电力设备行业:换电模式助力改善电网容量压力-广发证券VIP专享VIP免费

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跟踪分析|电力设备
证券研究报告
[Table_Title]
电力设备行业
换电模式助力改善电网容量压力
[Table_Summary]
核心观点:
换电及大功率充电有望提升电动车补能效率。据公安部及中国电动
车充电基础设施促进联盟 EVCIPA截至 2021 年年底我国新能源汽车
保有量约 784 辆,充电桩保有量 261.7 万台,车桩比约 3:1根据
EVCIPA 发布的《2021 中国电动汽车用户充电行为白皮书》统计,
于目前充电桩一桩难求,等待时间长且难以预测,且快充桩暂时无法
实现充电全过程的高功率覆盖,实际充50%的时间往往远大于 30
分钟,影响新能源汽车用户补能效率。解决方法除了增设补能设施,
还需提升补能速度。我们认为换电和大功率充电是两种有效解决路径。
新能源汽车厂家为提升用户使用体验,纷纷布局大功率充电设施。
斯拉是大电流超充模式的代表企业,其 V4 超充桩最高功率或能达到
350kW峰值电流将接近 900A小鹏 G9 800V 高压 SiC 平台快充
桩最高功率达 480kW;广汽埃安 800V 高压平台超充桩的 6C 充电倍
率最高功率达 480kW;岚图 800V 高压平台超充桩的 4C 电芯最高
360kW。目前中国各家 800V 高压平台车型量产仍未落地,配套的
大功率超充桩网络还处在建设过程中对比来看,海外 Ionity Electrify
America 已经分别在欧洲和北美铺开
密集大功率充电桩的建设或对国内配电网带来压力。主要原因在于电
动汽车缺乏采用互动充电模式的动力,总体上表现出无序充电特性
电动车的无序充电行为往往与电网日常负荷曲线高度重合,充电负
和配电网原始负荷早晚叠加形成负荷双高峰。相较普通充电桩,大功
率充电桩造成的负荷峰值进一步增加、峰谷差进一步加剧;电压偏
问题更加明显,谐波污染依旧存在。
换电模式助力改善电网容量压力换电和大功率充电的核心目的都是
使电动汽车能源补给体验无限趋近燃油供给,仅建设超充站的成本
般会比换电站稍低,但在现有电力容量不足情形下,达到超充站理
功率需配置储能,随着充电向高功率方向发展,充电站整体建设也逐
渐重资产化,超充+能成本或超过换电。换电模式下,车端三电技术
以及功率器件无需升级适配 800V,有助于降低车端成本。
投资建议。1电动车补能环节的换电模式逐步得到市场验证,重视重
卡换电产业链发展2储能投资将提高电网系统的灵活性,新型储能
是实现新能源快速发展、高比例渗透的关键环节。推荐宁德时代、永
福股份、南网科技等,关注许继电气
风险提示。新能源汽车产销不及预期;换电模式推广不及预期;换
政策支持力度不及预期;电网升级改造速度不及预期。
[Table_Grade]
行业评级 买入
前次评级 买入
报告日期 2022-11-15
[Table_PicQuote]
相对市场表现
[Table_Author]
分析师: 陈子坤
SAC 执证号:S0260513080001
010-59136690
chenzikun@gf.com.cn
分析师: 纪成炜
SAC 执证号:S0260518060001
SFC CE No. BOI548
021-38003594
jichengwei@gf.com.cn
分析师: 李靖
SAC 执证号:S0260522070005
021-38003647
shlijing@gf.com.cn
请注意,陈子坤,李靖并非香港证券及期货事务监察委员会
的注册持牌人,不可在香港从事受监管活动。
[Table_DocReport]
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2022-11-06
[Table_Contacts]
联系人: 张玲 020-66335468
gfzhangling@gf.com.cn
-42%
-33%
-24%
-15%
-5%
4%
11/21 01/22 03/22 05/22 07/22 09/22
电力设备 沪深300
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跟踪分析|电力设备
[Table_impcom]
重点公司估值和财务分析表
股票简称
股票代码
货币
最新
最近
评级
合理价值
EPS()
PE(x)
EV/EBITDA(x)
ROE(%)
收盘价
报告日期
(元/股)
2022E
2023E
2022E
2023E
2022E
2023E
2022E
2023E
宁德时代
300750.SZ
CNY
385.30
2022/10/24
买入
611.12
11.83
17.46
32.57
22.07
22.32
15.70
24.50
26.60
永福股份
300712.SZ
CNY
43.36
2022/10/29
买入
60.36
0.83
1.72
52.24
25.21
60.39
35.70
11.70
19.60
南网科技
688248.SH
CNY
63.91
2022/09/20
买入
49.12
0.36
0.70
177.53
91.30
130.76
77.61
7.80
13.10
数据来源:Wind、广发证券发展研究中心
备注:表中估值指标按照最新收盘价计算
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跟踪分析|电力设备
目录索引
一、提升电动车补能效率:换电及大功率充电 ................................................................... 5
(一)新能源汽车与充电桩的比例3:1 ................................................................... 5
(二)核心痛点在于补能慢:充电 50%时间远大于半小时 ....................................... 6
二、实现大功率充电:大电流和高电 .............................................................................. 7
(一)大电流超充面临散热挑战,高电压需车端桩端略有改动 ................................. 7
(二)特斯拉 V4 峰值电流近 900A、极氪 001 值电流 550A+ ............................... 8
(三)新势力推800-1000V 高压平台车型 ........................................................... 10
三、海外大功率充电桩发展快于中国 ............................................................................... 14
(一)欧洲 IONITY2025 年实现 350KW大功率充电桩 7000 ................................ 14
(二)ELECTRIFY AMERICA 计划2026 年安装 1万个 DC 快充 ......................... 15
四、密集大功率充电桩的建设或对国内配电网带来压力 .................................................. 16
(一)用电负荷峰值增加,峰谷差加 ................................................................... 16
(二)输电堵塞造成电压偏离、电压越限等问 ..................................................... 17
(三)充电为非线性负荷带来谐波污 ................................................................... 19
五、换电模式有效解决电网容量问题,降低车端成本 ...................................................... 19
(一)单个大功率充电站投资达百万 ................................................................... 19
(二)乘用车换电站建设成本约 150 万元,重卡换电站对应约 500 万元 ............... 22
(三)考虑电网扩容或配储,大功率充电站成本或高于换电站 ............................... 24
(四)换电模式下,车端三电技术及功率器件无需升级适配 800V ......................... 25
