技术升级叠加汽车下乡充电桩布局再提速

王东岳

中汽协数据显示，2023年，中国累计销售新能源汽车949.5万辆，同比增长37.9%，渗透率达31.6%。在国家和地方政策的大力支持下，过去十年，中国新能源汽车销量实现了高速增长，累计销售新能源汽车超过2000万辆，稳居全球第一。

随着新能源汽车渗透率的逐年提升，充电桩规模也随之扩大，截至2023年年末，国内充电桩保有量超过860万个，车桩比接近2.5。

近段时间以来，新能源车企新车型集中上市，展现出一批全新的新能源技术应用。其中，为缓解补能焦虑，800V高压充电已逐渐成为中高端车型标配，带来充电设施升级改造需求。

同时，政策层面上，国家能源局组织开展“充电基础设施建设应用示范县和示范乡镇”申报工作，提出力争到2025年底，实现充电站“县县全覆盖”、充电桩“乡乡全覆盖”，推动落实新能源汽车充电基础设施建设发展，乡村充电设施建设迎来发展新阶段。

按照此前规划，到2025年，国内将实现新能源车桩比达到2：1；到2030年，车桩比实现1：1，新能源充电桩仍面临广阔发展空间。

电动汽车用电端的技术升级正对充电桩提出新的需求。

此前，中汽协在消费者调查中发现，“电池续航能力”依旧是用户在“购买新能源车时最关心的问题”，关心续航的人数占比达到31.8%，里程焦虑依旧是推广电动汽车最大的障碍之一。根据调查，消费者对新能源汽车的里程焦虑既包括续航焦虑，也包括补能焦虑。

从近期车企发布的新款车型看，中高端车型已经普遍可以实现单车600km之上的续航里程，锂电池的性能提升使电车在续航能力上的焦虑得到缓解。因而，电动车补能速度正在成为新的消费痛点。

根据中国充电联盟发布的数据，截至2023年年末，国内充电桩保有量约为859.6万台，同比增长30.6%。截至2023年年末，中国新能源车保有量2041万辆，充电桩保有量859.6万台，车桩比为2.37。

但从统计数据来看，目前，大部分电动车的充电倍率仍在1C-2C，充电时长相对较长。所谓2C充电是指电池在1/2个小时（30分钟）内充满；与之对应的4C充电即指在1/4个小时，也就是15分钟内充满。要实现4C快充本质上就要求提升充电的功率，其解决途径通常有两种，分别是增大充电电流以及提高充电电压。

根据国家推荐标准《电动汽车传导充电系统》，直流充电输出电流范围优先选择80A-250A。同时，受限于硅基IGBT功率器件的耐压能力，目前市面上的大多数电动车搭载400V电压平台。

因此，在400V电压平台下，电动车的峰值（充电电流为250A时）充电功率约为100KW，充电10分钟大约可以补充16.7kWh的电量，对应续航约100km。以600km的续航里程计算，在峰值情况下电池包充满仍需耗费1个小时。

由于电气系统设计的限制，电流在超过500A以后很难再继续提升。因此，想要继续突破200KW级快充的限制，更经济的解决方式就是提高电压。而从最近一段时间推出的新车型来看，800V电压平台正逐渐成为中高端车型的标配。例如，蔚来最近推出的ET9采用的是900V 高压架构，整车最高电压925V，充电峰值功率可达600kW，可实现充电10分钟续航510km；极氪007四驱版在800V架构下，最大输出功率可达到475kW，充电10分钟增加续航410km。小鹏X9也同样采用800V高压SiC碳化硅平台+3C电芯，充电10分钟续航最多可增加300km；此外，问界M9的纯电版车型支持800V快充，最大输出功率可达390kW，充电10分钟续航增加300km。

在800V级的高电压平台下，当电流为500A时充电功率将提升至400kW，实现充电5分钟续航200-300km；100KWh电池包15分钟即可将电量从10%充至80%，大幅减少充电所需时间。同时，在800V高压架构下，新能源汽车的热损耗也将降低、车内空间布局得到优化，减轻的整车重量又可以带来续航里程的进一步提升。

NE研究院整理的数据显示，2023年，搭载800V的新能源车型渗透率仅为2%左右。

招商证券认为，快充正在成为消费者购车考虑的重要因素，800V平台下3C、4C 快充可能较快成为中高端车标配。招商证券预计，2024年，800V汽车渗透率有望达到7%，汽车销售数量超过80万辆；2025年，800V汽车渗透率将达到15%，销售数量突破206万辆。

同时，800V级别汽车的价格正从2019年的上百万元逐步下探至20万元级别。例如，最近推出的搭载800V汽车中，上汽智己LS6的定价为22.99万元起、华为與奇瑞合作的智界S7定价为24.98万元起。NE研究院认为，随着800V车型价格的不断下探，预计2025年开始进入15万-20万元区间，800V车型渗透率有望快速提升。

随着动力电池技术和充电技术的不断发展，大功率充电桩也将逐渐进入市场成为主流应用，催生替换需求。中信证券预计，到2027年，全国新增直流充电桩137万台，对应市场空间约868亿元，2022-2027年CAGR约45%；其中，随着新增直流桩功率的逐渐提升，预计到2027年250KW以上功率的新增直流桩占比达34%。

