EMC易倍今天分享的是储能系列深度研究报告：《 充电桩功率器件驱动器行业报告 》。（报告出品方：沙利文 ）
充电桩是指以充电方式为电动汽车提供电能补给的补能设施。充电桩根据不同的电压等级和补能方式为各种型号的电动汽车提供电力保障，属于新型的城市基础设施。充电桩的加速建设对有效拓长电动汽车续航里程、促进电动汽车推广与发展具有重大意义，是国家重点关注的投融资领域之一。
充电桩的分类以补能模式分类较为常见。按补能模式分类，充电桩可分为直流充电桩、交流充电桩、无线充电桩。充电桩根据输出到电动汽车的电流类型不同有其独特的技术特点和要求。不同类型的充电桩根据自身技术特点和要求被安装于相适应的地点，在城市内部相互协调，灵活配合，共同保障电动汽车补能供给的稳定性和便捷性，对实现低碳智慧交通城市有着重要贡献。
电动汽车利用干电池、锂电池、蓄电池等可移动外置式直流电源为自身行驶提供能量。当直流电源放电时，负极中的锂原子会分解为锂离子和电子，电子会沿着外电路到达正极，锂离子会通过隔膜到达正极。锂离子在阳极遇到电子后会形成锂原子。与之相反的是，充电时锂离子的运动方向有所不同，正极上的锂原子会分解成锂离子和电子，电子通过外电路到达负极，锂离子通过隔膜到达负极。在负极，锂离子与电子相遇，使锂离子变成锂原子。因此，电动汽车充电补能过程实际上是动力电池（直流电源）中的活性物质因电流的输入而产生化学反应，并对电解液进行还原，最终实现充电补能。
从电化学的角度来看，电流分为直流电流和交流电流。交流电流在家庭生活、工业生产等领域有着广泛的应用EMC易倍，日常生活中插墙式电器所使用的正是民用交流电源。一般情况下，交流电流的生活民用电压为 220 伏，通用工业电压则为380伏。值得注意的是，由于交流电流的大小、方向会发生周期性变化，使用交流电流直接给直流电源设备充电补能，相当于使电源设备高频率反复充放电。在这种状态下，电源设备会迅速升热烧毁，因此交流电流并不能直接用于电源设备的补能。与之相反的是，直流电流的方向并不会随着时间发生改变。因此，直流电流可以直接对干电池、锂电池、蓄电池等可移动外置式直流电源设备充电补能。由此可见，在电动汽车进行充电补能时，不论是直流充电桩和交流充电桩，最终锂电池都只能利用直流电流进行充电。
在有线充电桩中，根据其输出电流类型的不同可分为直流充电桩和交流充电桩，这两者是当前市面上最主流的充电桩。作为当前市面上主流的充电桩类型，直流充电桩和交流充电桩在输入电流、充电时间、充电功率等方面有着较大差异。直流充电桩的充电方式是通过充电桩自带的 AC/DC 充电模块，直接将直流电输送予车载动力锂电池进行充电，通常采用三相四线制供电，具备高电压、大功率（100-300KW）、充电快的特点，通常被用于满足快充需求。直流充电桩对电网要求较高，需建设专用网络。然而，直流快充方式克服了充电时间过长的问题，能够实现大功率直流快充，对有效拓长电动汽车行程、促进电动汽车推广与发展具有重大意义。
与之相反的是，交流充电桩的充电方式是通过车载充电机（OBC）将电网中的交流电进行变压整流，转换为直流电后对车载动力锂电池进行充电。交流充电桩技术成熟、结构简单EMC易倍、易于安装且成本较低，一般无须对电网进行特殊改造，然而受限于小电流、常规电压和输入方式的缺陷，导致充电速度较慢，实际使用过程中可能会给用户带来较差的使用体验。
此外，无线充电技术由于技术规范和商业模式不够成熟，目前也尚处于探索应用阶段，因此并不被视作主流充电方式。完整版《充电桩功率器件驱动器行业报告》来源于公众号：百家全行业报告 研究报告内容节选如下