六、风险提示 .................................................................................................................... 26
识别风险,发现价值请务必阅读末页的免责声明1/28[Table_Page]跟踪分析电力设备证券研究报告[Table_Title]电力设备行业换电模式助力改善电网容量压力[Table_Summary]核心观点:⚫换电及大功率充电有望提升电动车补能效率。据公安部及中国电动汽车充电基础设施促进联盟EVCIPA,截至2021年年底我国新能源汽车保有量约784万辆,充电桩保有量261.7万台,车桩比约3:1。根据EVCIPA发布的《2021中国电动汽车用户充电行为白皮书》统计,由于目前充电桩一桩难求,等待时间长且难以预测,且快充桩暂时无法实现充电全过程的高功率覆盖,实际充电50%的时间往往远大于30分钟,影响新能源汽车用户补能效率。解决方法除了增设补能设施,还需提升补能速度。我们认为换电和大功率充电是两种有效解决路径。⚫新能源汽车厂家为提升用户使用体验,纷纷布局大功率充电设施。特斯拉是大电流超充模式的代表企业,其V4超充桩最高功率或能达到350kW,峰值电流将接近900A;小鹏G9的800V高压SiC平台快充桩最高功率达480kW;广汽埃安800V高压平台超充桩的6C充电倍率最高功率达480kW;岚图800V高压平台超充桩的4C电芯最高功率360kW。目前中国各家800V高压平台车型量产仍未落地,配套的大功率超充桩网络还处在建设过程中。对比来看,海外Ionity和ElectrifyAmerica已经分别在欧洲和北美铺开。⚫密集大功率充电桩的建设或对国内配电网带来压力。主要原因在于电动汽车缺乏采用互动充电模式的动力,总体上表现出无序充电特性。电动车的无序充电行为往往与电网日常负荷曲线高度重合,充电负荷和配电网原始负荷早晚叠加形成负荷双高峰。相较普通充电桩,大功率充电桩造成的负荷峰值进一步增加、峰谷差进一步加剧;电压偏移问题更加明显,谐波污染依旧存在。⚫换电模式助力改善电网容量压力。换电和大功率充电的核心目的都是使电动汽车能源补给体验无限趋近燃油供给,仅建设超充站的成本一般会比换电站稍低,但在现有电力容量不足情形下,达到超充站理想功率需配置储能,随着充电向高功率方向发展,充电站整体建设也逐渐重资产化,超充+储能成本或超过换电。换电模式下,车端三电技术以及功率器件无需升级适配800V,有助于降低车端成本。⚫投资建议。1、电动车补能环节的换电模式逐步得到市场验证,重视重卡换电产业链发展;2、储能投资将提高电网系统的灵活性,新型储能是实现新能源快速发展、高比例渗透的关键环节。推荐宁德时代、永福股份、南网科技等,关注许继电气。⚫风险提示。新能源汽车产销不及预期;换电模式推广不及预期;换电政策支持力度不及预期;电网升级改造速度不及预期。[Table_Grade]行业评级买入前次评级买入报告日期2022-11-15[Table_PicQuote]相对市场表现[Table_Author]分析师:陈子坤SAC执证号:S0260513080001010-59136690chenzikun@gf.com.cn分析师:纪成炜SAC执证号:S0260518060001SFCCENo.BOI548021-38003594jichengwei@gf.com.cn分析师:李靖SAC执证号:S0260522070005021-38003647shlijing@gf.com.cn请注意,陈子坤,李靖并非香港证券及期货事务监察委员会的注册持牌人,不可在香港从事受监管活动。[Table_DocReport]相关研究:电力设备行业:传统火、水电迎来“类储能”发展机遇2022-11-10电力设备行业:电车销量旺季超预期,基建发力驱动特高压建设提速2022-11-06新能源汽车专题之十二:迎接需求拐点,充电桩出海正当时2022-11-06[Table_Contacts]联系人:张玲020-66335468gfzhangling@gf.com.cn-42%-33%-24%-15%-5%4%11/2101/2203/2205/2207/2209/22电力设备沪深300识别风险,发现价值请务必阅读末页的免责声明2/28[Table_PageText]跟踪分析电力设备[Table_impcom]重点公司估值和财务分析表股票简称股票代码货币最新最近评级合理价值EPS(元)PE(x)EV/EBITDA(x)ROE(%)收盘价报告日期(元/股)2022E2023E2022E2023E2022E2023E2022E2023E宁德时代300750.SZCNY385.302022/10/24买入611.1211.8317.4632.5722.0722.3215.7024.5026.60永福股份300712.SZCNY43.362022/10/29买入60.360.831.7252.2425.2160.3935.7011.7019.60南网科技688248.SHCNY63.912022/09/20买入49.120.360.70177.5391.30130.7677.617.8013.10数据来源:Wind、广发证券发展研究中心备注:表中估值指标按照最新收盘价计算识别风险,发现价值请务必阅读末页的免责声明3/28[Table_PageText]跟踪分析电力设备目录索引一、提升电动车补能效率:换电及大功率充电...................................................................5(一)新能源汽车与充电桩的比例为3:1...................................................................5(二)核心痛点在于补能慢:充电50%时间远大于半小时.......................................6二、实现大功率充电:大电流和高电压..............................................................................7(一)大电流超充面临散热挑战,高电压需车端桩端略有改动.................................7(二)特斯拉V4峰值电流近900A、极氪001峰值电流550A+...............................8(三)新势力推出800-1000V高压平台车型...........................................................10三、海外大功率充电桩发展快于中国...............................................................................14(一)欧洲IONITY2025年实现350KW大功率充电桩7000个................................14(二)ELECTRIFYAMERICA计划到2026年安装1万个DC快充桩.........................15四、密集大功率充电桩的建设或对国内配电网带来压力..................................................16(一)用电负荷峰值增加,峰谷差加剧...................................................................16(二)输电堵塞造成电压偏离、电压越限等问题.....................................................17(三)充电为非线性负荷带来谐波污染...................................................................19五、换电模式有效解决电网容量问题,降低车端成本......................................................19(一)单个大功率充电站投资达百万级...................................................................19(二)乘用车换电站建设成本约150万元,重卡换电站对应约500万元...............22(三)考虑电网扩容或配储,大功率充电站成本或高于换电站...............................24(四)换电模式下,车端三电技术及功率器件无需升级适配800V.........................25六、风险提示....................................................................................................................26识