我國充電基礎設施商業模式及發展趨向
中能傳媒能源安全新戰略研究院 伍夢堯
作為電動汽車的能源補給設施,近年來,國內充電基礎設施行業在政策和市場的雙重推動下發展步伐不斷加快。尤其在“十三五”時期,在國家政策的積極引導下,我國電動汽車充電基礎設施建設進入快速發展階段。當前,我國已成為電動汽車充電基礎設施建設規模最大的市場。
最新數據顯示,截至2023年8月,全國充電基礎設施累計數量達720.8萬臺,同比增加67%,呈現持續快速增長態勢。伴隨國家政策的積極引導、社會資本的持續投入、電動汽車市場規模的持續擴大,未來一段時間,我國電動汽車充電設施體系將得到不斷完善。尤其是公共充電服務市場,有望在“十五五”進入成熟期。
(文章來源 微信公眾號:中能傳媒研究院 ID:ZNCMYJY 作者:伍夢堯)
一、電動汽車充電基礎設施發展概況
(一)我國電動汽車充電基礎設施發展歷程
2006年,比亞迪在深圳建設了我國第一批電動汽車充電樁,拉開了我國電動汽車充電基礎設施建設的序幕。發展初期,由于下游電動汽車市場規模相對較小,行業發展拉動力不足,我國充電基礎設施行業發展緩慢,建設、運營主體相對較少,充電樁數量增長緩慢。
資料來源:根據公開資料整理
圖1 我國電動汽車充電樁發展歷程
直到2014年,充電基礎設施行業迎來雙重利好,行業發展出現明顯增速。5月,國家電網公司發布《關于做好電動汽車充換電設施用電報裝服務工作的意見》明確,支持社會資本參與慢充、快充等各類電動汽車充換電設施市場。11月,財政部等四部門聯合發布《關于新能源汽車充電設施建設獎勵的通知》表示,中央財政擬安排資金對新能源汽車推廣城市或城市群給予充電設施建設獎勵。兩項重要文件,從財政、資金、并網等方面多措并舉,為電動汽車充電基礎設施市場發展注入活力。
2015年,充電基礎設施行業又得到兩項重要的政策支持。10月,國務院辦公廳發布《關于加快電動汽車充電基礎設施建設的指導意見》明確,力爭到2020年基本建成適度超前、車樁相隨、智能高效的充電基礎設施體系,滿足超過500萬輛電動汽車的充電需求,為行業發展錨定方向。同月,國家發展改革委、國家能源局等四部門聯合發布《電動汽車充電基礎設施發展指南(2015—2020)》表示,為滿足500萬輛新能源汽車充電需求,到2020年將建成充電樁480萬個,為行業發展再次確立方向。
“十三五”期間,得益于我國對新能源汽車產業發展的大力推動,電動汽車銷售量實現快速增長,市場規模明顯擴大,對充電設施行業發展形成明顯拉動。同時,政府補貼從“新能源汽車補貼”到“充電設施建設補貼”,再向“充電設施建設補貼+充電設施運營補貼”的補貼對象轉變,也為充電設施行業的發展提供了有力支撐,驅動行業整體進入快速發展階段。尤其是在2020年,“新能源汽車充電樁”被政府工作報告正式列入“新型基礎設施建設”七大領域之一,標志著充電基礎設施從電動汽車的配套設施上升為我國經濟社會發展的新型基礎設施,行業發展迎來重要機遇期。
“十四五”以來,伴隨“雙碳”工作不斷深化,國務院及相關部門相繼推動一系列支持充電基礎設施行業發展的政策扎實落地,引導行業發展持續加速。
2022年1月21日,國家發展改革委、國家能源局等十部門聯合印發《關于進一步提升電動汽車充電基礎設施服務保障能力的實施意見》明確,到“十四五”末,我國形成適度超前、布局均衡、智能高效的充電基礎設施體系,能夠滿足超過2000萬輛電動汽車充電需求。同年8月,國務院常務會議明確,大力推進充電樁建設,納入政策性開發性金融工具支持范圍。2023年4月28日,中央政治局會議首次提及將充電樁發展納入新能源基礎設施序列,展現了國家對推動充電基礎設施發展的決心。
2023年5月5日,國家發展改革委、國家能源局聯合發布《關于加快推進充電基礎設施建設 更好支持新能源汽車下鄉和鄉村振興的實施意見》明確,加大充電網絡建設運營支持力度,到2030年前,對實行兩部制電價的集中式充換電設施用電免收需量(容量)電費,進一步刺激充電樁運營商的積極性,吸引更多社會資本。
(二)我國已形成世界上數量最多、服務范圍最廣、品種類型最全的充電基礎設施體系
歷經十余年的發展,我國充電基礎設施建設從“十三五”初期的幾十萬臺增長到700余萬臺,如今已形成世界上數量最多、服務范圍最廣、品種類型最全的充電基礎設施體系。
1.充電設施種類日趨豐富
按照技術路線的不同,我國電動汽車充電基礎設施主要可分為充電和換電兩種模式。
表1 主流充電模式對比
充電模式,是目前更為主流的補能方式,根據充電技術的不同,主要可分為交流充電、直流充電、無線充電三種類型。其中,交流充電和直流充電的技術相對成熟,均已進入市場化階段;無線充電主要包含電磁感應式、無線電波式、磁場共振式三種模式,受技術規范和商業模式限制,目前均處于探索應用階段,還需推動技術進一步成熟、成本持續下降,才有可能實現大規模應用。
