充电桩新基建： 迈向新能源汽车时代

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　　发展新能源汽车是我国从汽车大国走向汽车强国的必由之路，推进充电基础设施建设是落实这一战略的有力保障，充电基础设施建设前景广阔。尽管潜力巨大，但目前行业发展仍面临不少问题。建议未来推广智慧有序充电、建设充电网络信息共享平台、积极探索新兴商业模式。
　　中国充电基础设施发展情况
　　充电基础设施潜在市场超千亿元
　　充电基础设施政策支持力度不断提升。从2009年“十城千辆”新能源汽车示范推广开始，我国定下“中央补贴新能源汽车，地方补助充电设施”的政策基调。2014年11月，工信部等四部委发布《关于新能源汽车充电设施建设奖励的通知》，按照推广新能源汽车数量，分档给予地方充电设施补助奖励。2019年3月，工信部等四部委发布《关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》，明确未来“补贴将从新能源汽车购置转向充电基础设施建设”。充电桩被列为七大新基建领域之一，充电基础设施建设关注度、支持度不断提升。
　　2019年中国充电桩保有量超100万，车桩比达3.1∶1。充电桩作为电动汽车的重要配套，有力地支撑着我国新能源汽车产业高速发展。据中国充电联盟披露，我国充电桩保有量从2015年6.6万台增加到2019年121.9万台，年复合增速107.3%;据公安部披露，我国新能源汽车保有量从2015年42万辆，增加到2019年381万辆，年复合增速73.5%;对应车桩比从2015年6.4∶1下降到2019年3.1∶1，充电配套有所改善。
　　2019年5月国际能源署IEA发布《Global EV Outlook 2019》报告，并对2030年全球充电桩规模作出预测：基于各国最新政策（NPS）及EV30组织（EV30@30）国家政策两种情形，到2030年全球私人充电桩预计保有量分别达12800万/24500万台，总充电功率达1000GW/1800GW，总充电量达480TWh/820TWh;全球公共充电桩预计保有量达1000万/2000万台，总充电功率达113GW/215GW，总充电量达70TWh/124TWh。
　　假设不考虑各个国家差异，2030年公共桩均价3万/台、私人充电桩均价0.4万/台、电费0.5元/kWh、服务费0.7元/kWh，预计2030年全球充电桩总规模0.81万亿～1.58万亿元，2030年充电费用总规模0.66万亿～1.13万亿元。假设国内市场占全球充电桩市场的份额为40%，那么国内充电桩设备和服务市场规模将超过5000亿元。
　　私人充电桩增速高于公共充电桩
　　私人充电桩4年增长近10倍。按照用户场景，充电桩可分为广义公共充电桩和私人充电桩，其中广义公共充电桩又可细分成狭义公共充电桩和公共专用桩（本文公共充电桩无特殊说明都指广义公共充电桩）。2020年2月，中国充电联盟发布《2019-2020年度中国充电基础设施发展年度报告》披露，我国公共充电桩从2015年的5.78万台增加到2019年的51.64万台，年复合增速72.89%;私人充电桩从2015年的0.80万台增加到2019年的70.30万台，年复合增速206.17%;近几年私人充电桩建桩提速，占比从2015年12.16%提升到2019年57.67%，提升45.51个百分点。
　　据中国充电联盟2020年2月发布的《2019-2020年度中国充电基础设施发展年度报告》披露，2016-2019年我國新增公共交流桩功率分别为8.71kW、6.67kW、8.97kW、8.65kW，基本保持在8.7kW左右，主要是因为交流桩对功率要求小，且标准化程度更高。目前我国公共交流桩分为单相交流桩和三相交流桩，其中三相交流桩主要有21kW、40kW和80kW三种，但整体数量较少;单相交流桩有3.5kW和7kW两种，以7kW为主。相反，我国新增公共直流充电桩平均功率从2016年的69.23kW持续增加到2019年的115.76kW，功率提升67.2%，主要是用户对于快充的需求增加所致。