别风险,发现价值请务必阅读末页的免责声明4/28[Table_PageText]跟踪分析电力设备图表索引图1:中国新能源汽车销量及占比.........................................................................5图2:全国充电桩保有量........................................................................................6图3:高压架构主要零部件需重新选型..................................................................7图4:特斯拉V2和V3为Model3充电功率对比.................................................8图5:特斯拉V2和V3为Model3充电时间对比.................................................8图6:极氪001架构..............................................................................................9图7:极氪001架构..............................................................................................9图8:小鹏G9搭载XPower3.0动力系统..........................................................10图9:小鹏汽车遍布全国的充电网络...................................................................10图10:广汽埃安超倍速电池技术.........................................................................11图11:广汽埃安高压电机技术.............................................................................11图12:广汽埃安高压平台....................................................................................12图13:广汽埃安A480超充桩.............................................................................12图14:广汽埃安超级充换电中心网络.................................................................13图15:岚图360kW超级快充..............................................................................13图16:岚图800V高电压平台.............................................................................13图17:理想汽车电动汽车车型开发路线及预期交付............................................14图18:截至2021年11月,Ionity充电网络覆盖情况........................................15图19:Ionity的充电桩目标.................................................................................15图20:ElectrifyAmerica充电站..........................................................................15图21:不同情景下住宅区充电负荷曲线..............................................................17图22:不同情景下商业区充电负荷曲线..............................................................17图23:不同渗透率下配电系统网损率.................................................................18图24:直流充电桩内部电气结构.........................................................................20图25:直流充电模块内部功能结构.....................................................................20图26:充电桩高压化仅配电重新选型.................................................................20图27:充电站成本结构.......................................................................................22图28:单个乘用车换电站投资(万元)..............................................................23图29:单个重卡换电站投资(万元).................................................................23图30:车电分离情形单个乘用车换电站投资(万元)........................................23图31:车电分离情形单个重卡换电站投资(万元)............................................23图32:功率半导体从Si基转向SiC....................................................................25表1:换电运营参与各方关键资源禀赋..................................................................9表2:各类充电基础设施的用电特性...................................................................16表3:供电电压偏移标准......................................................................................18表4:SiCMOSFET和SiIGBT性能对比...........................................................21表5:超充储能成本测算表..................................................................................24识别风险,发现价值请务必阅读末页的免责声明5/28[Table_PageText]跟踪分析电力设备一、提升电动车补能效率:换电及大功率充电换电及大功率充电有望提升电动车补能效率。2020年新能源汽车占汽车销售总量5.4%,2021年占比13.4%,2022年1-6月占比21.56%。新能源汽车步入快速发展阶段。截至2021年年底我国新能源汽车保有量784万辆(公安部数据),充电桩保有量达到261.7万台(中国电动汽车充电基础设施促进联盟EVCIPA数据),车桩比3:1。根据EVCIPA发布的《2021中国电动汽车用户充电行为白皮书》统计,由于目前充电桩一桩难求,等待时间长且难以预测,并且快充桩暂时无法实现充电全过程的高功率覆盖,实际中充50%电的时间往往远大于半小时,影响用户补能效率。解决方法除了增设充电桩外,还需提升补能速度。我们认为换电和大功率充电是两种有效解决路径,新能源汽车厂家为提升用户使用体验,纷纷布局公共换电及大功率充电设施。(一)新能源汽车与充电桩的比例为3:1新能源汽车市场高速发展。2021年中国新能源汽车销售352.1万辆,同比+157.57%,2022年1-6月新能源汽车销售260万辆,同比+115.6%。新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)指出要深入实施发展新能源汽车国家战略,以融合创新为重点,突破关键核心技术,推动我国新能源汽车产业高质量可持续发展,加快建设汽车强国。