从全球来看，美国、欧洲、中国是世界充电桩主要的需求地区，充电桩是新能源汽车行业配套产业的重要组成部分。充电桩行业总体上与新能源汽车产业同步发展，但也相对滞后。在发展类型上，充电桩行业的主导方向呈现出先交流，后直流的态势。现阶段，大体量、分布式的新型基础设施充电站的建设和落地，已成为推动新能源汽车产业进一步放量的重要因素之一。
从欧美来看，美国公共充电桩建设相对滞后，车桩比处于较高水平。据美国能源部统计，在 2022 年，美国约有 13.1 万个公共充电桩和330 万辆新能源汽车。过去 11 年，公共车桩比从 5.1 上升到了 25.1。当前，交流慢充仍然是北美充电桩的主流，随着新能源汽车销量进一步放量，美国车桩矛盾可能将进一步激化。与美国类似，欧洲大部分车桩也仍然是私人充电桩，公共充电桩的建设相对滞后，快速充电桩的比例比较低。欧洲大部分充电地点都是在家中进行，公共充电桩的建设相对滞后。
从中国来看，中国是全球新能源汽车最大的市场且人口密集，目前全球绝大部分充电桩都建于中国，而绝大部分充电桩产业也集中于中国。中国充电桩行业发展经历了三个阶段：（1）2006 年至 2015 年前的培育期，比亚迪等私企开始尝试充电站建设，然而当时电动汽车保有量仍较少，市场对充电桩需求较小，大型公共充电站的投资建设尚由国家电网、南方电网等国企主导，并多数用于公共交通工具，整体充电桩市场规模较小。（2）2015 年至2019 年的爆发期，2015年前后，随着国家出台《电动汽车充电基础设施发展指南（2015-2020）》，国家电网等大型国企主导并引入社会资本参与电动汽车充换电站设施的建设，同时各地方纷纷出台落实补贴政策。在补贴激励下，多家民企纷纷入局，积极投建充电桩。（3）2020 年至今的关键发展期，随着充电桩被纳入“新基建”，在新能源车销量带动下，充电桩企业的收入来源逐步从政策补贴主导转向运营盈利主导，直流充电桩因其盈利能力强、投资收益高，占比显著提高。
充电桩属于新能源汽车充换电设备设施行业，是新能源汽车行业配套产业的重要组成部分。新能源汽车充换电设备设施产业链上游是设备元器件及零部件，主要包括充电模块（包含功率器件、磁性材料、电容）、继电器、接触器、监控计量设备、充电线缆、主控制器、通信模块及其他零部件，市场参与者主要包括华为、中兴、英可瑞、盛弘股份、通合科技、深圳英飞源技术有限公司、深圳市永联科技股份有限公司等企业。
其中，充电模块主要应用于直流充电设备，是直流充电设备的核心部件。而功率器件又是充电模块的关键器件，作用是利用驱动芯片管控整流、稳压、开关、变频等一系列操作，帮助电流安全地从充电桩端流向电池端。
新能源汽车充换电设备设施产业链中游以充电桩及充电桩为主，主要包括交流充电桩、直流充电桩及无线充电桩。其中，直流充电桩的痛点技术近年来被不断突破，新技术层出不穷，出货数量突增，投资热度持续攀升。下游充电站运营645.0单位：千 根、万个商为主，部分充电桩元器件生产商和充电桩设备制造商也参与到下游运营。综上所述，当前充电桩的产业价值主要在功率器件、半导体IC、充电模块等上游领域
作为新能源汽车行业的配套产业，充电桩行业将直接受益于新能源汽车行业的发展。完整的充电桩主要包括充电系统、监控系统、计量计费系统等，其输入端与交流电网直接连接，输出端装有充电插头用于为新能源汽车充电。随着新能源汽车的快速发展，充电设备作为新能源汽车基础设施建设的重要组成部分，越来越受到包括中国大陆在内的多个国家和地区的重视，市场规模预计将实现快速增长。
