新能源汽车充电桩行业专题分析充电模块-小身材-大能量

新能源汽车充电桩行业专题分析充电模块_小身材_大能量（报告出品方：中信证券）电池模块：直流充电桩的“心脏”，受益于市场需求发动和大功率趋势料迎量旺德跌电池模块：功不可没电能掌控和转换促进作用，成本占到至比达50%直流电池设备的“心脏”，功不可没电能转换的促进作用。电池模块应用于直流电池设备中，就是同时同时实现整流、低电压、滤波等功率切换的基本单元，主要促进作用就是将电网中的交流电转换为可以可以可供电池电池的直流电。电池模块性能直接影响直流电池设备的整体性能，同时关系到电池安全等问题，就是新能源汽车直流电池设备的核心部件，被誉为直流电池设备的“心脏”。电池模块上游主要就是芯片、功率器件、PCB等各类元器件，下游就是直流充电桩设备制造商、运营商及车企等。从直流充电桩成本构成来看，电池模块成本占中火超过至50%。量：受益于直流充电桩建设快速以及大功率趋势，需求量料快速提升充电桩保有量持续提升，车桩比逐渐下降。作为新能源汽车的配套基础设施，充电桩数量随着新能源汽车保有量的提升而不断增加。车桩比是指新能源汽车保有量与充电桩保有量之比，是衡量充电桩能否满足新能源汽车充电需求的指标，车桩比越低，代表充电桩供给更加充分，新能源汽车充电更加便利。截至2022年底，我国新能源汽车保有量达1310万辆，充电桩保有量达521万台，车桩比为2.5，较2015年的11.6实现大幅下降。直流桩在公共充电桩中的比重逐渐提升。截至2022年底，我国公共充电桩数量为179.7万台，同比+57%；其中，直流充电桩76.1万台，同比+62%，交流充电桩103.6万台，同比+53%，直流桩增长速度更慢。从比重来看，2022年底，直流桩在公共充电桩中的占到至比达至42.3%，较2018年提升5.7pcts，弥漫下游新能源汽车对电池速度的建议进一步提升，未来直流桩占比料进一步提高。大功率电池趋势下，电池模块使用量料提升。在快速补能的市场需求驱动下，新能源汽车往400V以上低电压平台发展，电池功率也逐渐提升，平添电池时间的大幅缩短。根据华为2020年发布的《电池基础设施发展趋势白皮书》，以乘用车为基准，华为预计至2025年，单枪电池功率达至350KW，充满著电将仅仍须10-15分钟。从直流充电桩内部结构来看，必须同时同时实现大功率电池，仍须提升电池模块的并联数量，比如说60KW充电桩仍须2个30KW补授电模块进行并联，120KW仍须4个30KW电池模块并联。因此必须同时同时实现更高功率快补授，进度表计电池模块的使用量将赢得提升。价：充份竞争下单W价格趋于稳定，大功率趋势促进产品价值量和盈利能力提升历史上经过多年充份竞争，电池模块价格趋于稳定。经历多年市场竞争和价格战，补授电模块价格大幅下降。根据中商产业研究院数据，2016年电池模块的单W价格约1.2元，至2022年电池模块单W价格已下降至0.13元/W，6年时间下降约89%。从近年来价格变化看一看，目前电池模块价格趋于稳定，年度降幅非常非常有限。大功率趋势下，电池模块产品价值量和盈利能力赢得提升。电池模块功率越大，单位时间内输出的电能越多，因此随着直流充电桩的输出功率朝着更大方向发展。单个电池模块的功率由早期的3KW、7.5KW、15KW，发展至目前以20KW和30KW居多，并料向40KW甚至更高功率等级的应用领域方向发展。根据优优绿能招股书说明书发布的数据，2022H1公司20/30/40KW电池模块的销售均价分别为2558/3761/4242元/台，毛利率分后别为23.9%/31.7%/32.3%，大功率电池模块的产品价值量和盈利能力更高。