2022年3月国家发改委、国家能源局印发的《“十四五”现代能源体系规划》中提到,至2025年,新能源汽车销量占比达到20%左右。2020年新能源汽车占汽车销售总量的5.4%,2021年占比13.4%,2022年1-6月占比21.56%。新能源汽车步入快速发展阶段。图1:中国新能源汽车销量及占比数据来源:Wind,中汽协,广发证券发展研究中心充电补能面临一桩难求的困局。根据中国电动汽车充电基础设施促进联盟(EVCIPA)数据,截至2021年底全国充电桩保有量达到261.7万台,同比增长50%以上。其中公共充电桩114.7万台,同比+42%,私人充电桩47万台,同比+68%,充电站建设快速推进。根据公安部数据,截至2021年年底我国新能源汽车保有量7840%5%10%15%20%25%050100150200250300350400新能源汽车销量(万辆,左)占汽车销量比重(右)识别风险,发现价值请务必阅读末页的免责声明6/28[Table_PageText]跟踪分析电力设备万辆,而充电桩保有量仅为261.7万台,车桩比约3:1,距离车桩比1:1仍然有不小差距。国家发改委、国家能源局在《关于进一步提升电动汽车充电基础设施服务保障能力的实施意见》中指出充电基础设施体系要“适度超前、布局均衡、智能高效”,到“十四五”末,能够满足超2000万辆电动汽车充电需求。EVCIPA预测,2022年将新增190万台车随车配建充电桩,随车配建充电桩保有量达到337万台,新增公共充电桩54.3万台。图2:全国充电桩保有量数据来源:中国充电联盟,智研咨询,广发证券发展研究中心(二)核心痛点在于补能慢:充电50%时间远大于半小时充电慢是补能核心痛点。目前的充电方式主要有交流慢充和直流快充。交流慢充充电设备内不配备功率转换器,充电时间在6-8小时左右。慢充虽然一定程度降低电池损耗,但是超长的充电时间与营运车和商用车的重时间特性相矛盾,因此多用于私家充电桩场景。目前多数的公共充电桩已采用快充模式,直流充电桩内置功率转换模块。根据EVCIPA发布的《2021中国电动汽车用户充电行为白皮书》统计,快充桩是99.3%的用户首选,超87%用户倾向选择120kW及以上大功率充电桩。但是由于目前充电桩一桩难求,等待时间长且难以预测,并且快充桩无法实现充电全过程的高功率覆盖,实际中充50%电的时间往往远大于半小时。而正常情况下,一辆汽油车的补能时间约为5分钟,对比之下,用户补能效率有所影响。解决方法除了增设充电桩外,充电速度也需要得到质的提升。目前针对充电慢有两种解决路径:换电和大功率充电。0204060801001201401602015201620172018201920202021公共充电桩数量(万台)私人充电桩数量(万台)识别风险,发现价值请务必阅读末页的免责声明7/28[Table_PageText]跟踪分析电力设备二、实现大功率充电:大电流和高电压(一)大电流超充面临散热挑战,高电压需车端桩端略有改动充电桩P(充电功率)=I(电流)×U(电压),要减少充电时间,提升充电功率,只需保障电压和电流其中一项不变,增加另一项即可。由此实现大功率超充有两种路线:大电流和高电压。在衡量电池充电快慢时,常使用充电倍率(C)表示,指电池在规定时间充电至其额定容量时所需要的电流值,数值上等于额定容量的倍数,即充电倍率(C)=充电电流/电池额定容量。例如3C代表在给定电流强度下,1小时充电300%,即20分钟充电100%。电池的负荷则使用SOC衡量,数值上定义为剩余容量占电池容量的比值,当SOC=0时表示电池放电完全,当SOC=1时表示电池完全充满。大电流超充面临散热挑战。特斯拉、极氪等采用的都是400V+大电流模式实现超充,即保持电压不变,通过增加电流提升充电效率。在此模式下,电流提升1倍,散热增加4倍,大电流使得电路部件容易产生较高热损失,为热管理系统带来较大负担。特斯拉V3使用水冷散热,极氪极充桩则装备全系统液冷散热技术。大电流高功率充电并不能实现充电过程全覆盖。根据42号车库测试的特斯拉V3结果,其仅能在10%~30%左右的SOC情况下实现200kW以上的充电功率,超过30%后直线下滑。图3:高压架构主要零部件需重新选型数据来源:盖世汽车,广发证券发展研究中心高电压的实现相较大电流更为容易。800V平台系统保持电流不变,电压加倍,实现两倍能量输入车辆,充电速度更快。相较于大电流,高电压架构电流更少,电识别风险,发现价值请务必阅读末页的免责声明8/28[Table_PageText]跟踪分析电力设备缆和电线可以做得更小更轻;同时,高电压模式下热量损失更少,也不需要复杂的热管理系统为电池提供最佳温度,性能和续航里程都将改善。在车端若按照高压架构平台,电动车的电池包、电驱动、空调等均需重新适配;桩端的改造只需把原本低压的部分换成耐高压模块,整体改动较少,成本相对可控。总体来看,电动车800V平台是目前车企实现超充的主流选择。(二)特斯拉V4峰值电流近900A、极氪001峰值电流550A+1、特斯拉特斯拉是大电流超充模式的代表企业。特斯拉于2012年开始布局超充,最早高压供应链尚不完善,特斯拉选择大电流直流实现超充。据特斯拉中国充电团队官微,特斯拉于2021年在国内推出大电流超级充电桩V3,充电15分钟最高实现250km续航。V3采用液冷技术,相比V2对线缆部件进行了针对性升级,全新的电子元器件可实现多车型同时充电且不分流。相比来看,充电区间20%~80%,V3、V2所需时间分别为22分钟、32分钟,V3提速明显。同时,特斯拉推出在途电池预热功能,在用户使用车载导航至超级充电站时,其车辆会智能提前加热电池,以确保在到达充电站时车辆电池温度达到最适合充电范围,进一步缩短平均充电时间。从第一代超级充电桩V1至第三代超级充电桩V3,峰值电流增至600A+,最大功率从90kW提升至250kW,充电效率保持行业前列。图4:特斯拉V2和V3为Model3充电功率对比图5:特斯拉V2和V3为Model3充电时间对比数据来源:42号车库,广发证券发展研究中心数据来源:42号车库,广发证券发展研究中心特斯拉V4或将推出。ElonMusk曾在2021年6月透露,充电桩输出功率目标是350kW,如果V4可以通过大电流路径实现最高功率350kW,那么在400V电压下,峰值电流将接近900A,未来特斯拉或将推出更高性能的充电桩。0501001502002503006%10%20%30%40%50%60%70%80%90%95%充电功率(kW)SOCV2充电功率V3充电功率0102030405060706%10%20%30%40%50%60%70%80%90%95%充电功率(kW)SOCV2用时V3用时识别风险,发现价值请务必阅读末页的免责声明9/28[Table_PageText]跟踪分析电力设备表1:换电运营参与各方关键资源禀赋V1V2V3峰值功率-150kW250kW峰值电流-600A+充电时间-充电区间20%-80%需32分钟充电区间20%-80%,需22分钟数据来源:电车资源,广发证券发展研究中心2、极氪极氪2021年推出的极氪001采用400V电压架构,搭载具有液冷温控管理系统的“极芯”电池包,最高能实现2.2C的高充电倍率,峰值充电功率220kW以上,峰值电流550A+。极氪在Z-Talk补能专题活动中透露,2021年9月极氪能源第一批自建充电站在杭州落成,截至2022年7月31日,充电网络累计已覆盖全国64城396站(不含专用场站),包括极充站、超充站、轻充站三种不同功率满足用户不同场景需求的充电站。其中,极充站配备的240-360kW超大功率极充桩:采用全系统液冷技术,电流输出比同规格液冷枪线增大30%;抢线更轻,用户操作更加方便,极充桩液冷枪线设计相比普通国标枪线使用重量减少35%;支持即插即充和无感支付。在极充站内补能,极氪001可实现30分钟SOC从10%到80%,其中超长续航单电机WE版车型可实现充电5分钟,NEDC续航增加120km。超充站配备单枪60-120kW超充桩,可柔性分配功率并适配多种车型。图6:极氪001架构图7:极氪001架构数据来源:极氪公众号,广发证券发展研究中心数据来源:极氪公众号,广发证券发展研究中心识别风险,发现价值请务必阅读末页的免责声明10/28[Table_PageText]跟踪分析电力设备(三)新势力推出800-1000V高压平台车型1、小鹏G9:800V高压SiC平台+480kW快充桩电驱、散热、电池及落地情况:2021年11月小鹏G9在广州车展首次亮相,具有X-EEA3.0电子电气架构,搭载XPower3.0动力系统,益于高压SiC技术、电机磁场及减速器优化,电驱系统最高效率可达95%以上,G9可以支持最高480kW的超级快充。同等电池容量下,续航相比400V平台车型提升5%以上。该车采用充电枪液冷散热技术,IP65级密封等级与内置安全监测芯片可共同保障安全。小鹏G9新车将搭载容量为98kWh的三元锂电池,提供两种版本续航,CLTC工况续航分别为702km和650km。