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资料来源:根据公开资料整理
图1 我国电动汽车充电桩发展历程
直到2014年,充电基础设施行业迎来双重利好,行业发展出现明显增速。5月,国家电网公司发布《关于做好电动汽车充换电设施用电报装服务工作的意见》明确,支持社会资本参与慢充、快充等各类电动汽车充换电设施市场。11月,财政部等四部门联合发布《关于新能源汽车充电设施建设奖励的通知》表示,中央财政拟安排资金对新能源汽车推广城市或城市群给予充电设施建设奖励。两项重要文件,从财政、资金、并网等方面多措并举,为电动汽车充电基础设施市场发展注入活力。
2015年,充电基础设施行业又得到两项重要的政策支持。10月,国务院办公厅发布《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》明确,力争到2020年基本建成适度超前、车桩相随、智能高效的充电基础设施体系,满足超过500万辆电动汽车的充电需求,为行业发展锚定方向。同月,国家发展改革委、国家能源局等四部门联合发布《电动汽车充电基础设施发展指南(2015—2020)》表示,为满足500万辆新能源汽车充电需求,到2020年将建成充电桩480万个,为行业发展再次确立方向。
“十三五”期间,得益于我国对新能源汽车产业发展的大力推动,电动汽车销售量实现快速增长,市场规模明显扩大,对充电设施行业发展形成明显拉动。同时,政府补贴从“新能源汽车补贴”到“充电设施建设补贴”,再向“充电设施建设补贴+充电设施运营补贴”的补贴对象转变,也为充电设施行业的发展提供了有力支撑,驱动行业整体进入快速发展阶段。尤其是在2020年,“新能源汽车充电桩”被政府工作报告正式列入“新型基础设施建设”七大领域之一,标志着充电基础设施从电动汽车的配套设施上升为我国经济社会发展的新型基础设施,行业发展迎来重要机遇期。
“十四五”以来,伴随“双碳”工作不断深化,国务院及相关部门相继推动一系列支持充电基础设施行业发展的政策扎实落地,引导行业发展持续加速。
2022年1月21日,国家发展改革委、国家能源局等十部门联合印发《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》明确,到“十四五”末,我国形成适度超前、布局均衡、智能高效的充电基础设施体系,能够满足超过2000万辆电动汽车充电需求。同年8月,国务院常务会议明确,大力推进充电桩建设,纳入政策性开发性金融工具支持范围。2023年4月28日,中央政治局会议首次提及将充电桩发展纳入新能源基础设施序列,展现了国家对推动充电基础设施发展的决心。
2023年5月5日,国家发展改革委、国家能源局联合发布《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》明确,加大充电网络建设运营支持力度,到2030年前,对实行两部制电价的集中式充换电设施用电免收需量(容量)电费,进一步刺激充电桩运营商的积极性,吸引更多社会资本。
(二)我国已形成世界上数量最多、服务范围最广、品种类型最全的充电基础设施体系
历经十余年的发展,我国充电基础设施建设从“十三五”初期的几十万台增长到700余万台,如今已形成世界上数量最多、服务范围最广、品种类型最全的充电基础设施体系。
1.充电设施种类日趋丰富
按照技术路线的不同,我国电动汽车充电基础设施主要可分为充电和换电两种模式。
表1 主流充电模式对比
充电模式,是目前更为主流的补能方式,根据充电技术的不同,主要可分为交流充电、直流充电、无线充电三种类型。其中,交流充电和直流充电的技术相对成熟,均已进入市场化阶段;无线充电主要包含电磁感应式、无线电波式、磁场共振式三种模式,受技术规范和商业模式限制,目前均处于探索应用阶段,还需推动技术进一步成熟、成本持续下降,才有可能实现大规模应用。
换电模式是指通过集中型充电站对电池进行集中存储、集中充电、统一配送,并在电池配送站内通过直接为电动汽车更换电池包的方式进行补电,一般可分为乘用车换电站和商用车换电站两种类型。得益于明显缩短的补能时间和更高的补能效率,近年来,其市场份额正在实现快速提升。
从参与主体来看,换电模式的市场主体主要可以分为四类。第一类是新能源汽车厂商,代表企业为蔚来、吉利集团;第二类是动力电池厂商,代表企业为宁德时代;第三类是能源供应商,代表企业为国家电网和南方电网;第四类是第三方换电运营商,代表企业为协鑫能科、奥动新能源。
