高壓快充技術項目可行性研究報告-高壓快充滲透加速帶來產業(yè)增長升級新動能

北京智博睿項目管理有限公司北京智博睿項目管理有限公司高壓快充技術項目可行性研究報告-高壓快充滲透加速，帶來產業(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動下，2023年中國新能源汽車產銷分別完成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。根據華為發(fā)布的中國高壓快充產業(yè)發(fā)展報告的數據，用戶最大的顧慮是“充電不方便”，當前電動汽車平均充電時長普遍在1小時及以上，且匹配快充需求的直流充電樁數量不足，無法滿足用戶快速補能需求。目前國內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，縮短充電時間，給用戶帶來更好的使用體驗。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%。綜上所述我們認為，若高壓快充滲透加速快速提高補能速度，或將驅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——根據中國充電聯(lián)盟數據顯示2023年全年樁車增量比為1：2.8，但樁車比離《電動汽車充電基礎設施發(fā)展指南（2015-2020年）》中設定的2020年樁車比接近1：1的目標仍存在一定差距。單次充電效率待提升：主要體現為充電時長亟待縮短。截至2022年底，已建設的充電樁以小功率慢充為主，滿足大功率快充（250kw以上）的充電基礎設施數量嚴重不足。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%。根據華為中國高壓快充產業(yè)發(fā)展報告，如果按照現有車樁比測算，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。可以看出，大功率充電樁數量與新能源車數量比才是關鍵痛點。高壓快充是提升充電效率的突破口。充電時長（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長。根據公式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，能夠緩解充電時間焦慮。在400V電壓平臺下，當前E/E電氣架構較難突破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，實現了充電10分鐘即可補能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，實現15分鐘即可從20%快充至80%SOC，相較于常規(guī)電池，充電時間縮短了67%，極大提升了商用車的運營效率。2、高壓快充方案減重優(yōu)勢明顯。根據保時捷的研究，由于其旗艦車型Taycan的電池電壓翻了一番，Taycan已經減少了30公斤的電氣線束。因為其在150KW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，從而促進了封裝和制造。此外，根據FutureeDrive-Technologies的測算，800V平臺下100KWh的電池有望減重達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、電驅以及其他高壓部件電流更小，電池損耗，線束損耗以及充電樁損耗都可以降低，實現充電節(jié)能，駕駛節(jié)能。此外，適用于高壓平臺的第三代半導體碳化硅技術的引入也將進一步促進各高壓部件尤其是電驅部件的能耗降低。800V高壓平臺車型是當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、保時捷等眾多車企發(fā)布800V快充技術。此現象說明當前較多車企已經突破技術應用壁壘，預計下一階段800V高壓快充將進入發(fā)展加速期。國家陸續(xù)出臺了多項政策，鼓勵充電樁行業(yè)發(fā)展與創(chuàng)新。此外，在技術標準方面，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、全國汽車標準化技術委員會歸口的《電動汽車傳導充電用連接裝置第1部分：通用要求》和《電動汽車傳導充電用連接裝置第3部分：直流充電接口》兩項推薦性國家標準正式發(fā)布。根據電動汽車充電技術發(fā)展和快速補電需求，工業(yè)和信息化部組織全國汽車標準化技術委員會完成了兩項推薦性國家標準修訂工作，實現了對原有2015年版國標方案的全新升級，有利于進一步提升傳導充電連接裝置的環(huán)境適應性、安全性和可靠性，并同時滿足直流大功率充電的實際需要。2、800V快充替換需求帶動下上游核心零部件技術升級車載電源是新能源汽車核心零部件，負責對動力電池進行充電，或將其電能進行轉化從而對整車進行供電的電源裝置，主要包括車載充電機、車載DC/DC變換器以及車載電源集成產品等。從價值上看，高壓化產品價值量更高。隨著產品的高壓化，車載電源在原材料端的選擇及設計層面更加復雜化，帶動價值量提升。目前，車載電源電壓平臺提升至800V具有較高的技術門檻，主要體現為要達到高絕緣耐壓、高轉換效率及低開關電磁干擾等高難度技術要求。根據威邁斯招股說明書，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品2,200元/臺測算，預計到2030年中國車載電源產品市場規(guī)模為374億元-418億元。而高壓化帶來的產品價值量提升有望進一步擴展市場規(guī)模。新能源汽車電驅系統(tǒng)產品主要包括電機控制器、驅動電機和減速器。其主要工作原理及功能是電機控制器基于整車控制指令和實時響應的軟件算法，高頻精確地控制電力電子元器件的開關動作，實現對驅動電機的控制，最終通過減速器中精密機械零部件實現對外傳輸動力。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)化空間布局等指標上要求越來越高，以實現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，從而對上游相關核心零部件產品降本、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、電驅系統(tǒng)已形成各自的集成產品，并實現了規(guī)模化的量產銷售。在此基礎上，行業(yè)廠商積極推出“電驅+電源”的電驅多合一總成產品。其中，三合一及多合一產品滲透率不斷攀升。根據NETimes統(tǒng)計，2023年三合一及多合一電驅動系統(tǒng)出貨量達545.4萬套，同比+50.8%，占總配套量的65.5%，預計未來隨集成化趨勢加快，三合一及多合一電驅動系統(tǒng)滲透率有望繼續(xù)提升。3、儲能電站與液冷技術驅動構建快充生態(tài)系統(tǒng)根據君合法律評論，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《關于加快推進充電基礎設施建設更好支持新能源汽車下鄉(xiāng)和鄉(xiāng)村振興的實施意見》，按照《實施意見》的精神，未來電網企業(yè)將加大配套電網建設投入力度，為充換電基礎設施建設合理預留高壓、大功率充電保障能力。同時對于部分電網暫未延伸到位、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“光儲充”一體化充電基礎設施，減輕對配電網的需求壓力。根據《直流配電網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間尺度上較為集中，所以電動汽車充電負荷會給配電網帶來很大的影響。通常采取變電站擴建改造或配置儲能電站兩種方案進行解決。變電站擴建改造通過增設變壓器來提高負荷承擔能力。然而負荷發(fā)展較緩，變電站部分時段利用率較低，變電站擴建無法在根本上解決未來新能源接入帶來的問題。在電網側配置儲能可以利用其隨充隨放的靈活性，平滑波動，促進新能源消納；同時改善電網的電能質量，提升運行可靠性；通過控制充放實現延緩電網升級改造、降低運行損耗等作用。根據《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出更高的經濟效益。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置一個專門的液體循環(huán)通道，通道內加入起散熱運用的液冷卻液，通過動力泵推動冷卻液循環(huán)，從而把充電過程中產生的熱量帶出來。相較于傳統(tǒng)的風機散熱充電槍，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，防護等級更高；5、低TCO。儲能電站與液冷技術共同助力快充站推廣。根據華為中國高壓快充產業(yè)發(fā)展報告，當前行業(yè)內已推出全新的全液冷分體式直流母線架構超充系統(tǒng)，用于解決傳統(tǒng)風冷一體化充電樁的故障率高功率利用率低、不支