超充桩与超充网络:据小鹏超级补能发布会,截至2022年8月15日,小鹏自营超充站上线799座,目的地充电站上线201座,覆盖全国所有地级行政区。公司将在2022年下半年开启全新一代超级充电桩布局,逐步构建800V/480kW超充网络。480kW高压超充桩的充电枪采用液冷散热技术,通流能力可达670A+,5分钟可充200公里,12分钟可从10%充到80%。小鹏全新一代超级充电桩落地并实现大规模布局后,充电速度与加油几乎相近,用户体验得到大幅度改善。图8:小鹏G9搭载XPower3.0动力系统图9:小鹏汽车遍布全国的充电网络数据来源:小鹏汽车官网,广发证券发展研究中心数据来源:小鹏汽车官网,广发证券发展研究中心2、广汽埃安:800V高压平台+6C充电倍率+480kW超充桩电池系统包含3C、6C两个版本:据2021年4月广汽科技日,广汽集团展示其超级快充电池技术,分为3C和6C两个版本电池系统。①3C超级快充电池系统:续航超过500km,0%-80%电量充电时间16分钟,30%-80%电量充电时间10分钟,采用新型液冷系统,散热效率提升1倍。②6C超级快充电池系统:最大电压可达900V,最大充电电流超过500A,可实现0%-80%电量充电时间8分钟,30%-80%电量充电时间5分钟,车辆常温6C快充循环可达100万公里。识别风险,发现价值请务必阅读末页的免责声明11/28[Table_PageText]跟踪分析电力设备图10:广汽埃安超倍速电池技术数据来源:广汽埃安公众号,广发证券发展研究中心高压电驱动系统:埃安在高压电驱动系统中采用了基于多层扁铜线绕组电机技术、多媒介电机冷却结构、高速旋转元件的寿命与可靠性研究、高功率密度新型绕组结构电机单元等技术,采用广汽高速高功率密度电机设计方法,突破了高速电机设计瓶颈。图11:广汽埃安高压电机技术数据来源:盖世汽车,广发证券发展研究中心超充车型及落地:广汽2021年9月推出的AIONVPlus70,采用3C高倍率快充技术,搭载400V常规电压平台,峰值充电功率超过200kW,30%-80%充电时间为10分钟。AIONVPlus6C车型配备最高900V电压平台,搭载超倍速电池,实现6C超级快充,具有702km超长续航,搭载埃安自主研发的高效高压电驱动总成,该总成采SiC技术应用、E-Drive智能控制算法、X-Pin电机技术和NVH等优化技术。识别风险,发现价值请务必阅读末页的免责声明12/28[Table_PageText]跟踪分析电力设备图12:广汽埃安高压平台数据来源:盖世汽车,广发证券发展研究中心超充桩及超充网络:广汽埃安A480超充桩,通过先进液冷技术,严格控制发热,实现480kW充电功率(峰值1000V/600A),可根据电池BMS、电网和充电环境通过云端智能调度搭配柔性充电,抢线采用轻量化液冷线缆,更灵活轻便。2022年4月,广汽埃安位于广州南大干线的首个超级充换电中心正式落成,其中配备A480超充桩,广汽埃安计划2022年内在广州市辖区内建成220座充电站,到2025年增加至1000座,实现1.5km半径覆盖。广汽埃安计划未来将超级充电站拓展到全国约300个城市,基本实现对地级及以上城市的全覆盖。图13:广汽埃安A480超充桩数据来源:广汽埃安公众号,广发证券发展研究中心识别风险,发现价值请务必阅读末页的免责声明13/28[Table_PageText]跟踪分析电力设备图14:广汽埃安超级充换电中心网络数据来源:广汽埃安公众号,广发证券发展研究中心3、岚图800V高压平台+4C电芯+360kW超充桩800V高压及超级快充技术:据东风汽车2021年9月品牌秋季发布会,岚图汽车现场展示自研800V高电压平台及超级快充技术。岚图800V高压超充技术系统的动力电池和电力设备均为800V,包括超级快充系统、超低系统能耗、高性能电池、SiC电驱总成等部分,无冗余升压装置并支持无线充电。整车高性能电池搭载4C电芯,在360kW超级充电桩的加持下,可做到充电10分钟,续航400公里充电速率可提升125%。同时,该系统凭借SiC电驱三合一应用技术,实现同电量下续航5%的提升。该技术还支持800V11kW无线快充,充电效率高达92.3%。图15:岚图360kW超级快充图16:岚图800V高电压平台数据来源:钛媒体,广发证券发展研究中心数据来源:钛媒体,广发证券发展研究中心4、理想:计划于2023年推出Whale和Shark两个纯电平台据理想汽车2020Q3财报会议,在400kW快充技术成熟前,理想汽车不会推出纯电车型。理想汽车目前在研发高压快充技术,计划纯电平台和高压纯电动车型同年识别风险,发现价值请务必阅读末页的免责声明14/28[Table_PageText]跟踪分析电力设备推出。据2022中国电动汽车百人会论坛,理想汽车提到480kW超充平台+850V高压平台+4C电池以及车-桩-云闭环服务网络。理想汽车计划到2025年在全国建成超过3000个超级快充站,形成“十纵十横”高速公路快充网络,接入36条国家级高速公路,实现90%高速公路里程覆盖。计划于2023年推出Whale和Shark两个纯电平台。图17:理想汽车电动汽车车型开发路线及预期交付数据来源:理想汽车招股说明书,广发证券发展研究中心三、海外大功率充电桩发展快于中国目前中国各家800V高压平台车型量产仍未落地,配套的大功率超充桩网络还处在建设过程中。对比来看,海外Ionity和ElectrifyAmerica已经分别在欧洲和北美铺开。(一)欧洲Ionity2025年实现350kW大功率充电桩7000个Ionity成立于2017年,是欧洲的一家超充网络运营商,起初由宝马、福特、奔驰等合资,之后现代和起亚加入。Ionity的成立源于欧洲本地充电运营商较少,迫使车企建立自己的充电网。在Ionity之前只有特斯拉完善快充网络建设,其超充桩为用户专享。2018年4月Ionity的首个超快速充电站启用,其充电桩通过联合充电系统(CCS)进行充电,充电功率可达到350kW。随着超充网络的不断布局,Ionity已经拥有多个800V、350kW的高速公路充电站,在350kW的充电桩上充电5~7分钟可续航100公里。截至2021年11月,Ionity网覆盖欧洲24个国家和地区,有386个充电站点和1538根充电桩。2021年11月Ionity宣布其现有股东和新进的第一个非车企股东贝莱德将向其投资7亿欧元,该笔投资致力扩充Ionity在欧洲的充电网络,目标到2025年实现350kW大功率充电桩的数量增加三倍多,达到7000个。识别风险,发现价值请务必阅读末页的免责声明15/28[Table_PageText]跟踪分析电力设备图18:截至2021年11月,Ionity充电网络覆盖情况图19:Ionity的充电桩目标数据来源:2030出行研究室,广发证券发展研究中心数据来源:2030出行研究室,广发证券发展研究中心(二)ElectrifyAmerica计划到2026年安装1万个DC快充桩EA由大众在2017年成立,大众在柴油门事件后计划在10年内通过对EA在电动汽车基础设施和意识教育方面投资20亿美元,作为与EPA和解的一部分。在10年间,EA的网络须向其他车企保持中立,站点配备CCS(150kW和350kW)和CHAdeMO(50kW)两种充电接口。2018年EA在美国加州建成首个充电功率为350kW的超快速充电站,充电10分钟续航约200英里。充电桩组件包括9个CCS插头和一个CCS-CHAdeMO充电插头,其中大多数充电插头的充电功率已达150kW,有两个CCS插头可以进行超快速充电,功率达350kW。美国能源部数据显示,截至2022年6月EA在美国和加拿大共有807个充电站,充电桩数量超过了3500根。2022年6月,大众宣布与德国工业巨头西门子合作,大众将EA少数股权出售给西门子,EA预计获得4.5亿美元注资。本次对EA的投资加码,是为发展北美地区充电和能源业务,实现北美地区充电基础设施增加1倍以上。EA计划到2026年在美国和加拿大安装超1800个充电站,并且包含1万个DC快速充电桩。图20:ElectrifyAmerica充电站数据来源:《大众汽车ElectrifyAmerica推出以人为本的充电站》(cnBeta),广发证券发展研究中心识别风险,发现价值请务必阅读末页的免责声明16/28[Table_PageText]跟踪分析电力设备四、密集大功率充电桩的建设或对国内配电网带来压力国内800V超充相较国外发展较慢,一方面是从400V到800V的升级过程需要零部件和元器件的全面升级,另一方面由于配电网短期内无法负担密集的超充建设。电动汽车缺乏采用互动充电模式的动力,总体上表现出无序充电特性。电动车的无序充电行为往往与电网日常负荷曲线高度重合,充电负荷和配电网原始负荷早晚叠加形成负荷双高峰。相较普通充电桩,大功率充电桩造成的负荷峰值进一步增加、峰谷差进一步加剧;电压偏移问题更加明显,谐波污染依旧存在。(一)用电负荷峰值增加,峰谷差加剧各类充电基础设施在用户行为特性和设施用电特性上都有显著差异。用户行为特性的差异主要体现在:充电时间分布和充电速率等方面;设施用电特性差异主要体现在:用电可引导性、容量需求、电压等级和负荷特性等方面。