当前,换电模式实现商业化大规模应用的关键在于电池的标准化和共享换电。由于不同品牌的动力电池在设计、材料、用途等方面存在差异,导致电池在功率、插口等方面未能统一,成为换电模式实现大规模应用的最大阻碍。
2.我国公共充电设施主要集中在经济较发达地区
从分布地区来看,我国充电设施建设区域集中度较高,主要分布在经济较发达地区。
尤其是公共充电设施,分布不均衡现象更为明显。数据显示,截至2022年底,广东、浙江、江苏、上海、湖北、北京、山东、安徽、河南、福建等公共充电桩累计保有量居全国前十,其合计占全国比例高达71.3%。
出现这种情况,有多重原因。首先,在充电基础设施行业发展中,部分企业为了获得更多补贴,单纯“为了建桩而建桩”,只追求充电桩数量的增长,而不在意建设的位置,有些充电站甚至选在了地图上无法标记明确路线的角落;同时,部分运营商会为了节省成本在选择充电桩类型时以慢充交流桩为主,导致这些充电桩在当前市场上的竞争力较弱,单桩利用率较低甚至沦为“僵尸桩”。
其次,部分城市的公共充电桩布局与居民的出行半径、出行需求联系过于紧密,导致充电桩在商业更发达、人口更密集的区域高度聚集,而在高速公路或非城市中心区的建设情况难以满足需求,造成地区性结构失衡。高速公路充电桩的这一结构性不均衡现象尤其明显。据交通运输部数据,截至今年6月底,全国已有5931个高速公路服务区覆盖充电设施,占高速公路服务区总数的89.48%;累计建成充电桩1.86万个,覆盖2.9万个小型客车停车位,并有2.7万个停车位预留了建设安装条件。北京、河北、辽宁等17个省份高速公路充电基础设施覆盖率超过90%。
换电站的市场分布呈现出同样局面。我国换电设施主要分布在经济较发达地区,北京、浙江、广东三地的换电设施数量在全国遥遥领先。根据中国电动汽车充电基础设施促进联盟公布的数据,截至2023年6月底,北京、广东、浙江的换电站数量分别为296、281、271家,排名第四的江苏拥有换电站224家,排在第五、六名的上海、吉林则骤降到了152、124家。
数据来源:中国电动汽车充电基础设施促进联盟
图2 我国换电站建设分布图(截至2023年6月底)
据机构预测,到2025年,我国新能源汽车保有量有望增加至3224万辆,充电桩保有量有望增加至1466万台,几乎相当于当前规模数量翻番。同时,2022—2025年我国充电基础设施市场规模将分别达到1241亿元、1347亿元、1482亿元、2045亿元,市场发展前景广阔。
乡村地区公共充电基础设施建设进展严重滞后,目前已成为行业发展亟待解决的问题。数据显示,当前,县级以下公共桩总数约为22.1万个,仅占全国公共桩总数的9.45%,总体数量较少。究其原因,主要是因为当前乡村地区充电基础设施行业尚处于发展初期,多数乡村地区的电动车主依靠“随车桩”在附近公共场所或家中的220千伏插座进行补能就足以满足需求。在行驶半径相对确定的情况下,即便是长期使用私桩慢充也不会影响用车体验,导致公共充电桩很难扩展市场,甚至日常运维都难以保障。
即便是经济发展及新能源车渗透率均位居全国前列的浙江省,其公共充电桩建设同样高度集中在城市和高速沿线,市场分布不平衡十分明显。数据显示,截至2023年6月,浙江省累计建成各类充换电站9691座、充电桩93320个,总量均列全国第三,但乡村地区充电桩保有量约1.3万个,仅占全省总量比重14%,相较于浙江农村26.6%的人口占比,存在明显差距。
为统筹推进充电基础设施与新能源汽车下乡工作,浙江省发布《浙江省完善高质量充电基础设施网络体系促进新能源汽车下乡行动方案(2023—2025年)》明确,到2025年,全省累计建成充电桩230万个以上,乡村不少于90万个,满足400万辆以上新能源汽车充电需求;其中建设公共充电桩12万个,乡村不少于2万个,全面发力打造全省域畅行无忧、全生命周期服务管理、全场景丰富多彩的新能源汽车下乡“浙江模式”。
二、电动汽车充电设施运营模式
(一)运营主体多样化
一般来说,充电设施从建设到运营涉及充电设备制造商、充电建设运营商、整体解决方案商等多个主体。为提升盈利能力、拓展业务范围,近年来,处于产业链单一环节的企业多将业务范围向上下游延伸,通过建设品牌生态圈,突破发展局限,并形成更多商业运营模式。
经过多年探索,当前,我国充电设施商业运营逐渐形成三种相对成熟的发展模式,分别为充电运营商主导、车企主导、第三方充电服务平台主导。
1.充电运营商主导模式
运营商模式是由充电运营商自主完成充电桩业务的投资建设和运营维护,并为用户提供充电服务的运营管理模式,是当前国内市场的主流模式。其主要类型为公用充电桩和专用充电桩,代表企业有特来电、国家电网、星星充电、依威能源等。
