lǐng)域新能源汽車推廣數(shù)量(標(biāo)準(zhǔn)車)比例力爭達到1:1。
眼下,大功率快充正在成為各路參與者的競爭制高點。
大功率充電樁的挑戰(zhàn)在哪里?
大功率快充無疑是緩解充電焦慮最簡單粗暴的方式,但挑戰(zhàn)依然存在。
首先,大功率快充給配電網(wǎng)帶來更大的沖擊。因為充電設(shè)備中的電力電子裝置將產(chǎn)生諧波,可能引起電能質(zhì)量問題。尤其是800V超級快充場景,充電功率高達480kW,是目前主流直流快充樁的4-6倍。
其次,由于新能源汽車用戶充電的不確定性和隨機性,這將加大電網(wǎng)優(yōu)化控制的難度和頻次。當(dāng)大量新能源車集中在用電高峰期充電,將進一步加劇電網(wǎng)負(fù)荷峰谷差,加重電力系統(tǒng)運行負(fù)擔(dān),嚴(yán)重情況甚至造成缺電現(xiàn)象。
隨著新能源車保有量的增加,其用電量增長肉眼可見。大功率快充樁的建設(shè)和電力系統(tǒng)的矛盾將會加劇。按照2024年3000萬輛電動車保有量計算,假設(shè)每輛車每天耗電10度,也就是一天將耗電3億度,基本相當(dāng)于三峽大壩的發(fā)電量。
公共充電樁充電量快速增長(千萬kwh),資料來源:中國充電聯(lián)盟,英大證券
貼合新能源車使用場景的電力系統(tǒng)成為大功率充電樁可靠性和適應(yīng)性的保障,就像新能源車依賴充電樁一樣,三者成為了新能源網(wǎng)絡(luò)密不可分的有機聯(lián)合體。
充電樁產(chǎn)業(yè)鏈上游是零部件制造環(huán)節(jié),中游為充電樁組裝環(huán)節(jié),下游則是運營環(huán)節(jié)。充電樁充電電壓越高,功率越大,其對制造技術(shù)和建設(shè)運維的要求就越高。
充電樁上游的零部件主要包括:充電模塊、監(jiān)控單元、防雷單元、熔斷器、繼電器,外部結(jié)構(gòu)包括充電槍、外殼、顯示屏等。其中,充電模塊是充電樁高壓、大功率發(fā)展趨勢下最主要的受益環(huán)節(jié)。
從成本角度,充電模塊占充電系統(tǒng)成本的40%-50%,大功率、高電壓趨勢下帶來充電模塊價值量提升。
從技術(shù)角度,充電模塊作為充電樁的關(guān)鍵零部件,主要負(fù)責(zé)電路控制、轉(zhuǎn)換與保證電路穩(wěn)定性,直接關(guān)系到充電樁整體性能與充電安全。隨著電壓等級和充電等級的提高,充電模塊需要有更高的耐高壓能力和功率密度,一定程度上提高了充電樁的技術(shù)門檻。
自從國家電網(wǎng)在2014年向社會資本開放充電基礎(chǔ)設(shè)施市場,民營企業(yè)逐漸成為充電樁運營商的主力玩家。
充電樁時常出現(xiàn)使用“冷熱不均”的現(xiàn)象,一些地方充電基礎(chǔ)設(shè)施使用率不高,同時部分充電基礎(chǔ)設(shè)施又出現(xiàn)車輛排隊充電現(xiàn)象。
值得期待的是,在大功率快充的趨勢下,可以快速提高充電樁的服務(wù)效率,帶動充電樁的利用率提升,充電樁運營商將發(fā)揮更大的價值,而效率的提升,又將激發(fā)合理布局大功率充電樁的信心。
作為新能源行業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施,大功率的充電樁的重要性是不言而喻的。從續(xù)航多少公里到哪里有充電樁,再到哪里有快充樁,意味著更多責(zé)任將落到充電樁運營商的身上。