充電樁行業(yè)市場(chǎng)分析

充電樁行業(yè)市場(chǎng)分析1.充電樁行業(yè)趨勢(shì)：高壓快充大勢(shì)所趨充電時(shí)長(zhǎng)成電動(dòng)汽車痛點(diǎn)之一，提高充電速度迫在眉睫根據(jù)麥肯錫發(fā)布的《2023麥肯錫中國(guó)汽車消費(fèi)者洞察》，電動(dòng)汽車消費(fèi)者最關(guān)注的問題就是續(xù)航里程與充電時(shí)間，高達(dá)56%的受訪者都認(rèn)為此非常重要，遠(yuǎn)大于第二、第三關(guān)注因素的動(dòng)態(tài)體驗(yàn)（48%）和用車成本（46%）?；诖?，提高充電樁的充電速度迫在眉睫。高壓大功率比大電流方案更有效率基于“電池充電電量=充電功率x時(shí)間”的充電原理，我們可知充電功率越大，充電時(shí)間越短。根據(jù)P=UI（功率=電壓x電流），實(shí)現(xiàn)大功率充電可以通過增大充電電流和提高電壓兩種方式：增大充電電流：即提高單體電芯的最大充電電流，需要對(duì)電芯的材料體系和結(jié)構(gòu)進(jìn)行升級(jí)，降低電池在快充過程中產(chǎn)熱和析鋰，避免引起熱失控等安全問題。以特斯拉Mode13為代表，最大充電電流可達(dá)到700A,可實(shí)現(xiàn)31分鐘充80%的電量1。提高電池系統(tǒng)電壓：以保時(shí)捷為代表，電壓平臺(tái)從400V提升至800V,最大電流僅為334A的情況下，實(shí)現(xiàn)22.5分鐘從5%充電至80%的電量2。由于增大電流會(huì)使得能量損失嚴(yán)重，轉(zhuǎn)化效率低，且對(duì)熱管理系統(tǒng)造成較大負(fù)擔(dān)，因此高壓大功率更有效率。車企不斷提升車輛電壓平臺(tái)，高壓快充將成未來趨勢(shì)在電動(dòng)推廣初期，消費(fèi)者對(duì)電動(dòng)汽車充電速度關(guān)注不多，電動(dòng)汽車補(bǔ)能方式以慢充為主，直流充電的電壓/電流普遍在350V/125A以下。隨著電動(dòng)汽車快速上量，原有補(bǔ)能效率已不能滿足用戶需求。2015年發(fā)布的GB/T20234.3《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置第3部分直流充電接口要求》，將直流充電接口電流從原來的125A提升至上限250A,以滿足電池容量增加帶來的充電功率增加。隨后車企主要通過提升車輛電壓平臺(tái)，來實(shí)現(xiàn)基于250A電流下的快充。電壓平臺(tái)由350V逐步向450V、750V演進(jìn)，實(shí)現(xiàn)充電倍率1-2C。當(dāng)前部分車企通過提升電流到500A來實(shí)現(xiàn)3-4C的快充。隨著耐高壓、低損耗、高功率密度的SiC功率器件的逐步深入應(yīng)用，950V左右的的電壓平臺(tái)逐步被車企提上日程，并將成為未來3-5年的重要趨勢(shì)。950V/500A的高壓快充樁可達(dá)480kW的充電功率，實(shí)現(xiàn)5min左右的快速補(bǔ)能，真正實(shí)現(xiàn)“充電像加油一樣快捷”。國(guó)家有關(guān)部門已將1000V納入乘用車大功率快充充電接口標(biāo)準(zhǔn)中，以適應(yīng)未來“千伏”高壓平臺(tái)的落地。主流車企紛紛布局高壓快充車型2020年保時(shí)捷首次推出支持800V高壓快充的Tycan后，全球車企加快研發(fā)高壓快充車型，補(bǔ)電時(shí)間向10min以內(nèi)邁進(jìn)。廣汽、小鵬、北汽、東風(fēng)、長(zhǎng)安等均已推出基于800V及以上高壓平臺(tái)的高端車，且快充性能可以達(dá)到“充電10min續(xù)航增加200km左右”。例如廣汽埃安在2021年4月發(fā)布的6C超快充系統(tǒng)，最大電壓達(dá)800V，最大電流大于500A，只需8min即可完成0%-80%SOC的充電。