換電模式是指通過集中型充電站對電池進行集中存儲、集中充電、統一配送,并在電池配送站內通過直接為電動汽車更換電池包的方式進行補電,一般可分為乘用車換電站和商用車換電站兩種類型。得益于明顯縮短的補能時間和更高的補能效率,近年來,其市場份額正在實現快速提升。
從參與主體來看,換電模式的市場主體主要可以分為四類。第一類是新能源汽車廠商,代表企業為蔚來、吉利集團;第二類是動力電池廠商,代表企業為寧德時代;第三類是能源供應商,代表企業為國家電網和南方電網;第四類是第三方換電運營商,代表企業為協鑫能科、奧動新能源。
當前,換電模式實現商業化大規模應用的關鍵在于電池的標準化和共享換電。由于不同品牌的動力電池在設計、材料、用途等方面存在差異,導致電池在功率、插口等方面未能統一,成為換電模式實現大規模應用的最大阻礙。
2.我國公共充電設施主要集中在經濟較發達地區
從分布地區來看,我國充電設施建設區域集中度較高,主要分布在經濟較發達地區。
尤其是公共充電設施,分布不均衡現象更為明顯。數據顯示,截至2022年底,廣東、浙江、江蘇、上海、湖北、北京、山東、安徽、河南、福建等公共充電樁累計保有量居全國前十,其合計占全國比例高達71.3%。
出現這種情況,有多重原因。首先,在充電基礎設施行業發展中,部分企業為了獲得更多補貼,單純“為了建樁而建樁”,只追求充電樁數量的增長,而不在意建設的位置,有些充電站甚至選在了地圖上無法標記明確路線的角落;同時,部分運營商會為了節省成本在選擇充電樁類型時以慢充交流樁為主,導致這些充電樁在當前市場上的競爭力較弱,單樁利用率較低甚至淪為“僵尸樁”。
其次,部分城市的公共充電樁布局與居民的出行半徑、出行需求聯系過于緊密,導致充電樁在商業更發達、人口更密集的區域高度聚集,而在高速公路或非城市中心區的建設情況難以滿足需求,造成地區性結構失衡。高速公路充電樁的這一結構性不均衡現象尤其明顯。據交通運輸部數據,截至今年6月底,全國已有5931個高速公路服務區覆蓋充電設施,占高速公路服務區總數的89.48%;累計建成充電樁1.86萬個,覆蓋2.9萬個小型客車停車位,并有2.7萬個停車位預留了建設安裝條件。北京、河北、遼寧等17個省份高速公路充電基礎設施覆蓋率超過90%。
換電站的市場分布呈現出同樣局面。我國換電設施主要分布在經濟較發達地區,北京、浙江、廣東三地的換電設施數量在全國遙遙領先。根據中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟公布的數據,截至2023年6月底,北京、廣東、浙江的換電站數量分別為296、281、271家,排名第四的江蘇擁有換電站224家,排在第五、六名的上海、吉林則驟降到了152、124家。
數據來源:中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟
圖2 我國換電站建設分布圖(截至2023年6月底)
據機構預測,到2025年,我國新能源汽車保有量有望增加至3224萬輛,充電樁保有量有望增加至1466萬臺,幾乎相當于當前規模數量翻番。同時,2022—2025年我國充電基礎設施市場規模將分別達到1241億元、1347億元、1482億元、2045億元,市場發展前景廣闊。
鄉村地區公共充電基礎設施建設進展嚴重滯后,目前已成為行業發展亟待解決的問題。數據顯示,當前,縣級以下公共樁總數約為22.1萬個,僅占全國公共樁總數的9.45%,總體數量較少。究其原因,主要是因為當前鄉村地區充電基礎設施行業尚處于發展初期,多數鄉村地區的電動車主依靠“隨車樁”在附近公共場所或家中的220千伏插座進行補能就足以滿足需求。在行駛半徑相對確定的情況下,即便是長期使用私樁慢充也不會影響用車體驗,導致公共充電樁很難擴展市場,甚至日常運維都難以保障。
即便是經濟發展及新能源車滲透率均位居全國前列的浙江省,其公共充電樁建設同樣高度集中在城市和高速沿線,市場分布不平衡十分明顯。數據顯示,截至2023年6月,浙江省累計建成各類充換電站9691座、充電樁93320個,總量均列全國第三,但鄉村地區充電樁保有量約1.3萬個,僅占全省總量比重14%,相較于浙江農村26.6%的人口占比,存在明顯差距。
為統籌推進充電基礎設施與新能源汽車下鄉工作,浙江省發布《浙江省完善高質量充電基礎設施網絡體系促進新能源汽車下鄉行動方案(2023—2025年)》明確,到2025年,全省累計建成充電樁230萬個以上,鄉村不少于90萬個,滿足400萬輛以上新能源汽車充電需求;其中建設公共充電樁12萬個,鄉村不少于2萬個,全面發力打造全省域暢行無憂、全生命周期服務管理、全場景豐富多彩的新能源汽車下鄉“浙江模式”。