集中式专用充电站和城际快充站接入10kV电压等级;而城市公共基础设施和分散式专用充电桩接入0.4kV电压等级,同时其充电负荷容易与周围商区或居民区正常用电负荷时间段重合,叠加增峰。表2:各类充电基础设施的用电特性用户行为特性设施用电特性设施类型时间分布速率要求可引导性容量需求电压等级负荷特性集中式专用充电站根据车辆运行集中时段充电3-5小时较强数百kVA至上万kVA/站10kV一般在用电低谷时段城际快充站分布较均匀,白天多于晚间10分钟-1小时弱630kVA/站10kV冲击型负荷,时间分布较均匀,白天大于夜间城市公共基础设施快充:分布较均匀慢充:白天为主快充:10-30分钟;慢充:数小时弱快充:70kVA/桩慢充:8kVA/桩0.4kV快充时间分布较均匀,白天大于夜间;慢充白天与前半夜为主,一般与周围商业用电负荷高峰叠加分散式专用充电桩集中在白天(办公区)或夜间(居民区)数小时强4-8kVA/桩0.4kV办公区以白天为主,与早高峰负荷叠加;居民区以夜间为主,与晚高峰用电负荷叠加数据来源:国网能源研究院,NRDC,广发证券发展研究中心识别风险,发现价值请务必阅读末页的免责声明17/28[Table_PageText]跟踪分析电力设备负荷峰值增加。电动车的无序充电行为往往与电网日常负荷曲线高度重合,充电负荷和配电网原始负荷早晚叠加形成负荷双高峰。据国网能源研究院及NRDC联合发布的《电动汽车发展对配电网影响及效益分析》,在无序充电情形下,预计到2030年,国家电网公司经营区域峰值负荷将增加1.53亿千瓦大功率。充电真正的服务对象更加偏向私人消费者,运行商布点充电设施时,更多考虑的是市场诉求而非电网状况,因而大功率的充电桩将会更多布局在居民区、办公区、工业区和消费区等高需求地区,充电负荷更容易与这些地区正常用电高峰时段叠加,冲击工商居民等用电稳定性。图21:不同情景下住宅区充电负荷曲线图22:不同情景下商业区充电负荷曲线数据来源:国网能源研究院,NRDC,广发证券发展研究中心数据来源:国网能源研究院,NRDC,广发证券发展研究中心(二)输电堵塞造成电压偏离、电压越限等问题若电网中的负荷峰值超出配电系统额定容量,将会导致变压器和线路过载运行,即电气设备或导线的功率或电流值超过其额定值。在电气线路中,短时间的少量过载运行是被允许的,但是长时间的过载运行,线路电流过大,导线温度不断升高,电气回路内的绝缘材料、导体接头等也会因升温而造成损害,严重的过载负荷在短时间内可能直接短路甚至引发火灾。充电桩充电的瞬间,电网的瞬时功率很大,电压偏移会加大,甚至超过限定值,产生电压越限。电压偏移是衡量电能质量的重要指标。供电系统的负荷在不断发生变化,各系统节点电压也会随之起伏,偏离额定电压,发生电压偏移。电压偏移即为电力系统正常运行时,某个节点的实际电压与额定电压的差值占额定电压的比例。配网中的不同负荷都要在允许的额定电压范围内运行。电压偏移会干扰感应电动机的正常运作。国家标准GB12325-2008《电能质量供电电压偏差》中对系统的供电电压偏移标准进行了详细的设定。根据标准规定,20kV及以下三相供电电压允许偏差的范围是额定电压的±7%(0.93pu到1.07pu之间)。据《电动汽车充电负荷时空分布及其对配电网的影响》,电动汽车渗透率为50%时,多个节点电压可能降至最低偏移标准0.93pu以下,或影响配电网的运行安全。识别风险,发现价值请务必阅读末页的免责声明18/28[Table_PageText]跟踪分析电力设备表3:供电电压偏移标准电压等级供电电压允许偏差35kV及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%20kV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的±7%0.22kV单相供电电压允许偏差为+7%、-10%数据来源:国家市场监督管理总局,广发证券发展研究中心按照IEC标准设计的电动机,额定电压和实际电压的差值为±5%以内时,可以正常输出额定功率。当电压发生较大偏移时,若电压降到临界值以下,电动机难以启动或产生堵转将烧毁电机;若电压上升到临界值以上,电动机将过热,降低使用寿命。在用电高峰时,负荷增多,电路中总电阻减小,干路电流增大,由于输电线本身具有电阻,输电线上的电压损失增大,负荷端得到的电压降低。反之,在低谷时,电压较高。电压偏移影响变压器空载损耗(铁损)和电阻损耗(铜损)。变压器电压高于额定值时,变压器铁心进入饱和区,励磁电流剧增,变压器铁损明显增大,铜损降低。通常10kV变压器损耗占全网线损70%,变压器损耗中的70%-80%又为铁损。变压器铁损降低,则铜损会增加,因此会有电压的经济运行范围。电容器的功率流量和寿命也会受到电压偏移影响。比较常见的情况是,电压过高时,电容器会因保护动作而退出运行,电网损耗进一步增大。图23:不同渗透率下配电系统网损率数据来源:《电动汽车充电负荷时空分布及其对配电网的影响》(和敬涵等),广发证券发展研究中心识别风险,发现价值请务必阅读末页的免责声明19/28[Table_PageText]跟踪分析电力设备(三)充电为非线性负荷带来谐波污染电动汽车蓄电池充电属非线性负荷,工作电流和电压不成正比,在充电过程中容易产生谐波,带来谐波污染。谐波会影响继电保护系统的稳定性。在成熟的电力网络中,灵敏准确的保护系统能够在发生故障时及时切断,保障网络的安全运行。在继电保护系统中,主要进行测量电压和电流的幅度和波形的是继电器,低谐波含量对继电器影响较小,谐波含量40%及以上时,继电器会因接收到的错误信息而产生误动,轻则影响其服务区域,重则波及整个网络,致使瘫痪。谐波会干扰配网中电力设备的正常运行。一般厂家在设计电气和用电设备时,会考虑到在一定谐波环境下运行,但谐波含量过大会引起正常工作点的偏移,造成设备损坏。整个配电网络之中,最重要的是变配电设备。当谐波电流经过变压器绕组时,会带来额外铜耗,部分破损处过热,整个配电变压器振动。同时,变压器开闸瞬间会产生大量励磁涌流,虽然变压器设计之初会考虑该问题,但当谐波含量很高时,变压器会发生谐振,威胁变压器稳定。谐波会干扰测量精度。电网中的测量工具可分为电磁型、感应型和磁电型,其中磁电型对谐波感应灵敏,易受谐波影响,而电表多采用的是磁电型,大量的谐波干扰容易造成电表数据失真。充电桩接入数量的增加可使谐波含量有所下降,进而减小变压器损耗,从而提高电能利用效率。快速充电桩内部含有整流装置,其作用是将交流电转换为直流电,为电动汽车的车载蓄电池充电,充电桩产生谐波的根源便是其中的整流装置,使用800V超充情况下,谐波污染依旧存在。五、换电模式有效解决电网容量问题,降低车端成本换电和大功率充电的核心目的都是使电动汽车能源补给体验无限趋近燃油供给,目前制约换电大规模推广的原因在于换电标准难统一、投资成本大。仅建设超充站的成本一般会比换电站稍低,但在现有电力容量不足情形下,达到超充站理想功率需配置储能,随充电向高功率方向发展,充电站整体建设也逐渐重资产化,超充+储能成本或超过换电。(一)单个大功率充电站投资达百万级充电桩可分为交流充电桩和直流充电桩。交流充电桩是慢充桩,交流电进,交流电出,受车载充电机功率限制,一般功率较小,多是3.3kW以及7kW,价格较低。直流充电桩,即常说的快充桩,通过内部AC-DC充电模块,将交流电转换成直流,为电动汽车的动力电池进行充电,功率通常在30kW以上,价格较高。直流充电桩内部电气结构包括:充电模块、主控制器、绝缘检测模块等,800V高压快充则是通过直流充电模式实现补能。识别风险,发现价值请务必阅读末页的免责声明20/28[Table_PageText]跟踪分析电力设备图24:直流充电桩内部电气结构图25:直流充电模块内部功能结构数据来源:厚势汽车公众号,广发证券发展研究中心数据来源:厚势汽车公众号,广发证券发展研究中心单电压提高,充电桩内部结构无需升级。现有多数的快充是依托400V电压平台,如果仅是单电压提高,现有的充电桩和技术就可以达到,随着车型的发展,充电模块的电压平台现在最宽已经可以做到250-1000V全兼容电压平台,内部结构不需要进行较多的升级。图26:充电桩高压化仅配电重新选型数据来源:盖世汽车,广发证券发展研究中心实现大功率超充需改变充电桩构造。从传统充电桩到实现800V、1000V以及500kW以上的大功率充电桩,电桩内部结构发生较大变动。①目前主流充电桩多为一体机,高电压大功率平台需要分体机。一体式充电桩优点在于将充电柜、充电桩和配电系统高度集成,安装便捷,占用空间小,成本低,缺点在于其模块只能自身使用,不能够共享给场站内的其他终端,后期功率升级的空间较小。分体式充电桩供电模块、控制模块和充电接口分体设置,复杂场地适应性强,安全性高,可灵活识别风险,发现价值请务必阅读末页的免责声明21/28[Table_PageText]跟踪分析电力设备配置充电接口和充电模式。超充桩在电压和功率升级之后,模块太多,出现散热、线束分布等问题,大功率充电对散热要求也会更高,分体机是更适合的选择。②根据前瞻产业研究院,IGBT模块作为直流充电桩的核心器件,占充电桩成本约20%。在800V超充的高压下,IGBT损耗过高,需要更换为耐压性、耐热性和散热性更好的SiC。③散热方式液冷化转变。