高壓快充技術(shù)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告-高壓快充滲透加速帶來產(chǎn)業(yè)增長升級新動能

北京智博睿項(xiàng)目管理有限公司北京智博睿項(xiàng)目管理有限公司高壓快充技術(shù)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告-高壓快充滲透加速，帶來產(chǎn)業(yè)增長升級新動能1、高壓快充：二次提高新能源汽車滲透率在政策和市場的雙重驅(qū)動下，2023年中國新能源汽車產(chǎn)銷分別完成958.7、949.5萬輛，同比分別增長35.8%、37.9%，滲透率達(dá)到31.4%。充電速度慢或是造成EV滲透率增長緩慢的核心原因之一。根據(jù)華為發(fā)布的中國高壓快充產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告的數(shù)據(jù)，用戶最大的顧慮是“充電不方便”，當(dāng)前電動汽車平均充電時(shí)長普遍在1小時(shí)及以上，且匹配快充需求的直流充電樁數(shù)量不足，無法滿足用戶快速補(bǔ)能需求。目前國內(nèi)多家廠商積極布局高壓快充方案，高壓快充可以大幅提升充電功率，縮短充電時(shí)間，給用戶帶來更好的使用體驗(yàn)。目前我國新能源車市場以EV為主，2023年我國EV銷量約占新能源車總銷量的70%。綜上所述我們認(rèn)為，若高壓快充滲透加速快速提高補(bǔ)能速度，或?qū)Ⅱ?qū)動新能源車滲透率二次提高。充電樁密度分配待優(yōu)化：從量上看，近年來，公共與私人充電樁保有量雖逐年上升——根據(jù)中國充電聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示2023年全年樁車增量比為1：2.8，但樁車比離《電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南（2015-2020年）》中設(shè)定的2020年樁車比接近1：1的目標(biāo)仍存在一定差距。單次充電效率待提升：主要體現(xiàn)為充電時(shí)長亟待縮短。截至2022年底，已建設(shè)的充電樁以小功率慢充為主，滿足大功率快充（250kw以上）的充電基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)量嚴(yán)重不足。以新能源汽車保有量最大的上海市為例，截至到2023年2月底，上海市共有約14.76萬臺公共充電樁，充電槍16.49萬個，120kW以上的快充直流充電槍10875個，僅占6.59%。根據(jù)華為中國高壓快充產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告，如果按照現(xiàn)有車樁比測算，要滿足1300多萬臺高壓快充需求，2023-2026年行業(yè)需要再增加98萬臺1000V高壓直流樁?？梢钥闯?，大功率充電樁數(shù)量與新能源車數(shù)量比才是關(guān)鍵痛點(diǎn)。高壓快充是提升充電效率的突破口。充電時(shí)長（h）=電池容量（kWh）/充電功率（kW），容量一定的情況下提升充電功率加快鋰離子的遷移速度將有效縮短充電時(shí)長。根據(jù)公式P=UI，提升功率的方式有兩種，分別是提升電流或提升電壓。相較于提升電流方案，高電壓方案存在諸多優(yōu)勢：1、高壓快充功率更高，能夠緩解充電時(shí)間焦慮。在400V電壓平臺下，當(dāng)前E/E電氣架構(gòu)較難突破500A，即200KW以上的快充；而800V高壓系統(tǒng)可以將極限突破到350-400kW，這種情況下如果按照長續(xù)航車輛電池100kWh的容量從20%充電至80%，僅需9分鐘。2024年4月，寧德時(shí)代發(fā)布全球首款兼顧1000km續(xù)航和4C超充特性的磷酸鐵鋰電池新品——神行PLUS，實(shí)現(xiàn)了充電10分鐘即可補(bǔ)能600km續(xù)航。商用車端，2024年5月億緯鋰能發(fā)布商用車超充電池——開源電池，實(shí)現(xiàn)15分鐘即可從20%快充至80%SOC，相較于常規(guī)電池，充電時(shí)間縮短了67%，極大提升了商用車的運(yùn)營效率。2、高壓快充方案減重優(yōu)勢明顯。根據(jù)保時(shí)捷的研究，由于其旗艦車型Taycan的電池電壓翻了一番，Taycan已經(jīng)減少了30公斤的電氣線束。