二、電動汽車充電設施運營模式
(一)運營主體多樣化
一般來說,充電設施從建設到運營涉及充電設備制造商、充電建設運營商、整體解決方案商等多個主體。為提升盈利能力、拓展業務范圍,近年來,處于產業鏈單一環節的企業多將業務范圍向上下游延伸,通過建設品牌生態圈,突破發展局限,并形成更多商業運營模式。
經過多年探索,當前,我國充電設施商業運營逐漸形成三種相對成熟的發展模式,分別為充電運營商主導、車企主導、第三方充電服務平臺主導。
1.充電運營商主導模式
運營商模式是由充電運營商自主完成充電樁業務的投資建設和運營維護,并為用戶提供充電服務的運營管理模式,是當前國內市場的主流模式。其主要類型為公用充電樁和專用充電樁,代表企業有特來電、國家電網、星星充電、依威能源等。
充電設施建設屬于重資產運營,對企業的資金實力、運營實力等提出了較高要求。一般來說,充電運營商的資本實力要相對雄厚,能夠負擔得起場地、充電設備等前期大規模投資。同時,運營商需要對產業鏈上下游資源進行整合,并協同參與充電技術研發與設備制造,在一定程度上能夠加速推動公共充電基礎設施網絡建設。
該模式的短板,相較來說也較為明顯。首先,各運營商間存在利益沖突,導致難以實現數據共享而形成信息孤島,充電樁利用率不高,整體盈利水平受到影響。其次,作為資產型充電運營商,該模式運營主體多專注于自有充電相關資產運營,精細化運營管理能力相對較差。
2.車企主導模式
車企主導模式是由電動汽車企業負責充電基礎設施的建設運維,并將充電樁作為售后服務提供給車主,以提升車主充電、用車體驗的運營模式。在這種模式下,發展相對成熟的車企不僅可以為車主提供更優質的充電體驗,還能通過打造品牌的閉環生態,有力增強對市場的把控能力,并對新能源汽車銷量產生一定拉動作用,進而延伸產業鏈,提升價值鏈。車企主導模式主要有車企自主建樁、合作建樁兩種模式,代表企業有特斯拉、蔚來等。
當前,規模相對較大的特斯拉和蔚來,其充電場站堅持采用自主建樁模式,充電服務只向自家車主開放,客戶群體單一,服務范圍相對有限,在公開市場基本不具備競爭優勢。
從商業運營角度來看,車企自主建樁模式需要車企投入很多的成本用于充電樁的建造及后期維護,但當前充電樁的收入來源相對單薄,因此對品牌的車主數量、資金實力、運營能力有較高要求。因此,采用這一模式運營的電動汽車企業其目的在于形成品牌服務生態圈,并不以實現盈利為第一目標。
合作建樁模式則相對開放,由車企提供客戶群體,運營商提供能源與技術,既有助于實現車樁信息和數據的互聯互通,又有利于提供更多信息增值服務,提高營收能力,實現市場份額的持續提升,代表企業包括威馬汽車與特來電共建的充電生態模式等。
3.第三方充電服務平臺主導模式
與前面兩種模式不同的是,第三方充電服務平臺并不直接參與充電樁的投資建設,而多是通過資源整合邀請各大運營商將充電樁接入自家運營的SaaS[1]平臺,為B/C端客戶提供解決方案,并以智能管理為依托提供商業價值,多為輕資產運營。這一模式能夠顯著提升單樁利用率,實現充電資源的最優化分配,提升項目盈利空間,代表企業有小桔充電、云快充、e充網等。
作為品牌集合體,該模式具有其他模式難以復制的流量優勢,能夠最大程度地吸引更多車主,并實現不同運營商的互聯互通。同時,部分市場份額大的企業有望從單一充電服務費抽成向電力躉售拓展,持續擴大業務范圍。部分業內人士認為,第三方充電服務商主導的商業模式能夠提供全生命周期的一站式服務,有望在未來成為市場主流。
該模式的弊端也十分突出。由于多品牌處于同一場地內,品牌間的利益沖突十分明顯。同時,平臺對市場規模大、品牌影響力高的運營商具有較強粘性,如果占據較大份額的頭部運營商停止合作,有時會讓整個場站、乃至平臺失去市場競爭力,甚至關閉。
4.其他模式
除了三種主流充電樁商業模式,當前,我國還有多種運營模式,只是市場規模還相對較小,僅在特定地區內占據一定規模。
例如,眾籌建樁模式,就是通過“投資方+充電服務運營方+場地資源方”的方式,最大程度整合社會相關資源,并由多主體共同分攤前期投資及后期運營成本。這一模式有助于盤活充電樁上下游產業資源,改善運營商重資產運營困境。
目前,國家電網公司得益于其在電力、資金等方面的雄厚實力,在此模式下優勢明顯;星星充電、小鵬汽車等品牌,也在該模式下逐漸邁出探索步伐。
星星充電在其官網中明確表示,有意愿加盟的主體無需繳納加盟費或經銷費。其建站加盟條件是需要擁有能持有5年及以上的工業用地或商業用地及不低于500千瓦或1000安的剩余電量,并負責場站線下的日常設備管理、車位管理、車輛人員疏導等工作,可以視為眾籌建樁模式的一種具體方案。