充电设施建设属于重资产运营,对企业的资金实力、运营实力等提出了较高要求。一般来说,充电运营商的资本实力要相对雄厚,能够负担得起场地、充电设备等前期大规模投资。同时,运营商需要对产业链上下游资源进行整合,并协同参与充电技术研发与设备制造,在一定程度上能够加速推动公共充电基础设施网络建设。
该模式的短板,相较来说也较为明显。首先,各运营商间存在利益冲突,导致难以实现数据共享而形成信息孤岛,充电桩利用率不高,整体盈利水平受到影响。其次,作为资产型充电运营商,该模式运营主体多专注于自有充电相关资产运营,精细化运营管理能力相对较差。
2.车企主导模式
车企主导模式是由电动汽车企业负责充电基础设施的建设运维,并将充电桩作为售后服务提供给车主,以提升车主充电、用车体验的运营模式。在这种模式下,发展相对成熟的车企不仅可以为车主提供更优质的充电体验,还能通过打造品牌的闭环生态,有力增强对市场的把控能力,并对新能源汽车销量产生一定拉动作用,进而延伸产业链,提升价值链。车企主导模式主要有车企自主建桩、合作建桩两种模式,代表企业有特斯拉、蔚来等。
当前,规模相对较大的特斯拉和蔚来,其充电场站坚持采用自主建桩模式,充电服务只向自家车主开放,客户群体单一,服务范围相对有限,在公开市场基本不具备竞争优势。
从商业运营角度来看,车企自主建桩模式需要车企投入很多的成本用于充电桩的建造及后期维护,但当前充电桩的收入来源相对单薄,因此对品牌的车主数量、资金实力、运营能力有较高要求。因此,采用这一模式运营的电动汽车企业其目的在于形成品牌服务生态圈,并不以实现盈利为第一目标。
合作建桩模式则相对开放,由车企提供客户群体,运营商提供能源与技术,既有助于实现车桩信息和数据的互联互通,又有利于提供更多信息增值服务,提高营收能力,实现市场份额的持续提升,代表企业包括威马汽车与特来电共建的充电生态模式等。
3.第三方充电服务平台主导模式
与前面两种模式不同的是,第三方充电服务平台并不直接参与充电桩的投资建设,而多是通过资源整合邀请各大运营商将充电桩接入自家运营的SaaS[1]平台,为B/C端客户提供解决方案,并以智能管理为依托提供商业价值,多为轻资产运营。这一模式能够显著提升单桩利用率,实现充电资源的最优化分配,提升项目盈利空间,代表企业有小桔充电、云快充、e充网等。
作为品牌集合体,该模式具有其他模式难以复制的流量优势,能够最大程度地吸引更多车主,并实现不同运营商的互联互通。同时,部分市场份额大的企业有望从单一充电服务费抽成向电力趸售拓展,持续扩大业务范围。部分业内人士认为,第三方充电服务商主导的商业模式能够提供全生命周期的一站式服务,有望在未来成为市场主流。
该模式的弊端也十分突出。由于多品牌处于同一场地内,品牌间的利益冲突十分明显。同时,平台对市场规模大、品牌影响力高的运营商具有较强粘性,如果占据较大份额的头部运营商停止合作,有时会让整个场站、乃至平台失去市场竞争力,甚至关闭。
4.其他模式
除了三种主流充电桩商业模式,当前,我国还有多种运营模式,只是市场规模还相对较小,仅在特定地区内占据一定规模。
例如,众筹建桩模式,就是通过“投资方+充电服务运营方+场地资源方”的方式,最大程度整合社会相关资源,并由多主体共同分摊前期投资及后期运营成本。这一模式有助于盘活充电桩上下游产业资源,改善运营商重资产运营困境。
目前,国家电网公司得益于其在电力、资金等方面的雄厚实力,在此模式下优势明显;星星充电、小鹏汽车等品牌,也在该模式下逐渐迈出探索步伐。
星星充电在其官网中明确表示,有意愿加盟的主体无需缴纳加盟费或经销费。其建站加盟条件是需要拥有能持有5年及以上的工业用地或商业用地及不低于500千瓦或1000安的剩余电量,并负责场站线下的日常设备管理、车位管理、车辆人员疏导等工作,可以视为众筹建桩模式的一种具体方案。
(二)前期投入高、回收周期长,
行业盈利能力普遍高
根据安装地点的不同,充电桩一般可以分为公共充电桩、专用充电桩和私人充电桩。一般来说,只有公共充电桩涉及盈利,而这一领域同样也是本篇讨论的重点。当前,我国公共充电桩行业前期投入成本高、投资回收周期长等问题突出,行业运营盈利能力不高。
据业内测算,当前,建设一个充电设施的每千瓦投资成本约为3000~5000元,一个成规模的充电场站的投资额一般会达到百万元级别。如此庞大的前期投资,使充电设施建设成为一项不折不扣的重资产运营行业。
表2 不同规模充电电站投资成本对比(单位:万元)
