2021年中國(guó)新能源汽車充電模塊市場(chǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)淺析

10月26日，國(guó)務(wù)院發(fā)布《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》，文件表示，大力推廣新能源汽車，逐步降低傳統(tǒng)燃油汽車在新車產(chǎn)銷和汽車保有量中的占比。到2030年，當(dāng)年新增新能源、清潔能源動(dòng)力的交通工具比例達(dá)到40%左右。新能源汽車作為運(yùn)輸工具低碳轉(zhuǎn)型的重要推動(dòng)力，將進(jìn)入快速發(fā)展期。無疑，與之相匹配的公共基礎(chǔ)配套設(shè)施充電樁也將隨之迎來廣闊的市場(chǎng)前景。

我們知道，充電樁行業(yè)發(fā)展主要方向是圍繞著大功率直流充電進(jìn)行，其中基礎(chǔ)設(shè)施核心是直流快充充電樁。常見的直流充電樁核心部件模塊包括充電模塊、控制模塊、電源模塊等，而充電模塊是充電樁之心，也是構(gòu)建高功率充電基礎(chǔ)設(shè)施的核心部分。本文旨在淺要分析目前充電模塊產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)。

充電模塊的市場(chǎng)現(xiàn)狀

作為大功率電源應(yīng)用，充電模塊的主要器件有半導(dǎo)體功率器件、磁性元件、電容等。但今年以來，受下游應(yīng)用需求旺盛，器件產(chǎn)能受限等因素影響，芯片材料成本持續(xù)上漲，以MOS管為主要器件的充電模塊的利潤(rùn)空間被嚴(yán)重壓縮、減少。隨著單位利潤(rùn)率的不斷下降，充電模塊企業(yè)規(guī)模化效應(yīng)將越來越重要，產(chǎn)能必將進(jìn)一步集中，處于行業(yè)供貨量主流領(lǐng)先的企業(yè)，將會(huì)更加主導(dǎo)全行業(yè)的發(fā)展。

根據(jù)中國(guó)充電聯(lián)盟最新數(shù)據(jù)，截至2021年9月公共類充電樁104.4萬臺(tái)，其中直流充電樁42.8萬臺(tái)、交流充電樁61.6萬臺(tái)。2021年1-9月，充電基礎(chǔ)設(shè)施增量為54.2萬臺(tái);截止9月，全國(guó)充電基礎(chǔ)設(shè)施累計(jì)數(shù)量為222.3萬臺(tái)，同比增加56.8%。相較于2020年全年，公共充電樁保有量80.7萬臺(tái)，充電樁總量168.1萬臺(tái)，充電基礎(chǔ)設(shè)施增量46.2萬臺(tái)，同比增長(zhǎng)率12.4%;2021年前9個(gè)月的充電樁增量已大大超過2020年全年的水平，這顯示全國(guó)充電樁行業(yè)的建設(shè)規(guī)模正持續(xù)擴(kuò)大和快速成長(zhǎng)。

從以上表格看到，2021年1-9月公共直流充電樁同比增加11.9萬臺(tái)，前9個(gè)月公共直流充電樁和公共交流充電樁增長(zhǎng)量相當(dāng)，相對(duì)于2020年公共直流充電樁的增長(zhǎng)量和在公共充電樁增長(zhǎng)總量中占比均有明顯提升，而公共交流樁增長(zhǎng)量則大幅降低，因此公共充電樁建設(shè)越來越重視直流充電樁的需求，隨著新能源汽車總量快速增加，包含私人車主在內(nèi)的對(duì)公共場(chǎng)景快速充電的需求正不斷強(qiáng)化。預(yù)計(jì)公共直流充電樁在公共充電樁總量中的占比將進(jìn)一步提升。