(二)前期投入高、回收周期長,
行業盈利能力普遍高
根據安裝地點的不同,充電樁一般可以分為公共充電樁、專用充電樁和私人充電樁。一般來說,只有公共充電樁涉及盈利,而這一領域同樣也是本篇討論的重點。當前,我國公共充電樁行業前期投入成本高、投資回收周期長等問題突出,行業運營盈利能力不高。
據業內測算,當前,建設一個充電設施的每千瓦投資成本約為3000~5000元,一個成規模的充電場站的投資額一般會達到百萬元級別。如此龐大的前期投資,使充電設施建設成為一項不折不扣的重資產運營行業。
表2 不同規模充電電站投資成本對比(單位:萬元)
注:該表格的計算標準,小型充電站規模約為5臺40千瓦直流充電樁或50臺7千瓦交流充電樁,大型充電站規模約為30臺40千瓦直流充電樁或30臺7千瓦交流充電樁。
數據來源:《電氣技術與經濟》
從結構看,充電樁硬件設備一般包括充電模塊、配電濾波設備、監控計費設備以及電池維護設備等,這一部分的成本在充電樁整個成本構成中占比高達93%,而充電模塊的成本則是充電樁硬件設備中最主要的支出,占比約為45%~55%。目前,我國充電模塊中的最核心部件IGBT仍主要依賴于進口,進一步抬高建設成本。
圖片來源:《中國新能源汽車產業發展報告》
圖3 120千瓦直流充電樁成本構成
從盈利方式來看,當前,我國公共充電樁的收入主要由充電服務費、停車費、財政補貼、增值服務等組成,其中充電服務費是最基本的盈利方式,單樁利用率是決定盈利能力的關鍵因素。
充電樁利用率較低,是當前影響我國公共充電樁收益的一項重要原因。據中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟公布的數據,截至2022年,我國全社會公共充電樁平均利用率僅為3%~5%,城市充電樁的平均利用率不足10%,高速公路充電樁的平均利用率不足1%。分析其中原因,主要來自兩個方面。首先是充電樁的標準不統一,導致不同品牌、廠家的電動汽車及充電樁無法實現互聯互通,兼容性問題突出。其次,城市的行駛半徑相對較小,電動汽車充電頻率不高,但建在偏遠郊區的充電樁會因為位置過于偏僻而很難吸引車主前往充電,也導致利用率不高。多重因素疊加,導致公共充電樁的利用率難達預期。
近年來,作為虛擬電廠的一部分參與需求側響應以獲得電網互動收入,也開始成為充電場站增加收益的一種方式。虛擬電廠是利用能源互聯網把散落在各處的充電樁、儲能等位于電力負荷側的資源整合起來,通過在電力供應緊張時段降低其用電功率,形成具有一定規模、可調節的負荷資源的電源協調管理系統,實現特定時段內的負荷調節。
以深圳為例。2021年12月,深圳上線了國內首個網地一體虛擬電廠運營管理平臺,截至2023年6月底,有近18000根充電樁接入了深圳虛擬電廠管理中心。接入虛擬電廠后,空置的充電樁會立刻根據電網指令參與調峰并獲得相應收益,其響應速度可以達到分鐘級;正在使用中的充電樁則會由車主自行選擇是否愿意進行調峰,如果接受,則會降低充電功率,充電時長增加約30分鐘,但充電費用可以享受一定折扣。
據預測,到2025年,深圳電動車的電池電量有望達到5000萬千瓦時,如果這些電量都能得到有效利用,將為當地清潔能源消納、電網削峰填谷提供積極幫助。同時,虛擬電廠的建設成本僅為傳統電廠的十分之一,通過集聚電力需求側的分散資源與電網進行互動響應,在緩解電力供需緊張的同時,也能有效節省傳統電廠和電網的大額投資,并讓參與用戶也獲得一定獎勵。
2022年8月26日,特來電新能源股份有限公司(以下簡稱“特來電”)作為首批14家負荷聚合商之一接入了國內首家虛擬電廠管理中心——深圳虛擬電廠管理中心。2023年1—6月,通過參與經濟調度、負荷約束、調峰輔助服務、需求側響應等能源管理業務,特來電參與電量超過7000萬千瓦時,與2022年全年電量幾乎持平。
據了解,2019—2021年,特來電的電動汽車充電樁業務整體處于長期虧損狀態。據不完全統計,如果不將政府補貼計入在內,3年間,特來電累計虧損金額達5.6億元。
通過參加虛擬電廠需求響應,特來電實現了盈利能力的大幅提升。其中,在2022年7月26—28日用電高峰期間,特來電在參加上海市的需求響應期間滿足了其近四成的調峰需求,按照每千瓦時補貼6元的標準,3日的補貼收益約為充電服務費的15倍。
截至2023年6月底,特來電已實現與20個網,省、地級電力調控中心或需求側管理中心的對接,具備虛擬電廠條件的可調度資源容量超過300萬千瓦,有效實現了企業與地方的發展共贏。
據業內測算,當前,受不同地區的場地租金、充電服務費等標準差異的影響,國內運營類充電樁的投資回報周期約為5.7~9.5年??梢哉f,投資者較難在短期內實現投資成本的快速回籠。
