2024年当下新能源车渗透率提升的关键在哪里?
- 来源:五矿证券
- 发布时间:2024/03/20
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补能效率的提升成为新能源车渗透率提升的关键
新能源车补能效率仍有提升空间:当前可能处于渗透率提升的第三阶段
新能源车作为试图取代燃油车的新事物,渗透率的提升主要取决政策(免购置税,路权等)、成本(平价)、体验(补能、加速、智能化等)三大要 素。 新能源车2020-2021年开始的平价周期推动了第二波的渗透率提升,彼时续航能力提升成为卡点,带来了高能量密度电池的产业趋势。我们认为新 能源车渗透率的提升可能进入第三阶段,补能效率成为新的关键因素。
通过“北京消协”微信公众号、北京市消协网站向消费者发放问卷后的结果:2023年超80%消费者最关注的新能源车问题是充电等配套问题。
新能源车充电效率仍有提升空间:以特斯拉V2充电桩为例,在电量50%以外时功率出现明显下降,带动整体充电时间的延长。更高功率的V3充 电桩相比V2的充电时间明显缩短。
燃油车和手机补能的借鉴:燃油车补能效率领先新能源车
新能源车的补能本质是补充能量,燃油车是以补充化学能方式,新能源车是以补充电能的方式的方式。 燃油车的补能是物理过程,新能源车的补能是电化学过程,化学过程慢于物理过程,意味着燃油车的补能效率快于电车。 燃油车补能效率高于新能源车:从存量角度,我们预计燃油车单个加油枪服务约165辆车,新能源车扣除私人桩的影响后,我们测算单公共桩平均服务5.3辆 车(存量)。从单车补能时间上看,我们认为新能源车也普遍低于燃油车。
不同于电车补能设施民营为主,燃油车补能设施(加油站)大多数是国有的。 从盈利模式上看,加油站主要依赖于批发价和零售价差,批发价和海外油价挂钩,零售价是政府定区间;电车补能设施的盈利取决于充电/换电的服务费,而 服务费是大多由政府限定上限。 按照我们选取的车型对比,新能源车每km使用成本低于燃油车。
燃油车和手机补能的借鉴:电池技术的进步和换电的限制推动手机从换电走向快充模式
智能手机的发展经历了换电到充电、到快充时代,一方面是依赖于电池技术进步,同时手机的换电模式的推广受制于电池大小等标准难以统一化、防水 防尘困难、与一体成型设计相违等问题。 发展初期阶段,镍氢/锂电池容量低和充电较慢,“换电”模式成为主流。 2010-2019年钴酸锂电池的能量密度的提升带来了整体容量增加的充电阶段,2019年以后电池快充技术的发展带动了快充模式到来,目前有可以支持 100W的功率手机。
燃油车和手机补能的借鉴: 2023Q1全球智能手机平均充电功率是34W
全球手机充电功率提升推动力是消费者对补能效率提升的诉求,我们认为快充渗透率提升快有电池总成本占手机比例较小的原因。 根据 Counterpoint Research报告,全球手机平均充电功率从18Q1的18W提升至2023Q1的34W,假设手机带电量是15wh,那么对应约2.3C倍率。 根据 Counterpoint Research报告,2023Q1全球将近80%的智能手机具备10W以上的快充功能;中国智能手机品牌平均快充功率在 50W 以上。
燃油车和手机补能的借鉴:国产手机凭借补能效率的优势形成差异性竞争优势
我们认为国产手机凭借在补能效率上的优势,与苹果、三星等手机形成了差异性竞争优势。 苹果为代表的补能体系相对国内厂商进度缓慢,iphone 15充电功率是20W。 国内手机充电功率有跨入到100W的,OPPO 在23年3月发布了100W功率的双口超级闪充充电器,华为mate 60支持66W超充。
新能源车补能形式分类:主要分为充电和换电模式,按照场景又分为固定和移动等形式。充电和换电各有优劣:充电在成本上占优,换电在效率上占优。换电还面临难以统一标准化的问题,尚未大规模普及。
新能源车当前补能以充电模式为主:新能源车补能从早期的换电转向当前的充电模式
新能源车补能从早期的换电转向当前的充电模式,一方面是电池技术的进步,另一方面是下游车集中度低导致难以统一标准化电池。 早期的新能源车商用车为主+电池快充倍率低(大多为0.3C),充电面临技术瓶颈+补能时间长的困顿,国家电网2011年确定了“换电为主、插 充为辅、集中充电、统一配送”的运营模式。 2014年国家电网确立:“主导快充、兼顾慢充、引导换电、经济实用”的原则 。 2020年之后,新能源车乘用车市场的发展+电池快充技术进步,政策规划:快充为主、慢充为辅的高速公路和城乡公共充电网络,鼓励开展换电 模式应用。
800V快充渗透率有望逐步提升
800V高压是提升补能效率有效方式:充电功率的提升成为缩短补能时间、提升效率的关键
新能源车充电倍率当前落后于智能手机:我们预计当前智能手机较多处于2C左右倍率,新能源车按照100kW的充电速率,对应是约1.3C理论 倍率水平(假设80kWh带电量的车) 。 消费者对补能效率提升的需求+电池技术的进步,充电功率提升是大概率事件。