总体上看，直流充电桩的单价费用在充电桩市场总量中的比重较大，因此充电桩市场规模的增量价值主要体现在大功率直流充电桩的增量上，然而直流充电桩的市场空间与新能源汽车保有量又呈正相关关系。自2020 年10 月国务院办公厅颁布《新能源汽车产业发展规划（2021-2035 年）》以来，中央及地方各级政府鼓励新能源汽车产业发展的政策密集出台，新能源汽车保有量迎来快速增长。
根据公安部数据显示，中国大陆新能源汽车保有量从2018 年末的261.0万辆增加至 2022 年末的 1310.0 万辆EMC易倍，年均复合增长率达到49.7%。随着新能源汽车渗透率的提高，叠加旧款的新能源汽车加速淘汰，沙利文预计未来新能源汽车保有量增速将有所放缓，因此预计至 2027 年，中国大陆新能源汽车保有量将达到 7395.0 万辆。
在直流充电桩保有量方面，目前中国直流充电桩以公共直流充电桩为主，公共直流充电桩保有量是直流充电桩保有量的主要来源。根据充电联盟公布数据计算显示，中国大陆新能源汽车车桩比从 2018 年末 3.4 波动下降至2022年末的2.5，年均复合增长率为-7.0%。沙利文认为，至 2027 年末，车桩比将下降至2：1，结合新能源汽车保有量预测数据，预计至 2027 年，中国大陆充电桩保有量将达到 3,697.5 万台。
在公共充电桩保有量占充电桩保有总量的比例方面，2018 年至2022年，中国大陆公共充电桩保有量占充电桩保有总量的比例呈现波动变化的趋势。2022年末，中国大陆公共充电桩保有量占充电桩保有总量的比例为34.5%，按照40%的占比估计，预计至 2027 年，中国大陆公共充电桩保有量将达到1,479.0万台。
在公共直流充电桩占公共充电桩的比例方面，2022 年末中国大陆公共直流充电桩占公共充电桩的比例为 42.3%，随着新能源汽车快速充电需求的增加与充电设备技术的发展，2027 年直流充电桩未来占比有望提高至45%。若按2022年末的占比进行中性估计，预计至 2027 年，中国大陆公共直流充电桩保有量将达到 665.6 万台。
在充电桩价格方面，不同功率、类型的充电桩价格相差较大。2022年，直流充电桩价格为 35,000 元至 44,000 元的区间，交流充电桩（单枪）价格为1,200 元至 2,000 元之间。若取充电桩价格的中位数为测算依据，则直流充电桩单价为 39,500.0 元，交流充电桩（单枪）单价为 1,600.0 元。
根据沙利文测算，中国充电桩市场在 2027 年预计市场规模为人民币3,114.0亿元，2023 至 2027 年年均复合增长率为 46.44%；其中，直流充电桩市场在2027 年市场规模将达人民币 2,629.0 亿元，2023 至 2027 年年均复合增长率为47.1%。
在应用场景方面，充电桩一般可分为公共桩，如公共建筑、公共楼宇、商场、公共停车场；专用桩，如品牌商专用充电站、大型电动汽车充电站等；私人桩，如居民小区停车场、私人花园等。不同应用场景通常适用于符合自身技术特点的充电桩类型。3 月 16 日，中国消费者协会发布了《新能源电动汽车消费与公共充电桩使用情况调查报告》（以下简称《报告》）。本次调查采用线上调查和现场调查两种方式收集问卷，共收集有效问卷 13425 份，广泛覆盖各省、自治区和直辖市。报告显示，消费者对快充的需求显著高于慢充。