(三)運營商高度集中,行業發展馬太效應明顯
盡管運營主體多元化特征明顯,但從市場份額來看,我國電動汽車充電基礎設施建設的市場集中度相對較高。據一項開展于2020年的調查顯示,在當時市場上的300余家充電運營商中,運營充電樁數量超過1000個的只有15家,市場由少量頭部企業占據主導地位,掌握行業話語權。尤其是在公共充電服務市場,截至2022年底,我國公共充電樁運營商市場集中度CR[2]3為53.7%,CR5為69.8%,CR10為86.3%。
數據來源:中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟
圖4 我國公共充電樁保有量前十名運營商(截至2023年8月)
在換電領域,運營商高度集中的情況更為突出。截至2023年上半年,我國累計建成換電站2266座,其中有1543座歸蔚來所有,占比達68%;排名第二、三位的奧動新能源和伯坦科技分別擁有換電站615、108個,占比分別達到27%和5%。
截至2023年9月15日,蔚來在全國累計建成換電站1805座,累計換電2800萬次,日均換電次數6萬次。這意味著,平均每1.44秒就有一輛車從換電站滿電出發。
正如上節所言,充電基礎設施屬于重資產運營行業,在建設時期需要企業進行大規模、持久的資金投入,而利潤相對薄弱,這就要求運營商在資金、運營、品牌等方面具有較強實力。同時,伴隨充電場站規模的持續擴大,電動汽車充電時的負荷波動會對電網運行造成一定沖擊。為保證電網安全運行,電網公司往往會限制一定區域內建設充電樁的數量和功率,這也使得先入者獲得了一定的“壟斷性”。
綜合以上因素,頭部運營商及資格更久的“老玩家”先發優勢明顯,行業發展馬太效應將日趨加劇。
三、電動汽車充電設施發展面臨挑戰
(一)充電設施建設涉及多主體管理,部門協調管理存在一定難度
在我國,充電基礎設施建設涉及多部門管轄范圍。這一“多頭”管理模式,在一定程度上加大了部門間的協調管理難度,并造成職責不清、削弱政策效力、增加企業經營成本等發展難題。
例如,居民小區內百姓“建樁難”的問題就經常出現在地方新聞欄目上,引發社會爭議。不少電動車主,經常是把車買回家之后,直到請車企充電樁的安裝人員到小區勘察,才得知小區停車場沒有足夠的富余電容來安裝充電樁。而電網增容往往需要花費上百萬元,龐大的開銷無論是車主、物業或開發商都很難一力承擔,車主因此只能外出尋找充電車位,用車體驗大大降低。
實際上,除了電網增容,小區內安裝充電樁還有可能涉及停車位分配不平衡、消防安全、路徑規劃等諸多問題,需要小區物業、電網公司、充電設施運營商、安全監管等多部門共同出具證明,才有可能成功安裝。這一繁復的流程,對于很多居住在老舊小區的車主來說,幾乎已斷絕了在家門口充電的可能。
當前,充電樁建設用地土地性質尚無明確界定,其建設也未納入城市整體建設用地規劃,為行業發展埋下隱患。我國公共充電樁多建設于公共區域或停車場內,土地性質多為商業用地,以便電動車主可以方便前往。然而,商業用地的租賃周期一般是在10年以內,相對于充電基礎設施行業5~9年的平均投資回報周期,盡管可以繼續續約,也必然會對投資商造成不小壓力,不利于項目的長期穩定經營。
國務院辦公廳發布的《關于進一步構建高質量充電基礎設施體系的指導意見》中明確要求,各部門要加強協同推進,“地方各級政府建立發展改革、能源、交通運輸、自然資源、工業和信息化、住房城鄉建設、商務、消防救援、城市管理等有關部門緊密配合的充電基礎設施建設協同推進機制”。
(二)充電樁、動力電池標準不統一,阻礙行業規模化發展
伴隨一體化布局日漸深入,盡管不少車企都在嘗試將自己的業務范圍覆蓋全產業鏈,事實上,在動力電池領域,除了比亞迪能夠做到自產自用,其他新能源車企都在不同程度上需要外購。受車型設計、技術路線、容量規格、接口方式等因素影響,我國動力電池市場呈現多元發展趨勢,同時存在著多種不同類型、不同規格、不同性能的動力電池產品,在大大提高電池企業庫存及成本壓力的同時,也在一定程度上阻礙了充電樁企業的發展。
當前,我國電池標準的不統一,主要體現在三個方面。一是充電接口標準不統一。目前,國際充電樁領域有五個標準接口,分別是基于GB/T 20234的中國標準、J1772的北美標準CCS1、IEC 62196的歐洲標準CCS2、CHAdeMO的日本標準和NACS的特斯拉標準,分別適用于不同的國家和地區,接口、通訊協議及認證要求也存在明顯差異,汽車充電接口與充電樁設備必須相匹配或使用轉換接頭才能使用。目前,我國對于在中國銷售的新能源充電接口提出了一項明確要求,即新能源車充電接口必須滿足GB/T2015接口標準,但不少進口或合資品牌的電動車在被中國車主買回家后,與“本地樁”仍會發生不適配或不兼容等情況,影響車主的用車、充電體驗。
