2025年电力设备行业专题研究:1000V平台开启油电同速时代

  • 来源:国联民生证券
  • 发布时间:2025/03/28
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电力设备行业专题研究:1000V平台开启油电同速时代。比亚迪以技术赋能产品,超级e平台有望带动新一轮产业趋势超级e平台3.0的发布标志着电动化进入全新时代,兆瓦闪充技术以1000V高压架构实现5分钟补能400公里。汉L与唐L两款新车搭载3万转电机与580kW单机电驱,零百加速分别达2.7秒与3.6秒。王传福提出的4000座闪充站布局与技术共享策略,预售价30万级属于较高价格带,展现产业链整合能力,有望带动各家车企向1000V平台迈进。1000V高压平台有望加速碳化硅渗透SiC比Si更适用于高压应用场景。比亚迪在超级e平台发布会上正式宣布自研并量产全球首款1500V车规级SiC功率芯片,以支持超...

1. 比亚迪发布 1000V 高压平台,有望引领产业趋 势

比亚迪始终坚持“技术为王、创新为本”的发展理念,从 e 平台 1.0 续航里程的突破 到超级 e 平台的持续领先,引领行业电动化发展趋势。回顾比亚迪纯电平台的迭代 历史,2010 年比亚迪就推出了 e 平台 1.0,奠定比亚迪纯电技术基础,突破早期电动 车性能、续航瓶颈。2018 年 e 平台 2.0 提出了“33111”集成概念(3 合 1 电驱、3 合 1 高压系统、1 块 PCB、1 块电池、1 块 DiLink 屏),开启集成化迭代。2021 年 e 平台 3.0,推出八合一电动力总成、CTB 电池车身一体化技术、800V 高压平台,集成 化程度进一步增强,确立比亚迪在智能电动领域的领先地位,推动纯电车型性能与体 验质变。2024 年比亚迪发布了 e 平台 3.0 evo,搭载十二合一智能电驱(新增智能升 压、升流和自加热模块),进一步提升了集成度和创新性。比亚迪的技术领先源于其 垂直产业链布局,掌握核心技术,实现全面自主可控, 以卓越的创新能力和坚定的 前瞻布局,引领着全球汽车产业电动化转型趋势。

3 月 17 日,比亚迪推出全球首个全域千伏高压架构,开启电动车“油电同速”时代。 比亚迪召开超级 e 平台技术发布暨汉 L、唐 L 预售发布会,会上发布超级 e 平台是全 球首个量产的全域千伏高压架构,该架构将电池、电机、电源、空调等系统全部升级至 1000V,配合自主研发的 1500V 碳化硅功率模块,成功构建起行业首个兆瓦级充电 体系。

兆瓦闪充系统:1000V 充电电压,比亚迪将电池内阻降低 50%,充电电流做到 1000A, 充电倍率达到 10C,充电功率 1 兆瓦(1000kW),实现全球量产最高峰值充电速度 1 秒 2 公里。闪充 5 分钟,畅行 400 公里,实现“油电同速”。 全液冷兆瓦闪充终端:比亚迪自研的全球首款全液冷兆瓦闪充终端系统,其最大输出 能力可以达到 1360kW,未来将规划在全国各地建设 4000 多座“兆瓦闪充站”。除自建 兆瓦闪充站外,比亚迪独创的“双枪充电”技术,可将现有超充桩升级为闪充桩,同时 实现快充桩向超充桩的平滑升级。

量产转速最高 3 万转电机:转速是衡量电驱系统技术高度的核心标尺。比亚迪历时 五年研发,将电机转速从第一代 7500rpm 提升至第五代 30000rpm+,实现全球首款量 产级 30000rpm 电驱总成,作为超级 E 平台的核心组件,该电机采用 1000MPa 高强度 硅钢片、航空铝端板等创新材料,配合 AI 优化的 6 极 72 槽短距绕组设计,实现功 率密度 16.4kW/kg,单电机功率达 580kW。在传动系统方面,四行星差速器设计将轮 端扭矩提升至 5500N・m,配合微米级齿面加工工艺,确保 306km/h 齿轮线速度下的 稳定运行。 1500V 耐压碳化硅功率芯片:1000V 电压平台要求功率模块一定要达到 1500V,比亚 迪自主开发了 1500V 耐压的碳化硅功率模块。通过双面银烧结工艺与高温封装技术, 模块耐压提升至 1500V,节温耐受能力达 200°C,确保 1000V 高压平台下的稳定运行。 对称晶圆布局将杂散电感降至 5nH,结合激光焊接工艺优化功率回路,输出电流高达 1000A,实现高电压与高电流的完美协同。