目前800V高壓平臺(tái)車型已經(jīng)成為當(dāng)前頭部車企布局的主力，據(jù)我國(guó)主要車企規(guī)劃2002年逐步量產(chǎn)，2023年滿足3C以上高壓快充的高端車型將密集上市，2025年主流車型均將支持高壓快充。根據(jù)華為發(fā)布的《高壓快充產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告2023-2025》預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)到2026年底，支持高壓快充車型的市場(chǎng)保有量將達(dá)1300萬輛以上。為適應(yīng)高壓快充車型，高壓快充樁不斷布局根據(jù)華為測(cè)算，要實(shí)現(xiàn)5min以內(nèi)快充，充電樁功率須向480kw演進(jìn)。為適應(yīng)未來大功率高壓快充發(fā)展趨勢(shì)，主流車企及充電運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)開始布局大功率快充樁。如：國(guó)網(wǎng)快充樁招標(biāo)中，80kw充電樁占比已從2020年的63%下降至2022年的37%，而160kw和240kw分別從35%和1%上升至57%和4%，并已開始布局480kW的大功率快充樁，此外廣汽埃安的A480超級(jí)充電樁最大充電功率亦是達(dá)到480kW。2.碳化硅為高壓快充樁發(fā)展帶來新機(jī)遇碳化硅作為第三代半導(dǎo)體材料前景廣闊半導(dǎo)體材料的發(fā)展歷程可分為三代，首先是以硅、鍺為代表的第一代半導(dǎo)體，發(fā)展最成熟，應(yīng)用相對(duì)廣泛，主要應(yīng)用于低壓、低頻、中低功率晶體管領(lǐng)域；其次是以GaAs、InP等化合物為代表的第二代半導(dǎo)體材料，一般應(yīng)用于微波通訊、光通訊等特色芯片領(lǐng)域；最新誕生的第三代半導(dǎo)體材料，以SiC、GaN等化合物為代表，由于材料具有禁帶寬度大、電子遷移率高、擊穿電壓高、導(dǎo)熱率高等特性，適合應(yīng)用在高壓，高頻、高溫、抗輻照等領(lǐng)域，在軌道交通，新能源汽車，特高壓輸電、大功率電源及電驅(qū)應(yīng)用領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈以襯底制造為核心碳化硅的產(chǎn)業(yè)鏈從上游的襯底和外延，到中游的器件和模塊制造(包括器件設(shè)計(jì)、制造和封測(cè)等)，最后是下游的終端應(yīng)用。碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值量倒掛，關(guān)鍵部分主要集中在上游端，其中襯底生產(chǎn)成本占總成本的47%，外延環(huán)節(jié)成本占23%，合計(jì)上游成本占到碳化硅生產(chǎn)鏈總成本的約70%5。其中襯底制造技術(shù)壁壘最高、價(jià)值量最大，既決定了上游原材料制備的方式及相關(guān)參數(shù)，同時(shí)也決定著下游器件的性能，是未來碳化硅大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)的核心。碳化硅襯底根據(jù)技術(shù)路徑不同，應(yīng)用于不同領(lǐng)域半絕緣型：碳化硅的耐熱性和導(dǎo)熱性都較好，可以彌補(bǔ)氮化鎵器件耐熱性較差的缺點(diǎn)。因此業(yè)界采取半絕緣型碳化硅做襯底，在襯底上生長(zhǎng)氮化鎵外延層，制得碳化硅基氮化鎵外延片后進(jìn)一步制成半絕緣型碳化硅基射頻器件，主要用于5G通信、車載通信、國(guó)防應(yīng)用、數(shù)據(jù)傳輸、航空航天等領(lǐng)域。導(dǎo)電型：通過在導(dǎo)電型襯底上生長(zhǎng)碳化硅外延層，得到碳化硅外延片后進(jìn)一步加工制成導(dǎo)電型碳化硅功率器件，品種包括造肖特基二極管、MOSFET、IGBT等。