因?yàn)槠湓?50KW系統(tǒng)中使用了高壓平臺而不是400V平臺，電流從375A降至125A，每米銅的重量可減少63%。由于線束橫截面減小了三倍以上，高壓電纜通常顯示出更大的布線靈活性，從而促進(jìn)了封裝和制造。此外，根據(jù)FutureeDrive-Technologies的測算，800V平臺下100KWh的電池有望減重達(dá)25kg，減重的效果較為明顯。而通過提升電流的方式來提升充電功率，需要加大線纜的截面積來增加通流能力，這會帶來充電部件體積、重量的增加，影響用戶操作的便利性。3、高壓快充在充電、行駛時(shí)造成的能量和部件損耗更低。相比400V大電流系統(tǒng)，800V高壓系統(tǒng)充電電流、電池、電驅(qū)以及其他高壓部件電流更小，電池?fù)p耗，線束損耗以及充電樁損耗都可以降低，實(shí)現(xiàn)充電節(jié)能，駕駛節(jié)能。此外，適用于高壓平臺的第三代半導(dǎo)體碳化硅技術(shù)的引入也將進(jìn)一步促進(jìn)各高壓部件尤其是電驅(qū)部件的能耗降低。800V高壓平臺車型是當(dāng)前頭部車企布局的主力。近年各大廠商積極布局高壓方案，問界、理想、阿維塔、小鵬、極氪、合創(chuàng)、捷尼賽思、保時(shí)捷等眾多車企發(fā)布800V快充技術(shù)。此現(xiàn)象說明當(dāng)前較多車企已經(jīng)突破技術(shù)應(yīng)用壁壘，預(yù)計(jì)下一階段800V高壓快充將進(jìn)入發(fā)展加速期。國家陸續(xù)出臺了多項(xiàng)政策，鼓勵充電樁行業(yè)發(fā)展與創(chuàng)新。此外，在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面，2023年9月13日，國家工業(yè)和信息化部公告表示，由工業(yè)和信息化部提出、全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會歸口的《電動汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置第1部分：通用要求》和《電動汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置第3部分：直流充電接口》兩項(xiàng)推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布。根據(jù)電動汽車充電技術(shù)發(fā)展和快速補(bǔ)電需求，工業(yè)和信息化部組織全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會完成了兩項(xiàng)推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)修訂工作，實(shí)現(xiàn)了對原有2015年版國標(biāo)方案的全新升級，有利于進(jìn)一步提升傳導(dǎo)充電連接裝置的環(huán)境適應(yīng)性、安全性和可靠性，并同時(shí)滿足直流大功率充電的實(shí)際需要。2、800V快充替換需求帶動下上游核心零部件技術(shù)升級車載電源是新能源汽車核心零部件，負(fù)責(zé)對動力電池進(jìn)行充電，或?qū)⑵潆娔苓M(jìn)行轉(zhuǎn)化從而對整車進(jìn)行供電的電源裝置，主要包括車載充電機(jī)、車載DC/DC變換器以及車載電源集成產(chǎn)品等。從價(jià)值上看，高壓化產(chǎn)品價(jià)值量更高。隨著產(chǎn)品的高壓化，車載電源在原材料端的選擇及設(shè)計(jì)層面更加復(fù)雜化，帶動價(jià)值量提升。目前，車載電源電壓平臺提升至800V具有較高的技術(shù)門檻，主要體現(xiàn)為要達(dá)到高絕緣耐壓、高轉(zhuǎn)換效率及低開關(guān)電磁干擾等高難度技術(shù)要求。根據(jù)威邁斯招股說明書，基于整車配備交流充電裝置是新能源汽車的行業(yè)慣例的情形考慮，按照車載電源集成產(chǎn)品2,200元/臺測算，預(yù)計(jì)到2030年中國車載電源產(chǎn)品市場規(guī)模為374億元-418億元。而高壓化帶來的產(chǎn)品價(jià)值量提升有望進(jìn)一步擴(kuò)展市場規(guī)模。新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)產(chǎn)品主要包括電機(jī)控制器、驅(qū)動電機(jī)和減速器。