2023年是800V高压爆发之年:2023年渗透率较低
快充和超充处于渗透率的早期阶段:根据中国高压快充产业发展报告《2023-2025》,预计国内2023年大于等于800V车型的渗透率约3%, 2026年有望是20%渗透率,对应290万辆新能源车。 800V高压的渗透率提升依赖于车、桩、电网三者协同,是系统性的工程。
2023年是800V高压爆发之年:SiC有望降低电耗、提升效率,往往和800V高压搭配使用
SIC有望降低电耗、提升效率,全系800V架构车型往往会增加SiC模块作为对IGBT的替换,SiC的耐压更高,更为合适800V体系 。SiC具备耐高压、高频、高功率属性,在电动汽车中主要应用于电驱动系统。与IGBT相比,SiC器件体积可以缩小到1/3以上,重量也可减少40%以上。 搭配SIC的车型比例相对较少:根据NE 时代,23年1月SiC新能源乘用车销量约4.48万辆,占比15.4%,其中SiC配套最多的车型是Model Y、 Model 3和蔚来ET5。
2023年是800V高压爆发之年:超充车型陆续发售
2023年是超充车型上市的爆发之年,国内车企更积极。小鹏、智己、理想、广汽等车企2023年陆续推出800V车型。 特斯拉在Cybertruck 上也计划配备800V系统。 马斯克在特斯拉2023年Q3股东大会上表示,Cybertruck 电动皮卡将配备 800V 架构。 Model 3/Y虽然不是800V架构,但通过提升常规下250A电流至最大600A也实现了快充的功能,V3 超级充电桩的充电功率峰值可达 250 kW,V4最大支持350kW。 比亚迪2015年量产了800V高压平台,2021年发布包含800V充电技术的e 3.0纯电平台。其海豹、元plus、海豚是该平台生产。
800V产业趋势带来的中长期变化
高功率和电网配电间矛盾增大:无近忧、但有远虑
充电站与电网的交互是随机波动、无序的。快充会加剧电网配电系统和充电间的矛盾 。 总量无近忧,有远虑:未来按照3亿辆新能源车,每天50km,大约5kWh电量,对应15亿度电,占据国内每天用电比例约二十分之一。截止23年底国内新能源车保有量 约0.2亿辆,我们预计用电占比影响可能小于0.5%。 结构上充电高峰加剧电网高峰扰动:充电带来的电量波动和日常用电具备时间重合性,长期看,会加剧电荷的峰谷波动,尤其是快充带来的功率的波动更大,更加剧了 峰谷的波动。根据中国电科院,十四五期间,国网公司区域电网负荷最大峰谷差率有望达到36%。
从传统的稳定可控的电源-随机变化负荷转向随机变化电源-随机变化负荷,难度增大。快充等的发展会加剧电网配电系统的矛盾 。 加大负荷峰谷。根据国家电网测算,通过火电厂实现电力系统削峰填谷,满足5%的峰值负荷需要投资4000亿元。以2025年广东电网为例,若 减少3%尖峰负荷,可延缓电源及配套电网投资约170亿元。
高功率和电网配电间矛盾增大:储充融合有望解决充电和电网随机交互带来的难点,但投资增大
充电站与电网的交互是随机波动,有效解是储能融合,长期看,光储充可能是一个途径,但是面临IRR提升难的难点。 储充:储能可以为电力负荷提供缓冲,平抑超充带来的波动、减少配网的改造,且储能还可利用峰谷电价差的收益降低投资成本。 光储充:政策对光储充等形式给与补贴。杭州《关于加快推进绿色能源产业高质量发展的实施意见》,按照光(风、氢、水)储充一体化”示范项目,按照不超过项目实际投资额 (设备、外购技术及软件投入)的30%对投资主体给予补助,最高不超过3000万元。 2021年,特斯拉中国光储充一体化超级充电站在拉萨落成。
800V超充渗透率提升带来的变化之一:高压化、高热传导零部件和材料的升级
超充/快充往往带来的是电压、电流的双增,驱动零部件和材料的升级。 系统零部件需要高压化来适应更高的电压架构,包括整车零部件的高压化以及电池系统高压化; 大电流带来的高热量带动充电系统和电池系统热管理升级,以及电池材料的升级。
新的补能体系也在发展中: 新能源车补能体系在空间上的效率和找桩时间上仍有不足
新能源车依赖于充电设施的密度增大来提升补能空间上的效率,但仍面临空间效率利用不高、找桩时间长等问题,移动充电应运而生 。 中国消费者协会发布的《新能源电动汽车消费与公共充电桩使用情况调查报告》显示,无固定车位、场地有限、物业不允许等限制了常规的补能,移动式充电 约束相对较小。 2023年6月《关于进一步构建高质量充电基础设施体系的指导意见》中提出,推广普及机械式、立体式、移动式停车充电一体化设施。移动充电机器人具备自 动寻车、精准停靠、机械臂自动插枪充电、自动驶离、自动归位补能等功能。
报告节选:
(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。)
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