中银证券预计，2023-2025年，充电桩年销量将分别增长至350万、451万和573万台，同比增速保持25%以上，快于新能源汽车增速，市场空间广阔。

随着800V高压快充车型的放量，充电桩需要从功率、散热和安全三个维度进行技术升级。其中，功率器件升级以及由此产生的散热等安全问题，是保障安全使用的重中之重。

根据中银证券研究报告，充电模块是充电桩的核心部件，在直流充电桩的成本构成中，充电模块的占比达到41%，其次为充电器（线）占比21%。充电模块中，又以功率器件占比最高，功率器件的作用主要是用来实现电能转换和电路控制。

中银证券表示，由于电机控制器会在直流母线电压基础上产生电压浮动，当直流母线电压提升到800V，对应的功率器件耐压水平需提高至1200V左右。目前，主流的硅（Si）基IGBT耐压等级在600-750V。因此，在800V电压平台下，原来400V平台的硅基IGBT将不再适用高电压路线。

随着大功率充电桩渗透率提升，替换大功率器件成为必然。而相比硅（Si）基IGBT，碳化硅（Sic）MOSFET 具有高耐压、低导通电阻、耐高频和耐高温的特性，可以有效提高电机的转换效率和动力输出，保证电机的高效稳定运行，正成为大功率充电的核心器件。

同时，根据焦耳定律，当电流每提升1倍，发热量便会增大4倍。因此，采用大电流快充会带来较多的发热，也对散热提出了较高要求，需要更高效的散热机制。根据西部证券研究报告，目前，液冷技术正快速成为大功率充电桩的主流散热解决方案。与传统直流充电枪相比，液冷枪线可以通过循环冷却液将热量快速导出，从而使枪线可以承受较高电流。

数据显示，普通直流充电枪最大承受电压为1000V，最大承受电流为250A，即最大输出功率250KW；相比之下，大功率液冷充电枪最大承受电压1000V，最大承受电流为800A，即最大输出功率达800KW。

中信证券认为，充电桩更新升级将拉动相关配套零部件的迭代需求以及价值量提升，打开远期成长空间。根据中信证券预计，到2027年，充电模块市场空间将达347亿元，年化复合增长率超过40%，其中功率器件市场空间有望达104亿元。

2023年，《中共中央国务院关于做好2023年全面推进乡村振兴重点工作的意见》指出，鼓励有条件的地区开展新能源汽车和绿色智能家电下乡，新能源汽车乡村推广正式提上议程。

工信部数据显示，截至2022年年末，中国农村地区新能源汽车销量约占农村地区汽车总销量的4%，远低于行业总体25.6%的水平，蕴含着巨大消费潜力。

但作为电动汽车充换电服务的基础设施，充电基础设施建设不足成为制约农村地区新能源汽车消费潜力释放的痛点、堵点。尤其在公共领域充电领域，充电桩结构近几年呈现明显变化，凸显充电桩供需矛盾。

根据中国充电联盟公布的数据，在充电桩保有量中，私人充电桩从2016年的6万台增长至2023年的587万台，在整体充电桩中的占比从2016年的约29.8%增加至2023年的68.29%；公共充电桩保有量从2016年的14.1万台增长至2023年的272.6台，在充电桩中的占比从2016年的70.2%降低至2023年的31.71%，车桩比为7.49；其中，具备公共快充性能的直流桩保有量仅为120.3万台，车桩比为16.97，远低于计划水平。

2023年5月，国家发改委发布了《关于加快推进充电基础设施建设 更好支持新能源汽车下乡和乡村振兴的实施意见》（下称“《实施意见》”）。《实施意见》聚焦制约新能源汽车下乡的瓶颈问题，在创新农村地区充电基础设施建设运营维护模式、支持农村地区购买使用新能源汽车、强化农村地区新能源汽车宣传服务管理等三个方面，提出了11项具体举措，通过适度超前建设充电基础设施、优化新能源汽车购买使用环境，着力推动新能源汽车下乡，不断释放农村地区消费潜力。

近日，国家能源局发布《关于组织开展“充电基础设施建设应用示范县和示范乡镇”申报工作的通知》（下称“通知”）。根据《通知》，本次申报以扩大农村地区充电基础设施网络为目标，加快构建满足不同地区、不同类型、不同场景充电需求的服务网络，促进新能源汽车下乡。

其中，在推进集中式公共充电场站建设环节，《通知》提出，要結合公共充电网络规划，优先在企事业单位、商业建筑、交通枢纽（站）、高速公路、国省道公路沿线服务区（站）及出入口附近等场所配置公共充电设施，并向易地搬迁集中安置区、乡村物流基地、乡村旅游重点村等延伸。

同时，在新建居住区，《通知》提出应落实停车位100%建设充电设施或预留建设安装条件的要求，具备条件的存量居住区要配建一定比例的公共充电车位；因地制宜提高公务用车中新能源汽车使用比例；鼓励具备条件的县乡党政机关、学校、医院等单位加快内部停车场充电设施建设并对公众开放等一系列措施，力争到2025年年底实现充电站“县县全覆盖”、充电桩“乡乡全覆盖”，推动落实新能源汽车充电基础设施建设发展。