注:该表格的计算标准,小型充电站规模约为5台40千瓦直流充电桩或50台7千瓦交流充电桩,大型充电站规模约为30台40千瓦直流充电桩或30台7千瓦交流充电桩。
数据来源:《电气技术与经济》
从结构看,充电桩硬件设备一般包括充电模块、配电滤波设备、监控计费设备以及电池维护设备等,这一部分的成本在充电桩整个成本构成中占比高达93%,而充电模块的成本则是充电桩硬件设备中最主要的支出,占比约为45%~55%。目前,我国充电模块中的最核心部件IGBT仍主要依赖于进口,进一步抬高建设成本。
图片来源:《中国新能源汽车产业发展报告》
图3 120千瓦直流充电桩成本构成
从盈利方式来看,当前,我国公共充电桩的收入主要由充电服务费、停车费、财政补贴、增值服务等组成,其中充电服务费是最基本的盈利方式,单桩利用率是决定盈利能力的关键因素。
充电桩利用率较低,是当前影响我国公共充电桩收益的一项重要原因。据中国电动汽车充电基础设施促进联盟公布的数据,截至2022年,我国全社会公共充电桩平均利用率仅为3%~5%,城市充电桩的平均利用率不足10%,高速公路充电桩的平均利用率不足1%。分析其中原因,主要来自两个方面。首先是充电桩的标准不统一,导致不同品牌、厂家的电动汽车及充电桩无法实现互联互通,兼容性问题突出。其次,城市的行驶半径相对较小,电动汽车充电频率不高,但建在偏远郊区的充电桩会因为位置过于偏僻而很难吸引车主前往充电,也导致利用率不高。多重因素叠加,导致公共充电桩的利用率难达预期。
近年来,作为虚拟电厂的一部分参与需求侧响应以获得电网互动收入,也开始成为充电场站增加收益的一种方式。虚拟电厂是利用能源互联网把散落在各处的充电桩、储能等位于电力负荷侧的资源整合起来,通过在电力供应紧张时段降低其用电功率,形成具有一定规模、可调节的负荷资源的电源协调管理系统,实现特定时段内的负荷调节。
以深圳为例。2021年12月,深圳上线了国内首个网地一体虚拟电厂运营管理平台,截至2023年6月底,有近18000根充电桩接入了深圳虚拟电厂管理中心。接入虚拟电厂后,空置的充电桩会立刻根据电网指令参与调峰并获得相应收益,其响应速度可以达到分钟级;正在使用中的充电桩则会由车主自行选择是否愿意进行调峰,如果接受,则会降低充电功率,充电时长增加约30分钟,但充电费用可以享受一定折扣。
据预测,到2025年,深圳电动车的电池电量有望达到5000万千瓦时,如果这些电量都能得到有效利用,将为当地清洁能源消纳、电网削峰填谷提供积极帮助。同时,虚拟电厂的建设成本仅为传统电厂的十分之一,通过集聚电力需求侧的分散资源与电网进行互动响应,在缓解电力供需紧张的同时,也能有效节省传统电厂和电网的大额投资,并让参与用户也获得一定奖励。
2022年8月26日,特来电新能源股份有限公司(以下简称“特来电”)作为首批14家负荷聚合商之一接入了国内首家虚拟电厂管理中心——深圳虚拟电厂管理中心。2023年1—6月,通过参与经济调度、负荷约束、调峰辅助服务、需求侧响应等能源管理业务,特来电参与电量超过7000万千瓦时,与2022年全年电量几乎持平。
据了解,2019—2021年,特来电的电动汽车充电桩业务整体处于长期亏损状态。据不完全统计,如果不将政府补贴计入在内,3年间,特来电累计亏损金额达5.6亿元。
通过参加虚拟电厂需求响应,特来电实现了盈利能力的大幅提升。其中,在2022年7月26—28日用电高峰期间,特来电在参加上海市的需求响应期间满足了其近四成的调峰需求,按照每千瓦时补贴6元的标准,3日的补贴收益约为充电服务费的15倍。
截至2023年6月底,特来电已实现与20个网,省、地级电力调控中心或需求侧管理中心的对接,具备虚拟电厂条件的可调度资源容量超过300万千瓦,有效实现了企业与地方的发展共赢。
据业内测算,当前,受不同地区的场地租金、充电服务费等标准差异的影响,国内运营类充电桩的投资回报周期约为5.7~9.5年。可以说,投资者较难在短期内实现投资成本的快速回笼。
(三)运营商高度集中,行业发展马太效应明显
尽管运营主体多元化特征明显,但从市场份额来看,我国电动汽车充电基础设施建设的市场集中度相对较高。据一项开展于2020年的调查显示,在当时市场上的300余家充电运营商中,运营充电桩数量超过1000个的只有15家,市场由少量头部企业占据主导地位,掌握行业话语权。尤其是在公共充电服务市场,截至2022年底,我国公共充电桩运营商市场集中度CR[2]3为53.7%,CR5为69.8%,CR10为86.3%。
数据来源:中国电动汽车充电基础设施促进联盟
图4 我国公共充电桩保有量前十名运营商(截至2023年8月)