800V超充功率在480kW时,电流会达到600A,充电桩传统散热方式风冷不再适用,风冷可靠性差,模块故障风险高。液冷散热能力较风冷低10~20℃,具备更高等级防护和使用寿命,但液冷对电缆的密闭性要求极高,液冷电缆都需要通过耐高温、耐低温、耐腐蚀等多项测试。表4:SiCMOSFET和SiIGBT性能对比项目SiIGBTSiCMOSFET比较说明最高结温150℃,175℃175℃+,受限于封装SiCMOS占优电流密度200A/cm2-300A/cm2300A/cm2-400A/cm2SiCMOS占优工作频率~50kHz,主流<20kHz~200kHzSiCMOS占优漏电流1Μa0.1ΜaSiCMOS占优短路能力>5μs<5μsSiIGBT占优可靠性成熟,完美栅氧可靠性短板SiIGBT占优其他需要额外FRD续流体二极管续流SiCMOS占优数据来源:GGII,广发证券发展研究中心参考电子发烧友公众号数据,以120kW快充直流充电桩为例,主流做法是使用4个30kW的模块进行组合,单个模块价格约2000元,5m长充电枪线价格约5000元,主控板约1500元,加上触摸屏、互联网模块、壳体、线束、继电器等,一个充电桩成本在300元/kW左右。根据芯TIP公众号数据,800V大功率充电桩成本是普通充电桩的至少2倍,甚至可达到2-3倍,超充充电桩采购成本会在600元/kW-900元/kW左右。识别风险,发现价值请务必阅读末页的免责声明22/28[Table_PageText]跟踪分析电力设备图27:充电站成本结构数据来源:华经产业研究院,广发证券发展研究中心根据OFweek,广汽埃安在广州落地的全球首个智能超充站,该站采用一拖五模式,配置一个480kW和4个180kW的充电终端。以该类超充站为例进行成本估算,假设①480kW充电桩成本为700元/kW,180kW充电桩成本300元/kW;②充电站无需扩容、不建设储能。③充电桩成本占整个充电站建设成本的50%。则充电桩建设成本约为55.2万元;超充站建设成本约为110.4万元。根据中国经济网新闻,2021年12月巨湾技研与天枢能源达成协议,计划总投资额超10亿元,联合共建1000座超充站,平均每座超充站成本在100万元左右,与估算结果较为一致。(二)乘用车换电站建设成本约150万元,重卡换电站对应约500万元换电站的成本包括投资成本和运营成本两部分。换电站投资成本由换电站的设备、线路投资和电池投资等组成,电池成本是换电站相较充电站发生的额外成本,在车电分离和车电不分离情形下电池成本有所不同。车电不分离情形下,车主电池和车辆一同购置,电池成本为备用电池成本;车电分离情形下,电池产权只归属于电池管理公司,客户只购买整车,租赁使用动力电池,电池成本为备用电池成本和车载电池投资。换电站运营成本包括场地租金、购电成本、人工费用等。充电桩,51%变压器,10%AFP有源滤波,7%无功补偿SVG电缆,7%电缆,5%配电柜,5%电池维护设备,5%监控设备,5%其他,5%识别风险,发现价值请务必阅读末页的免责声明23/28[Table_PageText]跟踪分析电力设备图28:单个乘用车换电站投资(万元)图29:单个重卡换电站投资(万元)数据来源:协鑫能科公告,广发证券发展研究中心数据来源:协鑫能科公告,广发证券发展研究中心图30:车电分离情形单个乘用车换电站投资(万元)图31:车电分离情形单个重卡换电站投资(万元)数据来源:协鑫能科公告,广发证券发展研究中心数据来源:协鑫能科公告,广发证券发展研究中心根据协鑫能科2022年5月发布的《新能源汽车换电站建设项目可行性分析报告(修订稿)》中的概算:①车电不分离情形下,在项目建设投资中,换电站投资占比最高。单个乘用车换电站设计产能服务120辆车/天,项目建设投资490.72万元,其中换电站投资260.72万元,占比53%;单个重卡换电站设计产能服务40辆车/天,项目建设投资914.14万元,其中换电站投资420.14万元,占比46%。②车电分离情形下,在项目建设投资中,车载电池投资占比最高。单个乘用车换电站设计每天为120辆车提供电池租赁服务,项目建设投资1090.72万元,其中车载电池投资600万元,占比55%;单个重卡换电站设计每天为40辆车提供电池租赁服务,项目建设投资2314.14万元,其中车载电池投资420.14万元,占比61%。根据和讯网数据,蔚来一代换电站成本约300万元,二代换电站成本在150万元左右,蔚来换电主要面向私家车领域。根据前文估算,在不考虑扩容和储能的情形换电站投资,260.72,53%线路及其他投资,100,20%备用电池投资,130,27%换电站投资,420.14,46%线路及其他投资,235,26%备用电池投资,259,28%换电站投资,260.72,24%线路及其他投资,100,9%备用电池投资,130,12%车载电池投资,600,55%换电站投资,420.14,18%线路及其他投资,235,10%备用电池投资,259,11%车载电池投资,1400,61%识别风险,发现价值请务必阅读末页的免责声明24/28[Table_PageText]跟踪分析电力设备下,超充站约110万元的建设成本,低于换电站建设成本。(三)考虑电网扩容或配储,大功率充电站成本或高于换电站超充站大功率直流快充,一般普通场地不会预留较多满足充电站建设的电力容量,选址场地的电力容量不足时,需向当地用电部门申请增容。变压器扩容成本根据扩容多少和地区情况而定,例如2022年3月深圳湾科技生态园商铺公开招租中提到,增容费为1200元/KVA。在一些偏远地区,很难有足够的电容,扩容难度增大带来的扩容费用往往会增加几倍。扩容涉及多个部门,同时扩容地情况制约,企业在整个过程中缺乏自主权。为应对上述情况,超充站配置储能是一种可行方案,该种模式下企业拥有更大自主权。储能可以为电力负荷提供缓冲,超充桩不直接通过电网造成功率负荷,从储能中直接获取电能,同时储能还可利用峰谷电价差,夜晚谷电期间将储能电池充满电,白天高峰时段进行放电,降低用电成本。据北极星储能网,2022年1-6月广东共67个储能项目进行备案,其中有38个项目在用户侧,总投资4.1亿,储能规模超69.45MW/175.464MWh,用户侧储能投资单价大约为2.37元/Wh。据小鹏汽车科技日,小鹏自研的储能充电技术一次储能可满足30台车不间断充电。小鹏汽车即将推出的中大型纯电动SUVG9车型,宣传搭载容量98kWh的三元锂电池,支持480kW超充,12分钟能将电池从10%充到80%。以小鹏G9为例,电池98kWh,充电区间从10%充到80%则需要98kWh(80%-10%)=68.6kWh;30台不间断充电,需要2058kWh,对应储能集装箱容量在2MWh左右;假设单位储能成本2.37元/Wh,则1000KW/2MWh的储能成本为474万元。前文已测算超充站建设成本约110万元,加上储能成本,总成本将超过500万元,远大于蔚来二代换电站成本。表5:超充储能成本测算表项目金额电池容量98kWh充电区间10%-80%充电车数30辆储能集装箱容量68.6kWh30=2058kWh单位储能成本2.37元/Wh1000KW/2MWh的储能成本2.37元/Wh2MWh100=474万元数据来源:2021小鹏汽车1024科技日,北极星储能网,广发证券发展研究中心识别风险,发现价值请务必阅读末页的免责声明25/28[Table_PageText]跟踪分析电力设备(四)换电模式下,车端三电技术及功率器件无需升级适配800V国内发展800V大功率超充节奏较慢,除了配电网端的负担外,还受限于车端三电技术以及功率器件需升级适配800V高压平台。现有的充电站大多基于400V系统,直流快充基础设施是为400V汽车服务,但800V架构的车型需要基于800V的充电设施才能充分利用,需要将现有的部件升级成与800V匹配的状态,升级主要涉及核心三电技术以及功率器件的耐压、损耗、抗热。1、电机方面,轴承防腐蚀要求增加,800V电机内部的绝缘/EMC防护等级要求提升。由于电机供电为变频电源,在电机回路上容易产生高频电流,无法避免地在电机两端形成轴电压。当轴电压过高时,油膜容易被击穿,形成回路,导致轴承被腐蚀。而应用SiC的800V逆变器,电压频率变化更明显,对防腐和绝缘提出更高要求。2、电控方面,车桩功率半导体将从Si基转向SiC。在传统Si基情况下,450V下其耐压为650V,当电气架构升级至800V时,对应半导体耐压等级需升至1200V。高电压下Si-IGBT的开关损耗迅速增加,经济和性能便不再匹配。SiC功率器件具备高功率、高密度、耐高温高压,成本优化等优势,不仅可用在电气架构上,还可在车载充电器和充电桩等部分应用,兼容可靠,有效提升800V驱动系统整体的电控效率。价格与技术限制SiC的应用。在IGBT使用的高压大电流芯片技术含量高,7代之后技术被英飞凌、ABB、三菱等国外厂商垄断,其中电动汽车领域的高端IGBT市场几乎被英飞凌垄断。中国是全球最大的IGBT消费市场,但是自主研发生产进度较国外发展缓慢,自主生产能力只达到IGBT的第4-5代。IGBT的下一代SiC技术已经开始在美国、欧洲、日本等进行全国普及,根据中国SiC的实测结果,中国技术成熟度仍与欧美等国家差距两代。