但現(xiàn)實(shí)是直流充電樁總體數(shù)量相對(duì)于蓬勃發(fā)展的新能源汽車數(shù)量明顯不足。實(shí)際上車樁比相較于去年還拉高了，數(shù)據(jù)顯示，新能源汽車保有量從2020年底的492萬輛快速上升至2021年9月的678萬輛，但充電樁增長(zhǎng)速度相比新能源汽車的銷量增速有所放緩，車樁比由2020年的2.94:1拉開至2021年9月底的3.05:1。

目前充電樁總量中公共樁占比尚不到一半，直流充電樁在公共充電樁總量中占比又不到一半，到2021年9月底新能源汽車保有量與公共樁保有量比例達(dá)到6.49:1，也就是說超過6輛新能源汽車共享一臺(tái)公用充電樁，超過12輛車公用一臺(tái)直流充電樁，車樁比不協(xié)同，正是國(guó)慶長(zhǎng)假出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間等待充電窘境的重要原因之一。可以預(yù)見，以充電模塊為核心器件的大功率直流充電樁增長(zhǎng)潛力巨大。

近年來，與充電設(shè)施行業(yè)同步增長(zhǎng)的充電模塊市場(chǎng)經(jīng)過激烈競(jìng)爭(zhēng)，目前主要的充電模塊供應(yīng)商已屈指可數(shù)，總數(shù)維持在十家以內(nèi)，市場(chǎng)占有率及出貨量越來越向優(yōu)勢(shì)企業(yè)集中化。2020年數(shù)據(jù)顯示，模塊龍頭企業(yè)英飛源市場(chǎng)占有率34.9%，多年保持出貨量行業(yè)第一地位，其領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手呈現(xiàn)逐年拉大趨勢(shì)，其市場(chǎng)占有率和技術(shù)迭代等綜合實(shí)力亦不斷增強(qiáng)。

與此同時(shí)，根據(jù)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》，2025年新能源汽車銷量占比20%，2030年達(dá)到30%，新能源車保有量將在2025年達(dá)到1600萬輛，2030年達(dá)到5200萬輛。同時(shí)根據(jù)充電樁行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)未來的預(yù)測(cè)，按照車樁比維持在3~3.5：1 的水平，預(yù)測(cè)2020年充電樁保有量將達(dá)到175萬臺(tái)，2025年充電樁保有量將達(dá)到480萬臺(tái)，2030年充電樁保有量將達(dá)到1500萬臺(tái)。

基于上述對(duì)于直流充電樁建設(shè)增量的預(yù)測(cè)，并綜合考慮充電樁功率提升以及生產(chǎn)成本長(zhǎng)期下降的趨勢(shì)，預(yù)計(jì)2021~2030年預(yù)計(jì)直流樁產(chǎn)值總額超過6000億元，對(duì)應(yīng)的充電模塊產(chǎn)值總額在未來十年間可望超過3000億元的規(guī)模。而對(duì)于充電模塊廠商而言發(fā)展才剛剛開始。

充電模塊產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)

充電模塊又稱功率模塊，是整個(gè)充電樁行業(yè)、唯一具有技術(shù)門檻的核心產(chǎn)品。目前，同尺寸的充電模塊的功率密度逐漸升級(jí)，是行業(yè)廣泛共識(shí)。由原來的10kW、15kW逐步增加到20kW、30kW、40kW，甚至更大功率。目前英飛源，永聯(lián)，優(yōu)優(yōu)綠能、電王快充等企業(yè)均已批量生產(chǎn)使用40kW充電模塊。

隨著超級(jí)快充時(shí)代的到來，充電模塊的容量升級(jí)、可靠性以及安全性面臨著更高的要求。市面上中高壓的功率器件產(chǎn)品也逐漸推向更新更多的需求與應(yīng)用，以滿足充電模塊的廣泛普及。值得一提的是，國(guó)網(wǎng)三統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的充電模塊，統(tǒng)一模塊外形尺寸、統(tǒng)一模塊安裝接口、統(tǒng)一模塊通訊協(xié)議，為充電樁系統(tǒng)集成商及充電運(yùn)營(yíng)企業(yè)提供了更好的選擇，國(guó)網(wǎng)三統(tǒng)一型充電模塊仍是當(dāng)下各企業(yè)的主流產(chǎn)品。相信隨著行業(yè)快速發(fā)展，充電模塊進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化，預(yù)計(jì)會(huì)成為未來趨勢(shì)。