800V 高压架构在电动汽车领域的普及进度正在迅速推进。自 2019 年保时捷率先在 Taycan 车型上应用 800V 高压快充方案后,该技术逐渐受到关注。2022 年被认为是 800V 高压架构量产元年,小鹏汽车推出了国内首款基于 800V 高压 SiC 平台的车型小 鹏 G9,进一步推动了该技术的发展。理想汽车为支持其 800V 纯电产品,规划在 2025 年将建成 3000 座以上高速超充站。

2. 碳化硅功率器件或将成为高压平台下的首选

2.1SiC 比 Si 更加适合高压高功率平台

提升电压平台是提升充电功率的首选路径。2025 年 3 月 17 日,比亚迪发布的兆瓦闪 充超级 e 平台最高充电电压达到 1000V,是全球首个量产的乘用车“全域千伏高压架 构”。续航能力和充电效率一直是电动汽车的一大痛点。而通过提升电流来提升充电 功率则要面临安全和能耗问题,因此,提升电压,从 400V 电压平台升级至 800V 乃至 更高平台是一条行之有效的路径。以 800V 电气架构为例,其具有提升快充速度、降 低车辆能耗等优势,但同时也会有成本增加、充电速度对充电桩依赖较大等局限性。

更高电压平台可以显著缩短充电时间。根据比亚迪超级 e 平台发布会,在兆瓦闪充 桩的加持下,兆瓦闪充可实现“1 秒 2 公里”的全球量产最高峰值充电速度。以当晚 发布的比亚迪汉 L 为例,可实现闪充 5 分钟畅行 400 公里。而在其他第三方测试中, 以小鹏汽车为例,800V 平台的小鹏 G9(3C 版)最高功率达到 300kW,显著高于小鹏 P7(400V)。在不同功率充电桩下的充电效率也有不同程度的提升,800V 的优化效果 尤其在大功率充电桩下更加明显,480kW 充电时间仅需 20 分钟,相比小鹏 P7 的 29 分钟缩短了约 31%。

SiC 比 Si 更适用于高压应用场景。比亚迪在超级 e 平台发布会上正式宣布自研并量 产全球首款 1500V 车规级 SiC 功率芯片,以支持超级 e 平台对功率密度的更高要求。 相比硅基功率器件,SiC 器件具有更优异的性能。SiC 材料和传统的 Si 材料相比,在 带隙、击穿场强、电子迁移率等参数方面具有明显优势。相比 IGBT 和硅基 MOSFET, SiC MOSFET 可以同时达到高电压和高频率,并且具有更好的散热性能,因而在高电压的应用场景下具有更强大的性能优势。

SiC 功率器件有望实现整体系统的空间和成本优化。和硅基 IGBT 相比,SiC 芯片可 以做到面积更小、厚度更薄,根据三菱电机的案例,SiC 模块面积要比 IGBT 减小 56%。 以机械臂为例,传统的 IGBT 电源柜可能需要 21 条电缆来为机械臂的七个电机供电, 可能需要数百米昂贵而复杂的布线基础设施;而使用 SiC MOSFET 电机驱动系统,电 缆数量可以减少到 2 条长电缆,这些电缆连接到本地电机组件内的每个电机驱动器。

SiC 或将逐步提升在新能源车、大功率充电桩、光伏、储能等领域的应用。从具体应 用领域来看,目前主流的功率器件仍然以硅基为主,但展望至 2030 年,SiC 或将逐步提升在新能源车、大功率充电桩、光伏、储能等领域的渗透率。GaN 则主要适用于 OBC、充电器、通信基站、服务器等领域。而硅基功率半导体仍将保持在数据中心、 家电、电动工具、轨交、风电、电机驱动等领域的主要地位。

2.2衬底是碳化硅功率器件核心环节

衬底是 SiC 器件制造核心原材料,成本占比最高。SiC 芯片制造流程主要包括单晶衬 底生长、切割、外延、前道加工、晶圆减薄、晶圆切割等流程。其中衬底环节是器件 制造的核心环节,因为衬底的材料性能对于 SiC 功率器件性能有着至关重要的影响。 从成本占比来看,衬底也是所有环节中占比最高的,达到 47%。