二是動力蓄電池標準不一致。受到車輛類型、技術路線等因素影響,電動車動力電池在外形尺寸、固定方式、容量規格、能量密度等方面存在較大差異,僅2017年發布的《電動汽車用動力蓄電池產品規格尺寸》中規定的電池型號就多達145種,伴隨電池技術的不斷創新,新產品仍在快速迭代,大大提高了車企的采購成本和整個產業鏈的經營壓力。
統一電池標準,其實并不只是行業規范的統一,其關鍵在于各企業動力電池參數的完全公開。
例如,動力電池形狀“方圓之爭”,涉及的不僅是電池的外部造型,還有電池受力后的膨脹比和阻抗比(圓柱電池能夠把力均勻分布在整個殼體表面,而方殼電池因受力分散則必須給里面的化學物質留出足夠的空間膨脹)。再例如,從早年間基本統一的磷酸鐵鋰電池,到能量密度更高的三元鋰電池,再到比亞迪通過創新性設計實現了能量密度大大提升的新一代磷酸鐵鋰電池和廣汽埃安最新推出的納米海綿硅負極電池,都離不開車企為了提升電池性能、提高產品市場競爭力在技術研發方面所付出的大量努力。
在這一情況下,想讓各家車企公開自家動力電池的各項參數,徹底打破技術壁壘,放棄產品的獨家賣點,絕對不是通過發布政策進行簡單引導就能實現的目標。
三是充電設施相關標準有待規范。多年以來,我國充電設施制造領域一直存在著國家標準與企業標準并存、各企業生產標準不一的情況。例如,我國充電樁行業當前實行的標準規范,就可以分為國家標準、國家能源局標準、國家電網標準三個類型,而充電樁生產商又因為存在國家電力企業、新能源汽車企業、高新技術企業三個類型而衍生出了相對差異的生產標準。除了硬件方面的制造差異,在用戶端,當下占據主流的特來電、星星充電等第三方充電平臺的收費標準其實也并不相同,時常會對用戶計算用電成本造成困擾。伴隨充電樁行業發展的不斷提速,充電設施的標準化、規范化也成為整個行業實現大規模應用前的關鍵一步,對于加快推動行業發展具有重要意義。
換電行業面臨著同樣的發展難題。由于各家動力電池的標準不統一,導致動力電池的規格各異,通常每座換電站都只能服務于特定的車輛品牌,在一定程度上造成資源閑置,拉高換電站運營成本。
總的來看,推動電池尺寸、接口、協議等標準的統一是促進電動汽車產業快速發展的關鍵。通過統一電池標準,能夠提高電池的互換性和通用性,使得不同品牌、不同型號的電動汽車可以共享充/換電設施,實現更便捷的補能服務。這將大大提高用戶的使用體驗,有效提升電動汽車的實用性和便利性。
(三)充電設施車樁比失調,需求缺口持續拉大
伴隨新能源汽車滲透率的持續提升及政府扶持力度的不斷加大,我國充電樁行業正在實現快速增長。截至2022年,我國電動汽車充電樁保有量521萬臺,同比增長99.1%,其中公共充電樁保有量219.7萬臺,同比增長91.6%。同時,2018—2022年,國內電動車充電樁數量從77.7萬臺暴增至521萬臺,發展規模和速度全球領先。
在發展規模持續攀升的同時,有一個現象正在引起業內人越來越多的重視,即車樁比嚴重失調,充電樁的發展難以滿足電動車發展需求。
僅從數據來看,截至2022年底,我國車樁比為2.7:1,公共車樁比為6.4:1,這個數字并不算糟糕。然而,實際上,這其中還包含了建設初期部分運營商為得到補貼在偏遠地區無序建設的充電場站,部分因為運維不善已無法使用的“僵尸樁”,以及部分技術落后、充電功率較低的“傻瓜樁”。同時,公共充電樁布局在經濟發達地區的過于集中,也使得三四線城市及鄉鎮、農村地區的充電樁更加“一樁難求”。因此,國內充電樁的需求缺口其實遠超市場預期。根據工業和信息化部此前提出的“2025年實現車樁比2:1,2030年實現車樁比1:1”發展目標,我國充電基礎設施行業還有很大努力空間。
當前,為鼓勵行業加快發展,全國多地針對充電基礎設施建設都推出了不同類型的補貼措施,僅今年前八月,就有十五個省級行政區出臺支持充電樁建設的相關政策。其中,不僅包含階段性發展目標,多地還發布針對性政策引導行業從“重建設”向“重使用”轉變。
同時,部分運營商還會選擇通過技術升級,將之前建設的慢充樁升級為快充樁,以吸引更多車主前來。盡管這一改造能夠明顯提升充電樁的利用率,然而,由于每個慢充樁的改造成本高達萬元以上,部分建設地址過于偏遠、預估回報周期過長的運營商出于成本考慮,依然不會選擇改造升級,而甘愿保持慢充狀態,直到被市場徹底淘汰。
(四)新能源汽車下鄉,充電樁應用場景、配套服務仍需再提升