市场空间：预计2027年全球空间强于500亿元，对应未来5年CAGR少于45%在我们此前发布的《新能源汽车行业充电桩行业深度报告：千亿市场，盈利边际向不好》（20230128）报告中的关于充电桩的预测基础上，测算全球电池模块市场空间，对电池模块部分的假设如下：公共直流桩平均值电池功率：大功率趋势下，假设直流充电桩电池功率每年提升10%，预计2023/2027年公共直流桩平均值电池功率为166/244KW。电池模块单W价格：国内市场，弥漫技术进步和规模效应提升，假设电池模块单W价格逐年下降，降幅逐年下滑，预计2023/2027年单W价格为0.12/0.08元；海外市场原材料、人工、生产成本高于国内，预计单W价格约为国内市场的2倍。基于上述假设，我们预计至2027年，全球电池模块市场空间约549亿元，对应2022-2027年CAGR少于45%。行业竞争：大浪淘沙，供给集中，未来核心看点就是技之术升级和海外市场突破电池模块玩家数量非常非常有限，行业集中度较低多年竞争带来行业出清，充电模块玩家数量有限。与下游充电桩制造商和运营商不同，目前充电模块行业玩家数量有限。根据第一电动网资讯，经历过去几年的激烈竞争，行业逐渐出清，充电模块供应商从2015年底的接近40家，到目前还活跃在市场的只有10家左右。主要分为两类，一是自产自用型，代表企业为：特来电、盛弘股份、科士达等；另一种是供应型，代表企业为：英飞源、优优绿能、通合科技、英可瑞、永联科技、华为等。行业格局初定，头部企业市占率较高。根据车桩新媒体统计数据，从2022年包括自供型和外供型充电模块企业在内的竞争格局来看，英飞源是行业龙头，市占率达34%，行业CR5超80%。若只看外供型（扣除公司自用和公司股东采购部分）为主的充电模块市场，英飞源市占率更高，接近50%，市占率前五的企业分别为：英飞源、永联科技、通合科技、优优绿能、英可瑞。因此，无论是整体模块市场还是外供型市场，行业格局已然清晰。技术研发、客户检验、成本管控能力构筑行业竞争壁垒电池模块核心技术壁垒就是流形结构设计及集成化能力。电池模块的关键元器件就是功率器件、磁性元器件、电阻电容、芯片、PCB等，当电池模块工作时，三相交流电经过有源功率因数校正（PFC）电路整流后，变成直流电供给DC/DC切换电路。控制器的软件算法通过驱动电路促进作用于半导体功率控制器，从而掌控电池模块的输出电压及电流，进而对电池组进行电池。电池模块内部结构复杂，单个产品附带多于2,500个元器件，流形结构的设计轻而易举同意了产品的效率和性能，散热器结构设计则同意了产品的散热器效率，具有较高技术门槛。“能做成”：需要在电力电子或电源领域多年的技术积累。充电模块具备一定的技术门槛，市场上主流的充电模块生产企业大多具备多年在电力电子或者电源领域的技术积累，例如：盛弘股份传统业务为工业配套电源，其与充电模块产品技术同源；通合科技、英可瑞、欧陆通等均从事电源类产品业务多年，对电力电子技术锂解深刻；优优绿能高管团队大多具备在全球著名电气公司艾默生的工作经历。“能做好”：仍须考量众多性能参数，品质建议预计进一步提高。电池模块作为技术门槛较低的电力电子产品，必须总而言之高品质，仍须考量的参数较多，比如：体积、质量、贫热方式、输出电压、电流、效率、功率密度、噪音、工作温度、待机损耗等。此前充电桩功率低、品质低，对电池模块的建议不高，但是在大功率趋势下，低品质电池模块可以在后Chinian充电桩运营阶段产生非常小问题，增加后期运维成本，因此，充电桩企业对电池模块品质建议预计可以进一步提高，对电池模块厂商技术能力明确提出更高建议。电池模块产品质量和供应稳定性至关重要，客户证书流程苛刻。