導(dǎo)電型碳化硅功率器件具備耐高壓、耐高溫、低能量損耗等性能優(yōu)勢(shì)，主要用于電動(dòng)汽車、光伏發(fā)電、軌道交通、數(shù)據(jù)中心、充電等基礎(chǔ)建設(shè)。碳化硅對(duì)比傳統(tǒng)硅材料優(yōu)勢(shì)突出碳化硅半導(dǎo)體開關(guān)的禁帶寬度是普通硅質(zhì)開關(guān)器件的3倍左右，臨界擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度更是高達(dá)硅質(zhì)半導(dǎo)體開關(guān)的10倍以上，因此所，支持功率電子電路在遠(yuǎn)超100V/ns和10A/ns的電壓和電流擺率下工作。能承受的峰值電壓更高，輸出功率更大。降低導(dǎo)通電阻，是降低器件損耗的必要條件。對(duì)于高壓硅基功率器件來說，為了維持比較高的擊穿電壓，一般需要使用較低摻雜率以及比較寬的漂移區(qū)，因此漂移區(qū)電阻在總電阻中占比較大。而碳化硅材料高臨界電場(chǎng)強(qiáng)度的特性意味著，單位面積下碳化硅器件的導(dǎo)通電阻更低，即相同電壓等級(jí)下，碳化硅半導(dǎo)體開關(guān)需要的漂移區(qū)厚度比硅質(zhì)半導(dǎo)體開關(guān)器件更薄，使得功率模塊整體尺寸更小，從而能夠極大提高整個(gè)模塊的功率密度。碳化硅引入充電樁，快速充電再升級(jí)充電模塊是充電樁的核心零部件，約占充電樁總成本的50%；其中，半導(dǎo)體功率器件又占到充電模塊成本的30%，即半導(dǎo)體功率模塊約占充電樁成本15%。在高壓快充的趨勢(shì)下，碳化硅器件的運(yùn)用能有效解決充電樁設(shè)備目前亟需采用更耐高壓、耐高溫、安全的新型器件的痛點(diǎn)，降本增效實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車快速充電。從效率角度來看，SiCMOSFET和二極管產(chǎn)品依賴其耐高壓、耐高溫、開關(guān)頻率快的特性，可以很好地用于充電樁模塊。與傳統(tǒng)硅基器件相比，碳化硅模塊可以增加充電樁近30%的輸出功率，并且減少損耗高達(dá)50%左右。同時(shí)，碳化硅器件的抗輻射特性還能夠增強(qiáng)充電樁的穩(wěn)定性。從成本角度來看：碳化硅的優(yōu)秀特性能夠有效提高單位功率密度，減小模塊體積并簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，對(duì)降低充電樁產(chǎn)品成本起到至關(guān)重要的作用。3.碳化硅在其他電力設(shè)備中亦被廣泛運(yùn)用碳化硅亦被廣泛運(yùn)用在其他電力設(shè)備中中國(guó)碳化硅功率器件應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模飛速增長(zhǎng)，從2017年的18.5億元增長(zhǎng)至2021年的71.1億元，CARG達(dá)40.01%。鑒于碳化硅材料在高電壓下的優(yōu)良性能，碳化硅材料在新能源汽車、光伏逆變器等產(chǎn)業(yè)都有極為理想的應(yīng)用前景。截至2021年碳化硅器件在新能源汽車/消費(fèi)類電源/光伏逆變器/機(jī)車牽引/風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用占比分別為40%/19%/15.50%/12.00%/6.50%8。未來隨著新能源汽車以及光伏產(chǎn)業(yè)高壓驅(qū)動(dòng)，碳化硅器件市場(chǎng)規(guī)模還有巨大成長(zhǎng)空間，在電力設(shè)備行業(yè)中將有更大的應(yīng)用。