在换电领域,运营商高度集中的情况更为突出。截至2023年上半年,我国累计建成换电站2266座,其中有1543座归蔚来所有,占比达68%;排名第二、三位的奥动新能源和伯坦科技分别拥有换电站615、108个,占比分别达到27%和5%。
截至2023年9月15日,蔚来在全国累计建成换电站1805座,累计换电2800万次,日均换电次数6万次。这意味着,平均每1.44秒就有一辆车从换电站满电出发。
正如上节所言,充电基础设施属于重资产运营行业,在建设时期需要企业进行大规模、持久的资金投入,而利润相对薄弱,这就要求运营商在资金、运营、品牌等方面具有较强实力。同时,伴随充电场站规模的持续扩大,电动汽车充电时的负荷波动会对电网运行造成一定冲击。为保证电网安全运行,电网公司往往会限制一定区域内建设充电桩的数量和功率,这也使得先入者获得了一定的“垄断性”。
综合以上因素,头部运营商及资格更久的“老玩家”先发优势明显,行业发展马太效应将日趋加剧。
三、电动汽车充电设施发展面临挑战
(一)充电设施建设涉及多主体管理,部门协调管理存在一定难度
在我国,充电基础设施建设涉及多部门管辖范围。这一“多头”管理模式,在一定程度上加大了部门间的协调管理难度,并造成职责不清、削弱政策效力、增加企业经营成本等发展难题。
例如,居民小区内百姓“建桩难”的问题就经常出现在地方新闻栏目上,引发社会争议。不少电动车主,经常是把车买回家之后,直到请车企充电桩的安装人员到小区勘察,才得知小区停车场没有足够的富余电容来安装充电桩。而电网增容往往需要花费上百万元,庞大的开销无论是车主、物业或开发商都很难一力承担,车主因此只能外出寻找充电车位,用车体验大大降低。
实际上,除了电网增容,小区内安装充电桩还有可能涉及停车位分配不平衡、消防安全、路径规划等诸多问题,需要小区物业、电网公司、充电设施运营商、安全监管等多部门共同出具证明,才有可能成功安装。这一繁复的流程,对于很多居住在老旧小区的车主来说,几乎已断绝了在家门口充电的可能。
当前,充电桩建设用地土地性质尚无明确界定,其建设也未纳入城市整体建设用地规划,为行业发展埋下隐患。我国公共充电桩多建设于公共区域或停车场内,土地性质多为商业用地,以便电动车主可以方便前往。然而,商业用地的租赁周期一般是在10年以内,相对于充电基础设施行业5~9年的平均投资回报周期,尽管可以继续续约,也必然会对投资商造成不小压力,不利于项目的长期稳定经营。
国务院办公厅发布的《关于进一步构建高质量充电基础设施体系的指导意见》中明确要求,各部门要加强协同推进,“地方各级政府建立发展改革、能源、交通运输、自然资源、工业和信息化、住房城乡建设、商务、消防救援、城市管理等有关部门紧密配合的充电基础设施建设协同推进机制”。
(二)充电桩、动力电池标准不统一,阻碍行业规模化发展
伴随一体化布局日渐深入,尽管不少车企都在尝试将自己的业务范围覆盖全产业链,事实上,在动力电池领域,除了比亚迪能够做到自产自用,其他新能源车企都在不同程度上需要外购。受车型设计、技术路线、容量规格、接口方式等因素影响,我国动力电池市场呈现多元发展趋势,同时存在着多种不同类型、不同规格、不同性能的动力电池产品,在大大提高电池企业库存及成本压力的同时,也在一定程度上阻碍了充电桩企业的发展。
当前,我国电池标准的不统一,主要体现在三个方面。一是充电接口标准不统一。目前,国际充电桩领域有五个标准接口,分别是基于GB/T 20234的中国标准、J1772的北美标准CCS1、IEC 62196的欧洲标准CCS2、CHAdeMO的日本标准和NACS的特斯拉标准,分别适用于不同的国家和地区,接口、通讯协议及认证要求也存在明显差异,汽车充电接口与充电桩设备必须相匹配或使用转换接头才能使用。目前,我国对于在中国销售的新能源充电接口提出了一项明确要求,即新能源车充电接口必须满足GB/T2015接口标准,但不少进口或合资品牌的电动车在被中国车主买回家后,与“本地桩”仍会发生不适配或不兼容等情况,影响车主的用车、充电体验。
二是动力蓄电池标准不一致。受到车辆类型、技术路线等因素影响,电动车动力电池在外形尺寸、固定方式、容量规格、能量密度等方面存在较大差异,仅2017年发布的《电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》中规定的电池型号就多达145种,伴随电池技术的不断创新,新产品仍在快速迭代,大大提高了车企的采购成本和整个产业链的经营压力。
统一电池标准,其实并不只是行业规范的统一,其关键在于各企业动力电池参数的完全公开。