电池模块的客户主要涵盖充电桩生产和运营商、新能源汽车厂商等，电池模块的产品质量、供应稳定性对于客户的生产经营至关重要，因此下游客户可以制定苛刻的供应商证书考核制度。通常情况下，必须通过大客户的证书，从递交供应商提出申请资料至最终步入体系通常仍须较长时间。供应商的考核从企业实力、产品情况等多个方面著手，内容涵盖企业规模、生产协同度、产品稳中求进定性、技术能力、未来技术发展方向、服务情况等。即使达成一致一致上下游合作关系，双方也就是采用逐步强化订单及供应量的方式进行合作。客户证书通过后通常保持长期合作关系。同时，自身利益品质稳定性考量，企业一旦步入客户的合格供应商名录，只要产品质量、交期等方面能够持续满足用户客户市场需求，合作关系一般较为均衡。特别就是下游大型客户挑选出电池模块供应商时，还要实地考察电池模块厂商的长期供货能力，通常可以与供货能力充足的企业保持长期紧密的合作关系，甚至可以参股一些优质的电池模块供应商企业。因此，相对于崭新步入者，头部电池模块厂商具有明显的先发优势。根据优优绿能招股书说明书发布，其客户万帮数字（星星电池）和ABB分别先后于2019、2020年对公司进行参股，目前增持比例分别为2.67%、7.80%。我们表示，下游客户参股电池模块企业，一方面可以侧面检验电池模块企业的产品品质赢得客户广泛普遍认可，客户看空企业未来发展；另一方面可以进一步加深双方的合作关系。上游原材料种类繁杂，考验企业供应链纵向管控能力。根据优优绿能招股书说明书发布，电池模块营业成本构成中轻而易举材料成本占比约87%，占到至比较高且保持较为均衡，因此对上游等原材料的成本掌控变成影响毛利率的关键因素之一。单个电池模块附带多于2,500个电子元器件，所需的原材料涵盖功率器件、磁元件、电容、PCB、结构件、芯片等，根据优优绿能2022H1各类原材料订货金额占比来看，功率器件和磁元件成本占比相对较低，分后别为25.4%/22.5%。电池模块元器件种类较为繁杂，供应链上的厂家数目众多，仍须公司具备较强的供应链纵向管控能力回去增加原材料订货成本和价格波动，对于崭新步入者而言，往往仍须较长时间的积极探索与积累才有可能形成高效率的供应链管理能力。电池模块品质建议进一步提高，海外市场突破平添盈利弹性大功率电池趋势下，电池模块品质建议进一步提高直流电池设备的慢补授能力就是通过大电流和高压化后同时同时实现大功率的电能输出，这对电池模块的性能明确提出了更高的建议。随着电压和功率等级的提升，电池模块的电力电子功率变大换电路流形、嵌入式软件控制算法、高频磁性元件设计、大功率散热器结构设计等方面的难度也随之提高，同时也必须保证其安全性和可靠性，对电池模块厂商明确提出了代莱建议，进一步提高了电池模块的技术门槛。建议一：同尺寸下进行功率升级。提高直流电池设备输出功率主要通过增加电池模块数量或提高单个电池模块的功率，以提高直流电池设备总功率的方式同时同时实现。但是考虑到补授电桩的体积非常非常有限，单纯增加电池模块数量无法满足用户功率提升市场需求，因此仍须在电池模块体内积保持维持不变的情况下，提升单个模块的功率，即为为提高功率密度。因此，体积功率密度就是考验各电池模块厂商的核心指标之一，我们按照“单模块功率/模块体积”公式测算目前电池模块企业的体积功率密度，推断出各家产品之间存一定差异，平均值体积功率密度大概在2.6W/cm，部分厂家能重实效3.5W/cm甚至更高水平。SiC功率器件的应用领域能大幅提高电池模块的功率密度、延长使用寿命。电池模块的功率仅器件主要涵盖MOSFET和IGBT两种，各自适用于于于相同的电压范围，在电池模块方面均存使用。