新能源車：“千伏”電驅(qū)動(dòng)直流電壓平臺(tái)，運(yùn)用SiC成趨勢(shì)鑒于SiC的性能等各方面明顯優(yōu)于傳統(tǒng)材料，國(guó)內(nèi)外知名零部件及整車企業(yè)均在積極推動(dòng)碳化硅器件的應(yīng)用。其中，特斯拉是全球第一家將SiCMOSFET應(yīng)用于乘用車主逆變器的廠商。隨后國(guó)內(nèi)廠商迅速跟進(jìn)，比亞迪在漢EV上搭載了自主研發(fā)的SiC功率模塊，東風(fēng)嵐圖亦于2019年發(fā)布基于SiC的800V高壓平臺(tái)。此外，頭部零部件企業(yè)德爾福等均已發(fā)布基于SiC的800V高壓逆變器或電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。從車規(guī)器件層面來看，1200V的SiCMOS已成為當(dāng)前應(yīng)用主力。從SiC模塊來看，1200V的SiC模塊已成為當(dāng)前的主流成熟產(chǎn)品，可以較好滿足800V電壓平臺(tái)的批量應(yīng)用。但目前碳化硅基功率器件市占率僅約5%，行業(yè)仍處于發(fā)展的早期，相關(guān)技術(shù)選型、工藝路線、客戶綁定以及電動(dòng)車格局等遠(yuǎn)未定型，也給國(guó)內(nèi)企業(yè)留下了足夠的空間和時(shí)間。光伏：逆變器布局SiC優(yōu)勢(shì)突出，市場(chǎng)滲透率不斷增加光伏裝機(jī)快速增加，驅(qū)動(dòng)逆變器需求增長(zhǎng)。據(jù)中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示，2022年全球光伏新增裝機(jī)230GW，同比增長(zhǎng)35.3%，預(yù)計(jì)2023年全球新增光伏裝機(jī)量將達(dá)到280-330GW，逆變器作為光伏發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵組件之一，光伏行業(yè)的高速增長(zhǎng)也必然會(huì)推動(dòng)逆變器的需求大幅增加。光伏行業(yè)趨勢(shì)明確，逆變器應(yīng)用碳化硅優(yōu)勢(shì)突出。隨著光伏行業(yè)邁入“后1500V”以及“20A大電流”時(shí)代，要建成更大組串，進(jìn)一步降低成本，需要降低組件工作電壓和提高電站的電壓等級(jí)，采用SiC后，光伏逆變器系統(tǒng)轉(zhuǎn)化效率可從96%提升到99%以上，能量損耗降低30%以上，功率密度增加50%，能顯著提高循環(huán)設(shè)備的使用壽命，降低系統(tǒng)的體積，節(jié)約系統(tǒng)成本10%。多家逆變器企業(yè)布局SiC，市場(chǎng)滲透率不斷增加。基于碳化硅的優(yōu)良性能，多家光伏逆變器企業(yè)布局SiC領(lǐng)域，跨國(guó)企業(yè)英飛凌、安森美、富士電機(jī)等已經(jīng)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用，國(guó)內(nèi)企業(yè)陽光電源推出第一款采用SiCMOSFET器件的光伏逆變器，于2017年規(guī)?；瘧?yīng)用。CASAResearch數(shù)據(jù)顯示，2020年碳化硅功率器件在光伏逆變器的滲透率為10%，仍處于低位，隨著光伏電壓等級(jí)的提升，碳化硅光伏逆變器的滲透率將不斷提高，預(yù)計(jì)2048年將達(dá)到85%。4.投資分析盛弘股份：應(yīng)用碳化硅技術(shù)，引領(lǐng)電能質(zhì)量新時(shí)代聚焦充電模塊核心技術(shù)，領(lǐng)先電能質(zhì)量領(lǐng)域。盛弘股份以電能質(zhì)量設(shè)備起家，逐步拓展儲(chǔ)能、充電樁、電池化成領(lǐng)域，始終堅(jiān)持技術(shù)革新以及產(chǎn)品優(yōu)化，引領(lǐng)行業(yè)產(chǎn)品向“高端化、智能化”發(fā)展。