　　二、三线城市充电桩建设加快
　　据中国充电联盟披露，截至2020年2月，我国公共充电桩TOP10省市分别为江苏、广东、北京、上海、山东、浙江、安徽、河北、湖北、福建，合计公共充电桩保有量39.24万台，占比73.9%，其中前四名市场份额皆超过10%，合计占比46.1%;从趋势上看，北京、上海、广东等发达地区公共充电桩市场份额持续降低，从2016年2月43.5%减少到2020年2月36.1%，二、三线城市充电桩建设加快，从侧面映证我国新能源汽车往二、三线城市渗透提速。
　　国企民营等多类主体参与建设运营 行业集中度高
　　据中国充电联盟披露，截至2020年2月，我国公共充电桩TOP10企业中，特来电、星星充电、国家电网分别运营公共充电桩15.22万、13.02万、8.78万台，对应市占率28.7%、24.5%、16.5%，远高于其他企业，合计占比69.7%;我国私人充电桩TOP10企业中，前三名皆是传统车企，其中比亚迪一家独大，运营私人充电桩41.9万台，市场份额58.7%，远高于北汽11.3万台、15.9%，上汽9.4万台、13.1%。
　　主要挑战：私人建桩率低 公共充电难
　　虽然我国车桩比不断下降，充电配套持续改善，但是行业仍然存在部分问题亟待解决，新能源汽车用户对充电的满意度仍然较低，严重影响了新能源汽车消费体验。2019年8月，中国汽车流通协会发布的《2019新能源汽车消费市场研究报告》调查显示：充电体验对品牌忠诚度影响11.2%，远高于售前和售中服务体验;而当前新能源车用户对充电体验满意度最低，只有7.3分，说明充电体验已成为他们的核心痛点。
　　私人桩：目标完成率不到20%
　　私人充电桩成用户购车关注重点，且存在行业痛点。2019年8月，中国汽车流通协会发布《2019新能源汽车消费市场研究报告》调查显示，消费者在购买纯电动车时关注充电问题中，充电桩普及度、小区可安装充电桩分别占比22%、17%。根据充电联盟披露，截至2020年2月，通过联盟内成员整车企业采样1047525辆车的车桩相随信息，未能配建充电桩占比31.85%，相比之前并无明显改善。 　　私人充电桩目标完成率不足20%。2015年10月，国家发改委、工信部等五部委联合发布《电动汽车充电基础设施发展指南（2015-2020）》，规划至2020年我国将新增集中式充换电站超过1.2万座，分散式充电桩超过480万，其中公共桩50万、私人桩430万，以满足全国500万辆电动汽车充电需求。据中国充电联盟统计，截至2019年年底，我国公共充电桩保有量51.64万台，提前1年完成目标;而私人充电桩保有量只有70.30万辆，完成率16.3%，远低于预期。
　　公共桩：充电桩不可用、充电时间长、存在安全隐患、利用率低等问题亟待解决
　　当前公共充电领域存在四类痛点：部分充电桩不可用;可用充电桩充电较慢;快充桩存在安全隐患;建桩数量和充电利用率很难平衡，持续亏损削弱运营商建桩积极性。
　　燃油车占位多、故障率高导致部分公共充电桩不能用。2019年8月，中国汽车流通协会发布的《2019新能源汽车消费市场研究报告》披露：针对新能源用户十大热门城市（北京、上海、深圳等）公共充电桩调查显示，主要有四类问题导致部分公共充电桩不能用：5.82%的公共充电桩不对外开放，且各城市分化严重，北京这一比例高达19.22%;35.94%的公共充电桩停车位被燃油车占领;20.65%的公共充电桩发生故障;13.33%的自主品牌充电桩相互不兼容。