较之于Si基为器件，SICMOS具有更高的导通损耗、更高的开关损耗、更高的控制器频率等优良特性，并且可以在高温、高压、制约等严苛的环境中高效率工作，能够大幅提升电池模块的功率密度、延长电池模块的使用寿命、增加运营商和桩企的运维成本。建议二：散热器方式的改进和优化。对充电桩运营企业来说，充电桩故障率和噪音扰民就是两小难题，其中充电桩的故障率直接影响至站点的盈利水平和用户的使用体验。充电桩故障的主要原因就是电池模块的故障，目前业务主流散热器模式为直通风冷模式，采用高转至速风扇强力排风，空气由前面板排泄，从模块尾部排出，从而盗走散热器及呕吐器件的热量。但是充电桩处于室外环境，空气可以夹杂着灰尘、盐雾及水气并熔化在模块内部器件表面，内部积尘可以导致系统绝缘变差、散热器变差、电池效率高、设备寿命减少；遇到雨季或潮湿，积尘变软后可以腐坏、破损器件、短路导致模块故障。其次，风冷散热器模式采用高转至速风扇强力排风，再加之充电桩的散热器风扇，可以产生非常大噪音。因此，必须想增加电池模块的故障率和噪音，仍须对风冷散热器模式进行改进和优化。单一制风道和液冷散热器料变成未来电池模块主流散热器方式。为增加噪音，提升产品防范护性能，行业内主流生产商不断改进散热器模式，发展出单一制风道散热器和液冷散热器方式。1）单一制风道散热器：通过优化风道设计，将电子元器件设计在模块上方密封箱体中，散热器复置放到密封箱体下两端，散热器与密封箱体四周进行防尘防尘设计，刊发热电子元器件集中张贴在散热器内侧，风扇仅对散热器外侧Alappuzha进行散热器，并使电子元器件免受粉尘污染和破损，大大减少了产品故障率，提高了电池模块的可靠性和使用寿命。2）液冷散热器：与风冷电池模块较之，液冷电池模块系统内部的呕吐器件通过冷却液与散热器进行热传导，噪音更高。同时，液冷电池模块采用全封闭设计，与灰尘、易燃极容易另结新欢气体等杂质杂物并并无触碰，具有更高防护性，进而提升使用效率和使用寿命。通常情况下，常规风冷系统使用寿命为3~5年，液冷系统使用寿命可以多于10年。但目前液冷散热器模式成本较低，适用于于于对噪音和防护性建议较低的场景。未来，随着技术进一步发展，以及大功率充电桩对电池模块品质建议的进一步提高，液冷散热器模式料逐渐替代风冷散热器。主流充电模块企业已在液冷产品方面有所布局。目前，英飞源、优优绿能、英可瑞、欧陆通等充电模块企业陆续推出自己的液冷充电模块产品。如：欧陆通在2022第三届中国国际充电桩运营商大会上首次发布75KWACDC产品，输出电压可达1000VDC，峰值效率达97%，采用业内领先的液冷散热技术，实现与外界污染隔绝屏蔽，能够解决常规模块故障率高、噪声大等问题，在实现超级快充的同时有效提高充电模块的防护性及可靠性。海外存证书壁垒，率先通过证书企业料享受高弹性快速增长海外对充电桩品质证书苛刻，接口标准各不相同。海外对充电桩标准建议苛刻且各不相同，比如说欧盟的CE、美国的FCC等都属于强制性证书，获得这些本土化的证书许可就是中国充电桩企业同时同时实现成功登岸的首要壁垒。其次，相同国家和地区的充电桩接口标准也各不相同，目前国际上主要存四个充电桩接口标准，分别就是中国国标GB/T、CCS1美标（combo/Type1）、CCS2欧标（combo/Type2）、日本标准CHAdeMO，此外特斯拉存自己单独的电池接口标准。海外电池模块毛利率显著高于国内。从优优绿能发布的招股书数据来看，相较于内销，公司外订货毛利率仅更高，2019-2022H1公司外订货毛利率仅水平分后别为49.64%/49.48%/46.25%/43.36%，较内销分别高22.38/25.16/26.29/