公司業(yè)務(wù)主要聚焦于工業(yè)配套電源、新能源電能變換設(shè)備、電動(dòng)汽車充電設(shè)備、電池檢測(cè)及化成設(shè)備，目前近60萬套充電模塊及6萬套充電樁在線運(yùn)行，產(chǎn)品覆蓋全球50多個(gè)國(guó)家及地區(qū)。公司電能質(zhì)量產(chǎn)品已經(jīng)覆蓋諧波治理、無功補(bǔ)償、地鐵儲(chǔ)能、電壓暫降、保障用電安全的工業(yè)UPS等領(lǐng)域。布局大功率超充，引領(lǐng)充電“分鐘級(jí)”時(shí)代。2022年8月，盛弘股份推出40KWSiC高效充電模塊，顯著降低電源損耗，提高開關(guān)頻率、延長(zhǎng)樁的使用壽命；2022年11月，盛弘股份堅(jiān)持高效“智”造，推出50kW直流充電模塊，最高效率超過97%，是目前行業(yè)內(nèi)實(shí)測(cè)效率最高的一款50kW模塊；2023年2月，盛弘股份持續(xù)聚焦碳化硅產(chǎn)品創(chuàng)新，發(fā)布APF碳化硅P5系列；2023年6月，盛弘股份宣布與Wolfspeed合作，攜手開發(fā)新碳化硅產(chǎn)品。英杰電氣：新能源業(yè)務(wù)拓展迅速，電源引入碳化硅新工藝主營(yíng)工業(yè)電源構(gòu)建平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，新能源業(yè)務(wù)發(fā)展迅猛。公司作為國(guó)內(nèi)綜合性工業(yè)電源研發(fā)及制造領(lǐng)域具有較強(qiáng)實(shí)力和競(jìng)爭(zhēng)力的企業(yè)之一，專注于電力電子技術(shù)在工業(yè)各領(lǐng)域的應(yīng)用，主要從事以功率控制電源、特種電源為代表的工業(yè)電源設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。在綠色經(jīng)濟(jì)趨勢(shì)下，公司基于自身工業(yè)電源技術(shù)的平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，擴(kuò)展了新能源汽車充電樁電源模塊及充電樁/站研發(fā)及制造業(yè)務(wù)，并自主設(shè)計(jì)開發(fā)了一系列滿足不同功率需求的電動(dòng)汽車充電設(shè)備。亮相上海光伏展，新工藝引入碳化硅器件。公司攜前沿電源系統(tǒng)解決方案亮相上海于2023年5月24-26日舉行的“SNEC第十六屆(2023)國(guó)際太陽能光伏與智慧能源(上海)大會(huì)暨展覽會(huì)”向外界展出了太陽能光伏產(chǎn)業(yè)鏈一體化電源解決方案，其中應(yīng)用的高性能射頻電源，結(jié)合了第三代半導(dǎo)體碳化硅做功率器件，其轉(zhuǎn)換效率優(yōu)異,能夠最大程度保證薄膜沉積的均勻性和一致性。舉辦碳化硅應(yīng)用研討會(huì)，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)結(jié)合。2023年6月，公司與蓉矽半導(dǎo)體等企業(yè)以及來自四川大學(xué)、電子科技大學(xué)和西南交通大學(xué)等高校的科技工作者，共同舉辦“碳化硅應(yīng)用研討會(huì)”，就碳化硅器件的機(jī)理、與硅基器件相比較的優(yōu)劣勢(shì)、制造和應(yīng)用中的難題和未來的而發(fā)展方向展開了探討，并為下一步產(chǎn)學(xué)結(jié)合，共克難關(guān)達(dá)成了一定的共識(shí)?？剖窟_(dá)：新產(chǎn)品碳化硅應(yīng)用已落實(shí)，加速籌備技術(shù)研發(fā)深耕能源行業(yè)，技術(shù)市場(chǎng)雙驅(qū)動(dòng)。公司深耕數(shù)據(jù)中心、光伏新能源、電動(dòng)汽車充電、儲(chǔ)能等領(lǐng)域，已經(jīng)成為行業(yè)領(lǐng)先的智能網(wǎng)