根据天岳先进港股招股说明书,不考虑自产自用的情况下,全球 SiC 衬底市场规模 从 2019 年的 26 亿元增至 2023 年的 74 亿元,期间 CAGR 约为 29.89%。2030 年市场 规模有望达到 664 亿元,2024-2030 年间 CAGR 约为 39.02%。增长驱动力主要来自于 新能源汽车、光伏储能、AI 服务器数据中心等领域对更高功率密度的需求。

中国衬底供应商举足轻重,天岳先进和天科合达位列全球前五。根据弗若斯特沙利 文统计数据,按照销售收入口径来计算,全球前五大碳化硅衬底供应商分别为 Wolfspeed、天岳先进、天科合达、Coherent(原 II-VI)、Sk siltron css,市占率 分别为 22.5%、14.8%、13.0%、11.3%、6.8%,合计占据全球 68%市场份额。其中美国 和中国各有 2 家公司,韩国拥有 1 家公司。

2.3新能源汽车有望驱动碳化硅市场规模快速扩张

搭配 SiC 主驱新车型数量快速增长。随着车型电压平台等级的不断提升,新车型对 SiC 的使用率也在快速提升,2023-2024 年新增搭配 SiC 主驱的车型数量分别达到 45/47 款,显著高于 2020 年的 2 款。包括驱动电机控制器、OBC、DC/DC、空调压缩 机等环节均为 SiC 器件的主要使用场景。同时在充电桩侧,为了匹配更高的电压和 功率,提升功率密度,SiC 的使用率也在逐年提升。

随着渗透率的提升,整个 SiC 市场有望快速扩张。根据 Yole 的统计预测,2023 年全 球功率 SiC 器件市场规模约为 27.46 亿美元,其中新能源车和铁路领域占比约为 73%, 工业领域约占比 25%。2029 年整体市场规模有望达到 98.73 亿美元,2023-2029 年 CAGR 高达 24%。

SiC 功率器件呈现头部垄断的竞争格局。根据 TrendForce 数据,2023 年全球 SiC 收入前五大公司分别为 ST 意法、安森美、英飞凌、Wolfspeed、罗姆,收入占比分别为 32.6%、23.6%、16.5%、11.1%、8.0%,合计占比 92%。其中 ST 意法、安森美、英飞 凌、罗姆均为功率器件老牌龙头厂商,Wolfspeed 则是从 SiC 衬底领域拓展至器件领 域。

3. 充电桩建设有望加速,超充发展可期

3.1充电桩行业有望进入加速建设期

充电基础设施覆盖率有较大提升空间。新能源车方面,根据中汽协及公安部数 据,2024 年全国新能源汽车市场持续增长,保有量达 3140 万辆,销量达 1286.6 万 辆,同比分别提升 54%/36%;充电桩方面,根据国家能源局与中国充电联盟数据,2024 年底全国充电桩保有量达 1282 万台,同比增长 49%,对应车桩比为 2.45:1,全国公 共充电桩保有量达到 356 万台,同比增长 28%,对应公共车桩比为 8.8:1,快速增长 的新能源汽车市场加大了对充电桩的需求,公共充电桩覆盖率仍有较大的提升空间。

在汽车电动化加速、政策持续助力的背景下,国内充电桩建设有望加速,尤其是公共 充电覆盖率有较大的提升空间。我们认为未来车桩比呈逐年下降趋势、直流桩占公共 桩的比例有望提升,我们预计 2026 年我国公共充电桩新增规模有望达到 209 万台, 对应 2024-2026 年 CAGR 达 57%,其中公共直流充电桩新增规模有望达 141 万台,对 应 2023-2026 年 CAGR 达 56%。

3.2超充桩发展可期,液冷或成发展趋势

超充桩建设发展可期,大功率/高电压充电桩比例持续提升。截至 2024 年底,我国 公共桩保有量中交流桩占比 54%,直流桩占比 46%。根据中国充电工况的数据,截至 2024 年 1-10 月,额定功率大于 250kW 的公共直流桩保有量占比为 14%,新增占比达 47.5%,随着快充车型的普及以及充电桩产业链的超充技术进步,国内超充桩渗透率 有望进一步提升。