中国SiC受制于国外市场,目前价格较高,而实现从国外采购转向国内自制仍需很长的发展过程。虽然从400V到800V平台面临着技术和价格等因素的制约,但部件升级并非800V落地核心因素,配网端的问题才是800V能否顺利落地的关键。图32:功率半导体从Si基转向SiC数据来源:优能汽车工程师,广发证券发展研究中心识别风险,发现价值请务必阅读末页的免责声明26/28[Table_PageText]跟踪分析电力设备3、在电池方面,电池负极快充性能需提升负极是动力电池快充性能的关键,一方面,锂离子受石墨材料层状结构的制约,只能从断面进入,传输路径长。另一方面,石墨电极在高倍率快充情况下,电极极化大,电位容易降到0V以下从而产生析锂。4、其他功率器件方面也需改进平台架构升级到800V,连接器需要重新选型,快充接口增加,连接器数量也需同步增加;线缆的耐压性需提高,体积减小;由于升级后,滤波系统EMC辐射量会变化,因此基于400V平台的滤波系统需要重新设计;现有的部分不能兼容高压的继电器也需要升级。六、风险提示(一)新能源汽车产销不及预期相对于传统燃油车,新能源汽车发展仍在不断完善,考虑产品稳定性、使用便利性等因素,用户接受度还有较大提升空间,未来国内新能源汽车销量存在不确定性。(二)换电模式推广不及预期换电模式属于全新商业模式探索,现阶段处于发展初期,各方探索成熟合作模式需要一定时间过程,运营模式有待完善,若模式推广过程中参与方利益分配协调不畅,车型开发与换电站开发进度将受到影响。(三)换电政策支持力度不及预期若政策再次转向充电模式,或氢燃料等其他形式电池的补能方式,将影响换电模式的发展情况。(四)电网升级改造速度不及预期电网企业盈利主要依赖于输配电价,自2017年起,我国开展了多轮次降电价工作,电网企业经营业绩出现明显下滑。若电网企业投资能力不足,将导致特高压建设、配电网改造速度不及预期。识别风险,发现价值请务必阅读末页的免责声明27/28[Table_PageText]跟踪分析电力设备[Table_ResearchTeam]广发新能源和电力设备研究小组陈子坤:首席分析师,5年产业经验,10年证券从业经验。2013年加入广发证券发展研究中心。目前担任电力设备与新能源行业首席分析师,历任有色行业资深分析师、环保行业联席首席分析师。纪成炜:联席首席分析师,ACCA会员,毕业于香港中文大学、西安交通大学,2016年加入广发证券发展研究中心。曹瑞元:资深分析师,毕业于复旦大学,2021年加入广发证券发展研究中心。李靖:高级分析师,毕业于美国西北大学、华中科技大学,2020年加入广发证券发展研究中心。陈昕:高级分析师,毕业于清华大学、北京大学,曾就职于国家电网公司、信达证券,2022年加入广发证券发展研究中心。张玲:高级研究员,毕业于加拿大英属哥伦比亚大学,曾就职于银河证券、工银瑞信,2022年加入广发证券发展研究中心。蒋淑霞:高级研究员,毕业于香港大学、南京大学,2020年加入广发证券发展研究中心。朱北岑:高级研究员,毕业于华东政法大学,2022年加入广发证券发展研究中心。张芷菡:研究员,毕业于新加坡南洋理工大学、中山大学,2021年加入广发证券发展研究中心。高翔:研究员,毕业于新加坡国立大学,2022年加入广发证券发展研究中心。[Table_RatingIndustry]广发证券—行业投资评级说明买入:预期未来12个月内,股价表现强于大盘10%以上。持有:预期未来12个月内,股价相对大盘的变动幅度介于-10%~+10%。卖出:预期未来12个月内,股价表现弱于大盘10%以上。[Table_RatingCompany]广发证券—公司投资评级说明买入:预期未来12个月内,股价表现强于大盘15%以上。增持:预期未来12个月内,股价表现强于大盘5%-15%。持有:预期未来12个月内,股价相对大盘的变动幅度介于-5%~+5%。卖出:预期未来12个月内,股价表现弱于大盘5%以上。[Table_Address]联系我们广州市深圳市北京市上海市香港地址广州市天河区马场路26号广发证券大厦35楼深圳市福田区益田路6001号太平金融大厦31层北京市西城区月坛北街2号月坛大厦18层上海市浦东新区南泉北路429号泰康保险大厦37楼香港德辅道中189号李宝椿大厦29及30楼邮政编码510627518026100045200120-客服邮箱gfzqyf@gf.com.cn[Table_LegalDisclaimer]法律主体声明本报告由广发证券股份有限公司或其关联机构制作,广发证券股份有限公司及其关联机构以下统称为“广发证券”。本报告的分销依据不同国家、地区的法律、法规和监管要求由广发证券于该国家或地区的具有相关合法合规经营资质的子公司/经营机构完成。广发证券股份有限公司具备中国证监会批复的证券投资咨询业务资格,接受中国证监会监管,负责本报告于中国(港澳台地区除外)的分销。广发证券(香港)经纪有限公司具备香港证监会批复的就证券提供意见(4号牌照)的牌照,接受香港证监会监管,负责本报告于中国香港地区的分销。本报告署名研究人员所持中国证券业协会注册分析师资质信息和香港证监会批复的牌照信息已于署名研究人员姓名处披露。[Table_ImportantNotices]重要声明识别风险,发现价值请务必阅读末页的免责声明28/28[Table_PageText]跟踪分析电力设备广发证券股份有限公司及其关联机构可能与本报告中提及的公司寻求或正在建立业务关系,因此,投资者应当考虑广发证券股份有限公司及其关联机构因可能存在的潜在利益冲突而对本报告的独立性产生影响。投资者不应仅依据本报告内容作出任何投资决策。投资者应自主作出投资决策并自行承担投资风险,任何形式的分享证券投资收益或者分担证券投资损失的书面或者口头承诺均为无效。本报告署名研究人员、联系人(以下均简称“研究人员”)针对本报告中相关公司或证券的研究分析内容,在此声明:(1)本报告的全部分析结论、研究观点均精确反映研究人员于本报告发出当日的关于相关公司或证券的所有个人观点,并不代表广发证券的立场;(2)研究人员的部分或全部的报酬无论在过去、现在还是将来均不会与本报告所述特定分析结论、研究观点具有直接或间接的联系。研究人员制作本报告的报酬标准依据研究质量、客户评价、工作量等多种因素确定,其影响因素亦包括广发证券的整体经营收入,该等经营收入部分来源于广发证券的投资银行类业务。本报告仅面向经广发证券授权使用的客户/特定合作机构发送,不对外公开发布,只有接收人才可以使用,且对于接收人而言具有保密义务。广发证券并不因相关人员通过其他途径收到或阅读本报告而视其为广发证券的客户。在特定国家或地区传播或者发布本报告可能违反当地法律,广发证券并未采取任何行动以允许于该等国家或地区传播或者分销本报告。本报告所提及证券可能不被允许在某些国家或地区内出售。请注意,投资涉及风险,证券价格可能会波动,因此投资回报可能会有所变化,过去的业绩并不保证未来的表现。本报告的内容、观点或建议并未考虑任何个别客户的具体投资目标、财务状况和特殊需求,不应被视为对特定客户关于特定证券或金融工具的投资建议。本报告发送给某客户是基于该客户被认为有能力独立评估投资风险、独立行使投资决策并独立承担相应风险。本报告所载资料的来源及观点的出处皆被广发证券认为可靠,但广发证券不对其准确性、完整性做出任何保证。报告内容仅供参考,报告中的信息或所表达观点不构成所涉证券买卖的出价或询价。广发证券不对因使用本报告的内容而引致的损失承担任何责任,除非法律法规有明确规定。客户不应以本报告取代其独立判断或仅根据本报告做出决策,如有需要,应先咨询专业意见。广发证券可发出其它与本报告所载信息不一致及有不同结论的报告。本报告反映研究人员的不同观点、见解及分析方法,并不代表广发证券的立场。广发证券的销售人员、交易员或其他专业人士可能以书面或口头形式,向其客户或自营交易部门提供与本报告观点相反的市场评论或交易策略,广发证券的自营交易部门亦可能会有与本报告观点不一致,甚至相反的投资策略。报告所载资料、意见及推测仅反映研究人员于发出本报告当日的判断,可随时更改且无需另行通告。广发证券或其证券研究报告业务的相关董事、高级职员、分析师和员工可能拥有本报告所提及证券的权益。在阅读本报告时,收件人应了解相关的权益披露(若有)。本研究报告可能包括和/或描述/呈列期货合约价格的事实历史信息(“信息”)。请注意此信息仅供用作组成我们的研究方法/分析中的部分论点/依据/证据,以支持我们对所述相关行业/公司的观点的结论。在任何情况下,它并不(明示或暗示)与香港证监会第5类受规管活动(就期货合约提供意见)有关联或构成此活动。[Table_InterestDisclosure]权益披露(1)广发证券(香港)跟本研究报告所述公司在过去12个月内并没有任何投资银行业务的关系。[Table_Copyright]版权声明未经广发证券事先书面许可,任何机构或个人不得以任何形式翻版、复制、刊登、转载和引用,否则由此造成的一切不良后果及法律责任由私自翻版、复制、刊登、转载和引用者承担。

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