例如,动力电池形状“方圆之争”,涉及的不仅是电池的外部造型,还有电池受力后的膨胀比和阻抗比(圆柱电池能够把力均匀分布在整个壳体表面,而方壳电池因受力分散则必须给里面的化学物质留出足够的空间膨胀)。再例如,从早年间基本统一的磷酸铁锂电池,到能量密度更高的三元锂电池,再到比亚迪通过创新性设计实现了能量密度大大提升的新一代磷酸铁锂电池和广汽埃安最新推出的纳米海绵硅负极电池,都离不开车企为了提升电池性能、提高产品市场竞争力在技术研发方面所付出的大量努力。
在这一情况下,想让各家车企公开自家动力电池的各项参数,彻底打破技术壁垒,放弃产品的独家卖点,绝对不是通过发布政策进行简单引导就能实现的目标。
三是充电设施相关标准有待规范。多年以来,我国充电设施制造领域一直存在着国家标准与企业标准并存、各企业生产标准不一的情况。例如,我国充电桩行业当前实行的标准规范,就可以分为国家标准、国家能源局标准、国家电网标准三个类型,而充电桩生产商又因为存在国家电力企业、新能源汽车企业、高新技术企业三个类型而衍生出了相对差异的生产标准。除了硬件方面的制造差异,在用户端,当下占据主流的特来电、星星充电等第三方充电平台的收费标准其实也并不相同,时常会对用户计算用电成本造成困扰。伴随充电桩行业发展的不断提速,充电设施的标准化、规范化也成为整个行业实现大规模应用前的关键一步,对于加快推动行业发展具有重要意义。
换电行业面临着同样的发展难题。由于各家动力电池的标准不统一,导致动力电池的规格各异,通常每座换电站都只能服务于特定的车辆品牌,在一定程度上造成资源闲置,拉高换电站运营成本。
总的来看,推动电池尺寸、接口、协议等标准的统一是促进电动汽车产业快速发展的关键。通过统一电池标准,能够提高电池的互换性和通用性,使得不同品牌、不同型号的电动汽车可以共享充/换电设施,实现更便捷的补能服务。这将大大提高用户的使用体验,有效提升电动汽车的实用性和便利性。
(三)充电设施车桩比失调,需求缺口持续拉大
伴随新能源汽车渗透率的持续提升及政府扶持力度的不断加大,我国充电桩行业正在实现快速增长。截至2022年,我国电动汽车充电桩保有量521万台,同比增长99.1%,其中公共充电桩保有量219.7万台,同比增长91.6%。同时,2018—2022年,国内电动车充电桩数量从77.7万台暴增至521万台,发展规模和速度全球领先。
在发展规模持续攀升的同时,有一个现象正在引起业内人越来越多的重视,即车桩比严重失调,充电桩的发展难以满足电动车发展需求。
仅从数据来看,截至2022年底,我国车桩比为2.7:1,公共车桩比为6.4:1,这个数字并不算糟糕。然而,实际上,这其中还包含了建设初期部分运营商为得到补贴在偏远地区无序建设的充电场站,部分因为运维不善已无法使用的“僵尸桩”,以及部分技术落后、充电功率较低的“傻瓜桩”。同时,公共充电桩布局在经济发达地区的过于集中,也使得三四线城市及乡镇、农村地区的充电桩更加“一桩难求”。因此,国内充电桩的需求缺口其实远超市场预期。根据工业和信息化部此前提出的“2025年实现车桩比2:1,2030年实现车桩比1:1”发展目标,我国充电基础设施行业还有很大努力空间。
当前,为鼓励行业加快发展,全国多地针对充电基础设施建设都推出了不同类型的补贴措施,仅今年前八月,就有十五个省级行政区出台支持充电桩建设的相关政策。其中,不仅包含阶段性发展目标,多地还发布针对性政策引导行业从“重建设”向“重使用”转变。
同时,部分运营商还会选择通过技术升级,将之前建设的慢充桩升级为快充桩,以吸引更多车主前来。尽管这一改造能够明显提升充电桩的利用率,然而,由于每个慢充桩的改造成本高达万元以上,部分建设地址过于偏远、预估回报周期过长的运营商出于成本考虑,依然不会选择改造升级,而甘愿保持慢充状态,直到被市场彻底淘汰。
(四)新能源汽车下乡,充电桩应用场景、配套服务仍需再提升
近年来,新能源汽车从经济发达地区向乡村地区的普及速度持续加快。仅仅是新能源汽车下乡活动,其市场销量就从2020年的39.7万辆增至2021年的106.8万辆,到2022年再度翻番达265.98万辆,市场规模持续扩大。同时,在国家相关政策的引导下,多个充电服务平台大力推动业务进驻乡村地区,如南方电网在广东、广西、云南、贵州、海南南方五省区的充电服务乡镇覆盖率就已超九成,累计建成乡镇充电站近4000座、充电桩近2万个。
在发展步伐持续加速的同时,相较于城市地区,我国乡村地区的充电设施发展也面临着市场空间有限、配套服务发展滞后等诸多问题。