随着整车端往1000V高电压等级平台升级,充电桩端往更大功快充及超充方向发展, 液冷充电桩或成趋势。根据国际充换电网,液冷充电桩有 1)充电速度更快;2)设 备重量轻;3)安全性高等核心优势。在零部件方面,充电枪与模块升级明显。 充电枪方面,相较于传统直流充电枪线,大功率液冷充电枪线在电缆和充电枪之间设 置了液体循环通道,使用冷却液带出热量,从而实现在不增加枪线面积以及充电枪重 量的情况下,支持更大电流的传输。模块方面,根据优优绿能招股书披露,液冷充电 模块依靠块系统内部的发热器件通过冷却液与散热器进行热交换,噪音更低,同时, 液冷充电模块采用全封闭设计,与灰尘、易燃易爆气体等杂质杂物无接触,具有更高 防护性,进而提升使用效率和使用寿命。

4. 激励熔断器需求有望加速增长

熔断器是不可或缺的电路保护器件。电路保护器件是指安装在电路中,当电路出现过 电流、过电压或过热等情形时,切断电路或抑制电流、电压的突变,起到保护电路和 用电设备作用的一类器件。其中熔断器是对电路进行过电流保护的器件,工作时,熔 断器串接在电路中,负载电流流经熔断器。当电路发生短路或过载,过电流的热效应 使熔体熔化、气化产生断口,断口产生电弧,熔断器通过熄灭电弧切断故障电路,起 到电路保护的作用。

传统车用保护通过继电器和熔断器来切断电路。纯电车型的电压一般高达 300V 以上, 远远高于人体安全电压。当车辆发生碰撞或短路后,需要高压电气系统断开回路,并 将外部可能被接触的高压部件电压及回路电压降至小于 60VDC 的安全电压范围,从 而保障安全。传统的方式是通过继电器和熔断器动作来切断电路,但是传统方案无法 精准控制“什么时候断,什么时候不断”。纯电动车电流变化非常复杂,需要在碰撞 发生的初期就从源头上彻底断电,从而防止发生进一步的危险。

高压平台需要激励熔断器进行快速、主动保护。新型的激励熔断器可以通过接收控制 信号,激发保护动作。与传统熔断器相比,激励熔断器可根据车辆的工况需要,主动 切断高压回路,使系统供电迅速断开,隔离高压端。此外,激励熔断器主动切断故障 电流的动作时间更短、功耗更低。传统熔断器的分断时间随电流大小变化,小电流动 作时间较长,若电流从 5-6kA 下降到 2kA,其保护速度由 5-10ms 增大到超过 1000ms; 而激励熔断器动作时间可以控制在信号发出后 2ms 之内。功耗方面,激励熔断器功 耗小于 10W,而传统熔断器功耗大于 30W。

800V 高压车型渗透率持续提升。根据盖世汽车研究院,2023 年车企开始加大对 800V 高压技术的投入与布局,市场渗透率为 4.4%。2024 年 1-10 月,800V 车型渗透率达 到 8.4%,终端销量翻番,高达 66.8 万辆,800V 高压平台展现出强劲的发展势头。尽 管短期内仍以中高端市场为核心阵地,但随着技术精进、成本可控及车企全方位拓展 布局,盖世汽车研究院预计 2025 年高压 800V 市场份额将提升至 15%。

我们预计 2025 年国内熔断器市场规模为 30.8 亿元。随着新能源车的快速发展,车 用电力熔断器的需求呈现快速增长,假设 2025 年乘用车电力熔断器单价为 18 元/只, 商用车电力熔断器单价为 56 元/只,激励熔断器单价为 96 元/只,我们测算 2025 年 国内熔断器市场规模为 30.8 亿元,同比+38.9%,其中 800V 激励熔断器占比有望提 升至 15.6%,激励熔断器市场开启高速增长。

熔断器市场集中度较高。新能源车用熔断器的定制化程度高,产品技术壁垒较高,中 熔电气与国内新能源车企的深度合作,已率先量产激励熔断器,目前已进入比亚迪、 戴姆勒、大众等供应链体系,并持续拓展特斯拉、宝马等新客户。根据格物致胜制造 业排名数据库,中熔电气 2023 年熔断器市场占有率为 32.1%,排名第一。


(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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