近年來,新能源汽車從經濟發達地區向鄉村地區的普及速度持續加快。僅僅是新能源汽車下鄉活動,其市場銷量就從2020年的39.7萬輛增至2021年的106.8萬輛,到2022年再度翻番達265.98萬輛,市場規模持續擴大。同時,在國家相關政策的引導下,多個充電服務平臺大力推動業務進駐鄉村地區,如南方電網在廣東、廣西、云南、貴州、海南南方五省區的充電服務鄉鎮覆蓋率就已超九成,累計建成鄉鎮充電站近4000座、充電樁近2萬個。
在發展步伐持續加速的同時,相較于城市地區,我國鄉村地區的充電設施發展也面臨著市場空間有限、配套服務發展滯后等諸多問題。
鄉村百姓的住宅多一戶一院,在家即可具備充電條件,而2.7千伏安的戶均配電容量也達到了慢充樁的用電需求。在這種情況下,私樁慢充自然就成了對電價相對敏感的鄉村新能源車主的充電首選。這一情況導致公共充電樁的發展空間十分有限,利潤空間也難以保證。為拓展市場,多家充電服務商經實地調研后,希望通過搭乘農村經濟發展的新場景、新業態,實現鄉村公共充電設施的市場拓展。
當前,我國遍地開花的鄉村民宿被視為拉動鄉村經濟發展的重要力量,也成為鄉村地區公共充電設施發展的新平臺。選擇民宿作為旅游中途休息地的游客,多是通過自駕車的方式前往,可以利用整個晚上進行充電補能,對充電時間不會提出太高要求。在這種情況下,在民宿內建設投資成本相對較低的慢充樁,扣除電費等運營成本后,基本只要2~3年就能收回成本。這一運營模式,既不會讓民宿業主承擔太大成本壓力,還能實現鄉村公共充電樁市場的有效拓展,為打開鄉村地區充電樁市場提供了一條絕佳路徑。
2023年6月,充電服務品牌能鏈智電與民宿產業互聯網平臺訂單來了合作成立的公司——智電來了正式啟動“一月一城、一城百站”行動,計劃為每座城市的100家以上民宿提供充電服務解決方案,助力農村地區實現新能源汽車充電站“縣縣全覆蓋”、充電樁“鄉鄉全覆蓋。截至6月底,智電來了已在首座城市湖州市完成100余家民宿的充電樁布局,為推動地區鄉村振興作出積極貢獻。
相對薄弱的電網設施建設,同樣成為鄉村地區充電基礎設施發展的一大痛點。據了解,普通家用充電樁的功率一般是7千瓦,大概相當于6~7臺空調的合計功率。這就意味著,一個車主如果要給自己的電動車充滿電,家里的電網需要承擔相當于6~7臺空調同時啟動7個小時左右的負荷。隨著鄉村地區新能源汽車占比的不斷攀升,如果同個區域內幾十、幾百甚至幾千輛車同時充電,就會大大加劇電網的電能負荷,對電網安全穩定運行造成沖擊。目前,鄉村地區的電力接入較為有限,電網電力容量規劃相對較小,公共變壓器往往無法滿足發展需求,且多不具備足夠的擴容空間,配電網提升能力十分有限。而且,農村電網的鞏固提升不僅涉及到大規模的資金投入,還需要當地電網統籌規劃、提前布局,很難在短時間內實現。此外,大量負荷的接入,也會提高用戶接地、電線質量、觸電事故等電氣安全隱患發生的風險。
除了硬件設施,鄉村地區在軟件服務方面也存在一定短板。例如,相較城市,鄉村地區的人口分布相對分散,單村規模較小,這種分布特點導致充電場站運營商很難提供完整、完善的充電服務。在同等的市場規模下,也需要更多的運維人員才能滿足服務需求,既擠壓了公共充電設施的利潤空間,也在一定程度上影響了新能源車主的用車體驗。當前,部分鄉村正在探索通過市場化手段打造“村村通”發展模式,以建設能夠服務更大范圍的基礎網絡,進而提升地區充電服務水平,也為推動鄉村發展提供更充沛電能。
四、電動汽車充電設施發展趨勢
(一)提高單樁利用率、創新服務模式,成為盈利能力提升關鍵
與海外充電運營商相比,我國充電行業發展相對較晚,盈利以收取服務費為主要來源,商業模式較為單一。為提高盈利能力,近年來,我國充電運營商也在持續探索,細化電費標準、創新增值服務模式,以增加更多盈利來源。
迅速提升盈利能力的關鍵,在于提高單樁利用率。相對較低的充電樁利用率,可謂我國公共充電樁商業發展的一大痛點,需多管齊下才有可能破除發展瓶頸。
一方面,投資商還需更理智,在進行場站選址時不再“有地就建”,而應更多地選擇核心位置及交通干線周圍,并盡量壓低充電服務費,甚至提供充電免收停車費的優惠政策,采用“薄利多銷”的策略吸引更多車主前來充電。
另一方面,通過充電樁運營企業公布的充電數據,公共充電樁的使用時間會出現明顯的峰谷時段,部分運營商可以就此推出“分時收費”方案,引導對電價更為敏感的車主進行錯峰充電,使充電樁的總體使用時間拉長,總體利用率提升。
據業內測算,在每充一度電的全國平均服務費為0.6元的情況下,利用率提升1.9%可以顯著縮短兩年的動態投資回報周期,對提高運營商的盈利能力能起到明顯效果。
傳統充電樁的功率固定,會導致高功率充電設備在充低電池容量車型時的實際利用率非常低。利用柔性充電堆技術,將電動汽車充電站全部或部分充電模塊集中在一起,按照電動汽車的實際充電功率對充電模塊進行實時動態分配,可以有效破解功率固定的瓶頸,提升充電樁單位時間的放電量,縮短充電時間,也能起到提升設備利用水平的目標。