其主要工作原理及功能是電機(jī)控制器基于整車控制指令和實(shí)時(shí)響應(yīng)的軟件算法，高頻精確地控制電力電子元器件的開關(guān)動作，實(shí)現(xiàn)對驅(qū)動電機(jī)的控制，最終通過減速器中精密機(jī)械零部件實(shí)現(xiàn)對外傳輸動力。隨著新能源汽車市場快速發(fā)展，新能源汽車在汽車輕量化和優(yōu)化空間布局等指標(biāo)上要求越來越高，以實(shí)現(xiàn)在汽車動力性與降低能耗、乘坐舒適性與儲物便利性等方面的提升，從而對上游相關(guān)核心零部件產(chǎn)品降本、降重和降體積的集成化發(fā)展提出了更高的要求。目前，行業(yè)中車載電源、電驅(qū)系統(tǒng)已形成各自的集成產(chǎn)品，并實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；牧慨a(chǎn)銷售。在此基礎(chǔ)上，行業(yè)廠商積極推出“電驅(qū)+電源”的電驅(qū)多合一總成產(chǎn)品。其中，三合一及多合一產(chǎn)品滲透率不斷攀升。根據(jù)NETimes統(tǒng)計(jì)，2023年三合一及多合一電驅(qū)動系統(tǒng)出貨量達(dá)545.4萬套，同比+50.8%，占總配套量的65.5%，預(yù)計(jì)未來隨集成化趨勢加快，三合一及多合一電驅(qū)動系統(tǒng)滲透率有望繼續(xù)提升。3、儲能電站與液冷技術(shù)驅(qū)動構(gòu)建快充生態(tài)系統(tǒng)根據(jù)君合法律評論，2023年5月17日，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加快推進(jìn)充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)更好支持新能源汽車下鄉(xiāng)和鄉(xiāng)村振興的實(shí)施意見》，按照《實(shí)施意見》的精神，未來電網(wǎng)企業(yè)將加大配套電網(wǎng)建設(shè)投入力度，為充換電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)合理預(yù)留高壓、大功率充電保障能力。同時(shí)對于部分電網(wǎng)暫未延伸到位、不具備大容量供電條件的地區(qū)，則鼓勵企業(yè)優(yōu)先采用分布式電源等方式就近供電，通過建設(shè)“光儲充”一體化充電基礎(chǔ)設(shè)施，減輕對配電網(wǎng)的需求壓力。根據(jù)《直流配電網(wǎng)中含光伏的電動汽車快速充電站優(yōu)化配置方案》，由于電動汽車充電功率大且其充電需求在時(shí)間尺度上較為集中，所以電動汽車充電負(fù)荷會給配電網(wǎng)帶來很大的影響。通常采取變電站擴(kuò)建改造或配置儲能電站兩種方案進(jìn)行解決。變電站擴(kuò)建改造通過增設(shè)變壓器來提高負(fù)荷承擔(dān)能力。然而負(fù)荷發(fā)展較緩，變電站部分時(shí)段利用率較低，變電站擴(kuò)建無法在根本上解決未來新能源接入帶來的問題。在電網(wǎng)側(cè)配置儲能可以利用其隨充隨放的靈活性，平滑波動，促進(jìn)新能源消納；同時(shí)改善電網(wǎng)的電能質(zhì)量，提升運(yùn)行可靠性；通過控制充放實(shí)現(xiàn)延緩電網(wǎng)升級改造、降低運(yùn)行損耗等作用。根據(jù)《電池儲能電站替代變電站升級的優(yōu)化決策配置方法》，在下兩表的情境下，儲能電站方案相比于變電站改造方案表現(xiàn)出更高的經(jīng)濟(jì)效益。液冷充電槍解決超充散熱難題。液冷超充，是在電纜和充電槍之間設(shè)置一個專門的液體循環(huán)通道，通道內(nèi)加入起散熱運(yùn)用的液冷卻液，通過動力泵推動冷卻液循環(huán)，從而把充電過程中產(chǎn)生的熱量帶出來。相較于傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)散熱充電槍，液冷充電槍有以下優(yōu)勢：1、電流更大，充電速度快；2、槍線更輕，充電裝備重量輕；3、發(fā)熱少，散熱快，安全性高；4、充電噪音小，防護(hù)等級更高；5、低TCO。儲能電站與液冷技術(shù)共同助力快充站推廣。根據(jù)華為中國高壓快充產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告，當(dāng)前行業(yè)內(nèi)已推出全新的全液冷分體式直流母線架構(gòu)超充系統(tǒng)，用于解決傳統(tǒng)風(fēng)冷一體化充電樁的故障率高功率利用率低、不支