　　公共充电耗时较长。2019年12月北京市公用充电设施数据信息服务平台e充网发布《2019北京市新能源汽车充电行为报告》显示：用户单笔平均充电量22.15kWh，单笔充电金额31.87元;单笔使用公共快充桩充电时长1.32h、公共慢充桩充电时长5.09小时，但这不包括排队的时间。值得注意的是，根据合格证数据统计，我国新增纯电动汽车单车带电量从2015年1月的22.2kWh提升到2020年1月的48.3kWh，不考虑公交和插电混动乘用车，22.15kWh只能补充纯电动乘用车50%～80%的电量。
　　充电引发着火事故占比高，电池在高SOC状态下安全性变差。据新能源汽车国家大数据联盟披露，从2019年5月1日至2019年底，国家平台监测和统计的新能源车辆事故共计113起。其中在着火事故车辆中，处于充电状态、充满电后静置状态，最容易发生着火事故，分别占比38%和24%。另外，新能源汽车着火事故大多发生在高SOC状态;SOC在90%以上的事故占比达到45%，SOC在95%以上占比29%。
　　充电利用率低，運营商持续亏损，建桩积极性弱。据中国充电联盟披露，截至2019年12月，我国公共充电桩交流桩和直流桩分别占比58%、42%;2019年新增公共充电桩交流桩、直流桩分别占比58%、42%。以公共直流桩为例，其核心零部件直流模块（切换交流成直流）成本占比较高，近80%;近几年成下降趋势，降幅逐渐趋缓，截至2019年价格在0.4元/W左右。根据下列合理假设，测算其实现盈亏平衡的充电利用率应在8%～10%之间，与主流充电桩运营商反馈基本一致。1）固定成本：设备成本在2.5万元（50kW×0.4元/W÷80%），考虑配电和土地建设施工成本，合理估算在5万～7万元，以6万元记。2）营业收入：按照0.7元/kWh充电服务费（考虑分成之后）。3）相关费用：贷款比例50%，贷款利率6%，设备折旧10年、年设备维护+人工费用为初始成本10%。
　　根据计算，年平均营业成本在1.38万元，对应需充电19700kWh，也即50kW充电桩需充电394h，充电利用率需达到9.0%方实现盈亏平衡（交流桩基本也维持在该水平）。
　　充电桩投入大，盈亏严重依赖充电时长，增加充电桩数量与提升充电利用率很难同时实现。据上海充换电设施公共数据采集与检测市级平台统计，2019年上海市公共充电桩，狭义公共充电桩、公共专用桩、小区专用桩、单位专用桩、物流专用桩充电利用率分别为1.47%、7.54%、2.80%、1.33%、1.16%，远未达到盈亏平衡点。即使是充电桩数量排名第一的特锐德也只在2018年达到12.12万台充电桩、11.3亿kWh体量才实现盈亏平衡。
　　展望与建议
　　行业格局展望：未来将以智能有序充电为主、大功率公共充电为辅、换电站作为细分市场补充
　　在私人领域，智能有序充电可降低电网冲击、减少电网改造。私人桩成本低廉、技术成熟，但是截至2019年12月份，私人建桩70.3万，目标完成率16.3%，远不及预期。主要在于建桩有两大难点：一是物业难，由于建立私人充电桩涉及电路铺设、安全隐患，且部分小区存在物业更换频繁等问题;二是电网难，部分老旧小区电网已接近满载，即使7kW的慢充桩数量较大也会对电网容量造成冲击。
　　国家电网通过对北京市居民区私人充电桩运行数据分析发现，多数人在下班回家后立即充电，充电时间分布在18：00-1：00，高峰时段集中19：00-22：00，充电负荷与生活用电负荷高峰时段严重重叠，形成3个小时左右的尖峰负荷;而居民生活用电在夜间有8个小时左右的低谷期，负荷率仅为10%～20%;若充分利用80%的低谷容量空间，户均可为1.2辆车充电，现有配电网无需改造即可实现社区全部车辆充电。