公共充电桩是投资力度最大的应用场景，充电桩类型从过去的交流慢充逐渐转变为直流快充为主，交流慢充为辅的局面。过去，在公共充电桩运营扩张初期，直流快充技术尚未成熟，技术相对成熟的交流慢充桩价格低廉，无须对电网进行改造，可快速放量从而抢夺市占率，成为充电桩运营商偏爱类型。当前，新能源汽车发展已经进入新阶段，消费用户的需求已经转向了快充补能。与交流充电相比，直流充电一般具有功率高、充电快的特点，技术和设备与交流充电相比更为复杂，直流充电桩的制造成本和安装成本也较高，更适用于对充电速率要求较高的应用场景，如公交、出租车、物流车、重卡等运营车辆的集中场所，以及充电站、高速公路服务区等公共服务场所。因此，公共充电桩运营商必须以直流快充建设为第一选择，才能保证自身市场份额，最终，公共充电桩场景将会被直流快充所主导。
私人充电桩是最为常见EMC易倍、广泛的应用场景，充电桩类型仍以交流慢充为主导。原因主要为 1）与直流充电相比，交流充电受车载 OBC 功率限制，一般功率小、充电慢，对电网改造要求低，结构较为简单，技术门槛相对较低，易于安装且成本较低，适用于居民社区、公共停车场、购物中心等应用场景。2）车企售车通常附带家用充电桩（交流）安装服务或附送便携充电枪。便携充电枪指使用随车附带的便携充电线连接普通家用插座充电，有插座就能充电，充电速度比较慢。家用充电桩充电，需要在家门前安装一个充电桩，安装充电桩只需要与物业沟通，看其小区的规定是否允许安装充电桩，小区物业同意后，经过消防局和人防办的同意，再找供电部门勘察现场，都没问题就可以安装，无须专门改造电网，对私人家庭使用较为友好。
专用充电桩是数量最少、使用体验最佳的应用场景，充电桩类型基本以直流快充、超充为主。专用充电桩通常由车企出资建立，车企对车桩认知理解程度极高，技术一致性最佳，通常能为用户带来极佳的充电体验。
新能源汽车充电桩属于“新基建”，为中国政府认定的重点投资和建设方向，行业发展受政府支持。近五年来，为推动新能源汽车产业健康发展，充电基础设施的推广建设至关重要，中国政府从充电桩建设规划和相关标准规范等层面制定了多项针对性政策。随着中国新能源汽车产业的健康发展，为进一步减轻车桩矛盾，预计中国政府在充电桩建设规划和相关标准规范等领域会投入更多支持
1）新充电国标的制定是驱动行业发展的重要影响因素之一。直流超充桩是未来中国充电桩行业产值跃升的主要推手，然而当前各家品牌超充桩标准仍不统一，制约了下游产业的适配和运营。2022 年 4 月工信部组织全国汽标委开展GB/T20234.3《电动汽车传导充电用连接装置第 3 部分：直流充电接口》推荐性国家标准的修订，并且已形成征求意见稿，征求意见稿将充电额定电压提升至1500V，电流在主动冷却下最高提升至 800A，将超充纳入标准范围内。该标准修改了现行充电国标 GB/T18487.1-2015 中电压最高 950V，电流最高250A，对应最高充电功率约 250KW 的限制，并对超充提出明确要求。随着更多相关标准的落地推行，届时将进一步推进大功率超充行业的发展。
2）海外需求持续走高驱动全球产业发展，中国充电桩有望走出国门。随着海外环保意识日渐增强，新能源汽车市场迎来爆发，作为配套产业，海外充电桩市场需求高增。相比海外充电桩生产成本高、产品迭代缓慢，中国产充电桩有望凭借核心自主技术优势和性价比优势，享受出海红利供需双侧共振。虽然短期看，中国充电桩企业受海外（主要为美国、欧洲）本土化制造要求，无法直接出口或代工，然而长期来看，中国充电桩企业仍有提供代工、海外投资建厂的机会，凭借技术和成本优势，赢取市场放量红利。