總的來看,柔性充電堆技術的核心優勢不僅在于時刻維持充電設備在最佳負載范圍,有效提升充電樁的利用率;還能通過升級充電堆來滿足更高功率的充電需求,降低重復增加后續投資的必要性,降低投資成本。
從長期來看,想要提高充電設施行業盈利水平,還需要豐富收入渠道,創新商業運營模式。
近年來,不少運營商積極探索“充電樁+增值服務”的新模式,帶動盈利能力有所提升。其中,增值服務不僅包含車輛維修、交通工具租賃等傳統服務,還開始向充電樁保險、廣告投放等新領域延伸。例如,部分運營商通過手機APP持續收集、分析客戶信息,定制客戶畫像,并根據分析結果推送美食、購物等定制化服務。有的運營商還會直接在充電樁上安裝顯示屏,并邀請品牌進行廣告投放,通過收取廣告收入提升充電樁利潤空間。
(二)光儲充放一體站或為充電場站發展提供新機遇
在發展前景被業內看好的同時,充電樁建設速度持續加快,也讓大功率充電對電網安全造成沖擊的可能性大幅增加。尤其是大功率快充樁建設比例的快速提升,更對電網運行造成不小負擔。在這種情況下,在建設充電設施的同時配建儲能系統,能夠有效調節負載功率、降低實時負荷變化對電網的沖擊。當前,能實現充電服務與電網安全運行有效平衡的光儲充放一體站,被業內視為加快充電基礎設施行業健康有序發展的一條有效途徑。
光儲充放一體站的核心結構由光伏發電、儲能電池、充電樁、反向充電四個部分組成,其原理是利用光伏發電模塊的電能優先滿足充電站的負荷需求。這一系統會在光伏發電高峰期間儲存多余電量,并在傍晚負荷高峰期間從儲能電池中釋放儲存的電量來滿足充電需求。
早在2020年11月,國務院辦公廳就印發《新能源汽車產業發展規劃(2021—2035年)》明確,“鼓勵‘光儲充放’(分布式光伏發電—儲能系統—充放電)多功能綜合一體站建設”。其后,光儲充放多功能綜合一體站又被工業和信息化部等部門相關負責人在正式場合多次提及,并得到業內越來越多的重視。2023年2月,工業和信息化部、國家能源局等八部門聯合發布的《關于組織開展公共領域車輛全面電動化先行區試點工作的通知》,將“加快‘光儲充放’一體化試點應用”列為重點任務之一,引導業內加快新技術新模式的創新應用。
從電力運行角度來看,光儲充放一體站通過核心模塊的電氣連接形成了一個小型微電網,在一定程度上可以實現削峰填谷等輔助服務功能,明顯縮小快充站帶來的負荷峰谷差,有效降低大功率充電時對電網造成的沖擊,并提升電網運行效率。
從經濟角度來看,首先,通過建設小型的微電網,不僅可以實現清潔電量的“自產自銷”,有余力的光儲充放一體站還可以把富余電量賣給電網,賺取額外收入,提升盈利能力;其次,在一體站的棚頂安裝光伏發電系統,能夠實現固定面積內土地的價值倍增,并打造動力電池的梯次利用場景,大大降低項目的前期投資規模,有效縮短充電站的投資回報周期。
需要說明的是,目前,光儲充放一體站因建設成本受到電池成本較高、峰谷價差較小、循環性能不高等因素影響,面臨前期投入大、盈利能力不強的窘境。未來,需要進一步加快電池技術迭代革新并推動分時電價政策擴大推廣,光儲充放一體站才有可能顯現明顯優勢,實現大規模商業化應用。
目前,光儲充放一體站發展模式已在全國多地推廣,特斯拉、小米、特銳德、香山股份等多家企業已開展光儲充放相關技術產品布局。其中,特銳德的光儲充放微電網解決方案已在北京、上海、深圳、天津、重慶等100多個城市得到應用,建設微網型充電場站200余座,實現了和多個網、省、地級調控中心的對接互通。未來,光儲充一體站有望實現市場份額的持續提升。
參考資料:[1]胡龍,王志會,譚杰仁.電動汽車充電設施盈利模式及經濟效益分析[J].電氣技術與經濟,2020(05):55-59.[2]自然資源保護協會、中國電動汽車百人會.電動汽車充電基礎設施建設與運營的優化解決方案——以上海為例[R].https://finance.sina.com.cn/tech/roll/2023-08-29/doc-imzivaup9550913.shtml,20230829.[3]殷中樞、黃帥斌、陳無忌.充電樁行業研究報告:需求政策共振,電動車后周期充電樁景氣度上行[R].https://baijiahao.Baidu.com/s?id=1769109866584624126&wfr=spider&for=pc,20230619.[4]周策、楊鑫.充電樁行業專題報告:電動化帶動需求,設備及運營商有望受益[R].https://new.qq.com/rain/a/20230908A01AIJ00,20230908.[5]朱彤.發揮充電基礎設施投資帶動作用助力高質量發展[J].中國發展觀察,2023(01):56-62.