乡村百姓的住宅多一户一院,在家即可具备充电条件,而2.7千伏安的户均配电容量也达到了慢充桩的用电需求。在这种情况下,私桩慢充自然就成了对电价相对敏感的乡村新能源车主的充电首选。这一情况导致公共充电桩的发展空间十分有限,利润空间也难以保证。为拓展市场,多家充电服务商经实地调研后,希望通过搭乘农村经济发展的新场景、新业态,实现乡村公共充电设施的市场拓展。
当前,我国遍地开花的乡村民宿被视为拉动乡村经济发展的重要力量,也成为乡村地区公共充电设施发展的新平台。选择民宿作为旅游中途休息地的游客,多是通过自驾车的方式前往,可以利用整个晚上进行充电补能,对充电时间不会提出太高要求。在这种情况下,在民宿内建设投资成本相对较低的慢充桩,扣除电费等运营成本后,基本只要2~3年就能收回成本。这一运营模式,既不会让民宿业主承担太大成本压力,还能实现乡村公共充电桩市场的有效拓展,为打开乡村地区充电桩市场提供了一条绝佳路径。
2023年6月,充电服务品牌能链智电与民宿产业互联网平台订单来了合作成立的公司——智电来了正式启动“一月一城、一城百站”行动,计划为每座城市的100家以上民宿提供充电服务解决方案,助力农村地区实现新能源汽车充电站“县县全覆盖”、充电桩“乡乡全覆盖。截至6月底,智电来了已在首座城市湖州市完成100余家民宿的充电桩布局,为推动地区乡村振兴作出积极贡献。
相对薄弱的电网设施建设,同样成为乡村地区充电基础设施发展的一大痛点。据了解,普通家用充电桩的功率一般是7千瓦,大概相当于6~7台空调的合计功率。这就意味着,一个车主如果要给自己的电动车充满电,家里的电网需要承担相当于6~7台空调同时启动7个小时左右的负荷。随着乡村地区新能源汽车占比的不断攀升,如果同个区域内几十、几百甚至几千辆车同时充电,就会大大加剧电网的电能负荷,对电网安全稳定运行造成冲击。目前,乡村地区的电力接入较为有限,电网电力容量规划相对较小,公共变压器往往无法满足发展需求,且多不具备足够的扩容空间,配电网提升能力十分有限。而且,农村电网的巩固提升不仅涉及到大规模的资金投入,还需要当地电网统筹规划、提前布局,很难在短时间内实现。此外,大量负荷的接入,也会提高用户接地、电线质量、触电事故等电气安全隐患发生的风险。
除了硬件设施,乡村地区在软件服务方面也存在一定短板。例如,相较城市,乡村地区的人口分布相对分散,单村规模较小,这种分布特点导致充电场站运营商很难提供完整、完善的充电服务。在同等的市场规模下,也需要更多的运维人员才能满足服务需求,既挤压了公共充电设施的利润空间,也在一定程度上影响了新能源车主的用车体验。当前,部分乡村正在探索通过市场化手段打造“村村通”发展模式,以建设能够服务更大范围的基础网络,进而提升地区充电服务水平,也为推动乡村发展提供更充沛电能。
四、电动汽车充电设施发展趋势
(一)提高单桩利用率、创新服务模式,成为盈利能力提升关键
与海外充电运营商相比,我国充电行业发展相对较晚,盈利以收取服务费为主要来源,商业模式较为单一。为提高盈利能力,近年来,我国充电运营商也在持续探索,细化电费标准、创新增值服务模式,以增加更多盈利来源。
迅速提升盈利能力的关键,在于提高单桩利用率。相对较低的充电桩利用率,可谓我国公共充电桩商业发展的一大痛点,需多管齐下才有可能破除发展瓶颈。
一方面,投资商还需更理智,在进行场站选址时不再“有地就建”,而应更多地选择核心位置及交通干线周围,并尽量压低充电服务费,甚至提供充电免收停车费的优惠政策,采用“薄利多销”的策略吸引更多车主前来充电。
另一方面,通过充电桩运营企业公布的充电数据,公共充电桩的使用时间会出现明显的峰谷时段,部分运营商可以就此推出“分时收费”方案,引导对电价更为敏感的车主进行错峰充电,使充电桩的总体使用时间拉长,总体利用率提升。
据业内测算,在每充一度电的全国平均服务费为0.6元的情况下,利用率提升1.9%可以显著缩短两年的动态投资回报周期,对提高运营商的盈利能力能起到明显效果。
传统充电桩的功率固定,会导致高功率充电设备在充低电池容量车型时的实际利用率非常低。利用柔性充电堆技术,将电动汽车充电站全部或部分充电模块集中在一起,按照电动汽车的实际充电功率对充电模块进行实时动态分配,可以有效破解功率固定的瓶颈,提升充电桩单位时间的放电量,缩短充电时间,也能起到提升设备利用水平的目标。
总的来看,柔性充电堆技术的核心优势不仅在于时刻维持充电设备在最佳负载范围,有效提升充电桩的利用率;还能通过升级充电堆来满足更高功率的充电需求,降低重复增加后续投资的必要性,降低投资成本。
从长期来看,想要提高充电设施行业盈利水平,还需要丰富收入渠道,创新商业运营模式。