充電模塊的另一個(gè)技術(shù)演進(jìn)路徑是，模塊散熱方式的改變。充電模塊主要散熱方式為風(fēng)冷散熱，但充電樁都是野外環(huán)境使用，隨著使用過程中經(jīng)常會(huì)因?yàn)榄h(huán)境的惡劣導(dǎo)致充電模塊的故障率特別高，風(fēng)冷散熱雖然經(jīng)濟(jì)性較好，但在抗擊長(zhǎng)時(shí)間高熱運(yùn)轉(zhuǎn)下的散熱功能相對(duì)較差，因此模塊產(chǎn)品不斷改進(jìn)散熱方式，從風(fēng)冷發(fā)展到隔離風(fēng)道散熱，風(fēng)道優(yōu)化設(shè)計(jì)后，風(fēng)只吹發(fā)熱元器件，不發(fā)熱或發(fā)熱量小的器件位于PCB和機(jī)殼之間，并被擋風(fēng)條保護(hù)，從而免于粉塵污染和腐蝕，同時(shí)所有半導(dǎo)體功率器件均密閉安裝在專利設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)組件中，從而大大減少故障率，提高可靠性和使用壽命。

此外，全隔離防護(hù)技術(shù)下的液冷充電模塊，采用全封閉模式，散熱性能更好，具有更高防護(hù)性，效率和使用壽命，但由于其費(fèi)用成本較高，短時(shí)間難以成為市場(chǎng)應(yīng)用的主要產(chǎn)品，部分廠家有典型應(yīng)用和新品推出，比如英飛源，英可瑞等。

值得注意的是，隨著電價(jià)改革的深入發(fā)展，儲(chǔ)能行業(yè)被強(qiáng)力驅(qū)動(dòng)，電網(wǎng)與光儲(chǔ)充互動(dòng)融合發(fā)展成為充電樁行業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)方向。作為電網(wǎng)與車，樁互動(dòng)的轉(zhuǎn)換中心，雙向充電技術(shù)越來越受到重視，V2G雙向充電技術(shù)和儲(chǔ)能充電解決方案或?qū)⒊蔀槟K廠商的重要著力點(diǎn)。主要模塊廠商英飛源，優(yōu)優(yōu)綠能等均有相關(guān)產(chǎn)品推出。

目前充電樁上下游產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)更多注意力放在如何將模塊做到穩(wěn)定、安全，高效的問題上。目前對(duì)于充電模塊相關(guān)核心技術(shù)而言，各個(gè)企業(yè)之間的技術(shù)水平稍有差距，但是總體上差距不大。智能高效，易維護(hù)，安全可靠，操作性強(qiáng)的充電樁設(shè)備正是目前充電基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)發(fā)展的基石和原動(dòng)力。未來幾年，充電模塊將逐步滿足車主的安全需求，同時(shí)采用大功率、高效、便捷可靠的新技術(shù)成為主要方向。

總結(jié)

隨著我國(guó)“碳達(dá)峰和碳中和”發(fā)展目標(biāo)的提出，新能源汽車的發(fā)展進(jìn)程將進(jìn)一步加速，充電基礎(chǔ)設(shè)施如何迎接新挑戰(zhàn)、把握新機(jī)遇將成為新主題。接下來，充電基礎(chǔ)設(shè)施加速充電樁與通信技術(shù)、智能電網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)有機(jī)融合。充電模塊作為充電樁的重要一環(huán)，在其深入發(fā)展中，也必將助力充電樁行業(yè)的蓬勃發(fā)展。