　　在公共领域，大功率充电是未来趋势。2019年北京市用户快充桩充电时间长达1.32h，充电慢已经成为车主核心痛点，之后随着单车带电量的提升，若不提升公共充电功率，这一问题只会愈加严重，因此目前各方都在努力提升充电桩功率。以特斯拉为例，2019年3月推出第三代功率250kW的充电桩，相比第二代120kW提升了108.3%;据充电联盟统计，我国新增公共充电桩平均功率从2016年69.23kW持续增加到2019年115.76kW，功率提升67.2%。
　　细分市场：换电站增加迅速，更适合标准化程度高、对运营效率要求高等场景。公共充电领域，慢充所需时间长，快充存在安全隐患且导致电池衰减严重等问题;相比公共充电而言，换电模式可迅速补充能源，解决里程和充电焦虑并降低购置成本。但是换电模式缺点也很明显，建站成本高、电池规格难统一，无法解决电池所有权问题;所以换电模式比较适合在公交车和运营车上使用，因为两者标准化程度高，而且对运营效率要求更严。在私家车领域，由于定制化属性强，换电模式只适用自家车型，更适合有一定销量规模的车企。据充电联盟统计，截至2020年2月，我国换电站保有量400座，相比2019年8月245座增加63.3%;主要运营商有3家，奥动、蔚来、伯坦分别运营183、123、94座。 　　产业赋能展望：充电桩将成为汽车数据端口，数据前景广阔
　　未来生活场景只要涉及电动车出行，背后都离不开电能的支持，这一特性决定了充电桩获取数据的便利性和广泛性，充电桩将成为未来车联网的重要入口之一，数据价值值得挖掘。我们认为充电桩数据将有三方面应用价值：
　　充电安全数据：通过对电动车进行充电，监测充电过程的电池系统的电压、电流、温度变化，结合历史充电数据，可实现充电安全预警。据特来电大数据平台披露，截至2018年底，特来电大数据云平台对3780多万次充电过程有安全监控和防护情况，触发25.8万次主动防护，占比1.04%，估计预防了20～25起重大事故。
　　汽车用电数据：通过对所有平台中电动车的监测，可以推断各城市不同车型电动车的保有量、日均充电、用电量、日均行驶里程等数据。相关数据可辅助新能源汽车推广、协助充电桩建设提高运营效率、降低二手车信息不对称，繁荣新能源二手车市场。
　　汽车行为数据：通过获得车企授权，实现车载系统等数据互通，可记录汽车重要行为数据，包括车主驾驶习惯、行驶轨迹、用车时长、周围环境等，实现充电数据、车辆数据、电网数据、环境数据、用户数据等全覆盖。
　　政策建议
　　我们认为可以从如下几个方面着手，推广充电桩的建设。
　　中央负责顶层设计，制定充电桩建设中长期发展规划，给予市场明确指引。2015年国家发改委、国家能源局、工信部、住建部联合发布《电动汽车充电基础设施发展指南（2015-2020）》，指导我国充电桩建设;当前已到2020年，需要重新制定2020年以后发展规划。
　　地方结合实际情况，因地制宜推广充电桩，给予补贴。科学布局充电桩地理建设，兼顾运营效率与充电便捷度;对于新能源公交车、运营车较多的省市以大功率快充桩建设为主，其他城市以慢充桩建设为主。
　　鼓励充电桩产业上下游相关方以合资形式成立充电桩运营公司。协调各方利益訴求，解决公共充电桩投资大、不互联互通等问题。
　　加快智能有序充电试点，总结经验进行全国推广。利用晚上十点以后的低谷期充电，不仅充电成本低，而且不会对电网造成冲击，可很大程度解决私人建桩过程中的电网扩容难等问题。
　　加快充电桩标准体系建设，改善充电桩故障率高、充电安全隐患等问题。
　　借鉴美国经验，联合商业力量，给予补贴、贷款或税收优惠：美国在公共充电桩选址方面更多样化，百思买、西夫韦、全食超市、宜家等商业巨头皆在旗下连锁店内停车场安装充电桩。调研显示，在店铺外安装充电桩后，消费者在店里停留的平均时间是以往的3倍，消费额也有所增长。
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