近年来,不少运营商积极探索“充电桩+增值服务”的新模式,带动盈利能力有所提升。其中,增值服务不仅包含车辆维修、交通工具租赁等传统服务,还开始向充电桩保险、广告投放等新领域延伸。例如,部分运营商通过手机APP持续收集、分析客户信息,定制客户画像,并根据分析结果推送美食、购物等定制化服务。有的运营商还会直接在充电桩上安装显示屏,并邀请品牌进行广告投放,通过收取广告收入提升充电桩利润空间。
(二)光储充放一体站或为充电场站发展提供新机遇
在发展前景被业内看好的同时,充电桩建设速度持续加快,也让大功率充电对电网安全造成冲击的可能性大幅增加。尤其是大功率快充桩建设比例的快速提升,更对电网运行造成不小负担。在这种情况下,在建设充电设施的同时配建储能系统,能够有效调节负载功率、降低实时负荷变化对电网的冲击。当前,能实现充电服务与电网安全运行有效平衡的光储充放一体站,被业内视为加快充电基础设施行业健康有序发展的一条有效途径。
光储充放一体站的核心结构由光伏发电、储能电池、充电桩、反向充电四个部分组成,其原理是利用光伏发电模块的电能优先满足充电站的负荷需求。这一系统会在光伏发电高峰期间储存多余电量,并在傍晚负荷高峰期间从储能电池中释放储存的电量来满足充电需求。
早在2020年11月,国务院办公厅就印发《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》明确,“鼓励‘光储充放’(分布式光伏发电—储能系统—充放电)多功能综合一体站建设”。其后,光储充放多功能综合一体站又被工业和信息化部等部门相关负责人在正式场合多次提及,并得到业内越来越多的重视。2023年2月,工业和信息化部、国家能源局等八部门联合发布的《关于组织开展公共领域车辆全面电动化先行区试点工作的通知》,将“加快‘光储充放’一体化试点应用”列为重点任务之一,引导业内加快新技术新模式的创新应用。
从电力运行角度来看,光储充放一体站通过核心模块的电气连接形成了一个小型微电网,在一定程度上可以实现削峰填谷等辅助服务功能,明显缩小快充站带来的负荷峰谷差,有效降低大功率充电时对电网造成的冲击,并提升电网运行效率。
从经济角度来看,首先,通过建设小型的微电网,不仅可以实现清洁电量的“自产自销”,有余力的光储充放一体站还可以把富余电量卖给电网,赚取额外收入,提升盈利能力;其次,在一体站的棚顶安装光伏发电系统,能够实现固定面积内土地的价值倍增,并打造动力电池的梯次利用场景,大大降低项目的前期投资规模,有效缩短充电站的投资回报周期。
需要说明的是,目前,光储充放一体站因建设成本受到电池成本较高、峰谷价差较小、循环性能不高等因素影响,面临前期投入大、盈利能力不强的窘境。未来,需要进一步加快电池技术迭代革新并推动分时电价政策扩大推广,光储充放一体站才有可能显现明显优势,实现大规模商业化应用。
目前,光储充放一体站发展模式已在全国多地推广,特斯拉、小米、特锐德、香山股份等多家企业已开展光储充放相关技术产品布局。其中,特锐德的光储充放微电网解决方案已在北京、上海、深圳、天津、重庆等100多个城市得到应用,建设微网型充电场站200余座,实现了和多个网、省、地级调控中心的对接互通。未来,光储充一体站有望实现市场份额的持续提升。
参考资料:[1]胡龙,王志会,谭杰仁.电动汽车充电设施盈利模式及经济效益分析[J].电气技术与经济,2020(05):55-59.[2]自然资源保护协会、中国电动汽车百人会.电动汽车充电基础设施建设与运营的优化解决方案——以上海为例[R].https://finance.sina.com.cn/tech/roll/2023-08-29/doc-imzivaup9550913.shtml,20230829.[3]殷中枢、黄帅斌、陈无忌.充电桩行业研究报告:需求政策共振,电动车后周期充电桩景气度上行[R].https://baijiahao.Baidu.com/s?id=1769109866584624126&wfr=spider&for=pc,20230619.[4]周策、杨鑫.充电桩行业专题报告:电动化带动需求,设备及运营商有望受益[R].https://new.qq.com/rain/a/20230908A01AIJ00,20230908.[5]朱彤.发挥充电基础设施投资带动作用助力高质量发展[J].中国发展观察,2023(01):56-62.
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