3）国内充电技术跃进引爆电动汽车产业发展，将驱动直流充电桩需求大幅放量。作为新能源汽车行业的配套产业，充电桩行业将直接受益于新能源汽车行业的发展。目前，里程焦虑仍是燃油车用户转向电动车用户的主要障碍。未来，应新能源汽车续航里程提升和快速充电的要求，为解决新能源汽车的大规模应用所面临的充电难、充电慢问题，大功率直流充电桩已成为刚性需求，将促进如功率器件硅基 MOSFET、IGBT，甚至碳化硅、氮化镓等第三代半导体材料的优化应用和液冷技术的普及，功率器件硬件及解决方案的不断进步，充电模块的不断改进，充电桩的充电速度也会不断提升，带动新能源汽车的渗透率进一步提升，最终反向驱动充电桩行业大放量。
随着电池端技术突破，平均新能源汽车续航里程基本达到400km，足以满足日常省内出行需要。在实现了高续航里程之后，补能效率的提升将成为新能源汽车行业后续需要重点解决的问题。目前，充电桩主要有二类解决方案，一是以特斯拉为代表的大电流快充方案，二是以保时捷等为代表的高压快充方案。功率为电流和电压的乘积，因此提高充电功率可以通过提高充电电流和提升充电电压予以实现。未来，充电设备功率器件的发展以及新能源汽车电压平台的提高，将会带动大电流、高电压的大功率快充需求，从而推动高压大功率充电设备需求的增加。
就拿特斯拉来说，它的 V3 超充桩在最大电流下的峰值电流达到了600A以上，这就意味着它需要更粗的线缆和更高效的散热。当电流恒定时，提高充电电压可以使充电功率增加，而不会使充电时的放热明显增加。当充电功率一定时，提高充电电压能够大大降低充电电流，减少充电时的热释放，所以提高充电电压是很多新能源汽车厂商的选择。大功率直流超充与交流慢充、普通直流快充相比，具有更高的补能效率，每百公里 2-4 分钟的充电速度可以迅速满足消费者的日常生活需求，是未来的重要发展方向。
随着直流桩进一步渗透，在迈向高功率充电方向发展的同时，散热问题的解决成为关键。目前，充电桩的散热方式出现了新的液冷散热技术。虽然由于传统的风冷散热具有较低的成本和成熟的供应链，仍然是市场的主流选择EMC易倍。然而，在大型公共快充的应用场景中，充电桩长期暴露在户外，充电模块极易出现故障。为了解决这一问题，业界主流厂商开始转向液冷新技术。与风冷相比，液冷式散热方式具有噪声低、防护能力强等优势，但目前成本较高，适用于对噪音和防护性要求较高的场景。伴随着充电功率要求不断提升的大趋势，液冷散热的优势将日趋凸显，随着技术进一步发展，液冷散热模式预计成为行业发展趋势
充电模块是充电桩中最核心的部件。以常见功率 120KW左右的直流充电桩为例，充电桩由充电模块、配电滤波设备、监控计费设备、电池维护设备等组成，各部分成本占比分别为 50%、15%、10%、10%。
直流充电模块内部结构复杂，需要利用多种电子电气技术整合超过2500个电子元器件，同时客户验证要求高、黏性大，因此在供给及需求端均有较高壁垒，为满足新能源汽车快速补能的需求，我国直流充电桩的功率不断提高，根据工信部装备工业发展中心发布的《中国汽车产业发展年报（2021）》中的数据显示，中国大陆直流充电桩平均功率从 2016 年的 70KW 提升至2020 年的131KW，CAGR 为 16.96%。按照 7.2%的年均复合增长率估计，预计在2027 年中国大陆公共直流充电桩平均功率将达到 200.00KW。原材料成本是充电模块产品成本中的重要组成部分。未来，随着直流充电桩进一步放量，优质、高效、耐压的汽车半导体的提供成为行业发展趋势。
（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）
声明：本文由入驻搜狐公众平台的作者撰写，除搜狐官方账号外，观点仅代表作者本人，不代表搜狐立场。
