一、新能源汽車充電樁的概念

　　在環(huán)境問題、能源問題愈發(fā)嚴重的今天，加強新能源汽車充電樁的開發(fā)和應(yīng)用具有重要意義。

　　新能源充電樁是為電動汽車充電的專用電力設(shè)備，由樁體、電氣模塊、計量模塊等部分組成， 一般具有電能計量、計費、通信、控制等功能。

　　按充電方式分，可分為直流樁和交流樁；按安裝地點分，可分為公共樁、專用樁。相比較而言，直流充電樁更加常見。直流充電樁主要可以分為單槍充電、雙槍輪充、雙槍同充、分體式充電樁群充等方式。其中新能源單槍充電樁的結(jié)構(gòu)和操作最為簡單，成本也相對較低。但也存在一定的問題，那就是這種充電樁只能夠?qū)Υ蠊β实男履茉雌囘M行充電，投入設(shè)備較大，而且充電限制較強。

　　不僅如此，該種充電樁需要工作人員進行充電調(diào)度，對于一些小功率新能源汽車而言，十分浪費，必須要對單槍充電樁進行改造，后期的升級費用也非常高昂。而雙槍輪充充電樁在一定程度上彌補了單槍充電樁的缺陷，雖然利用率有所提高，也不需要人工調(diào)度，但是無法同時進行充電，而且還會對電池壽命造成一定的負面影響。

　　此外，雙槍同充充電樁可以同時充電，利用率得到了明顯提升，但車輛多的時候也需要人工進行干預(yù)調(diào)度。最為主要的是雙槍同充充電樁屬于固定功率，因此成本較高。而分體式充電樁群，通過動態(tài)充電結(jié)構(gòu)，可以同時對多輛新能源汽車進行充電，但是無法對電功率進行分配。

　　圖1 新能源汽車充電樁的構(gòu)成

　　綜合上述幾點信息情況來看，需要根據(jù)地區(qū)實際情況，有針對性地選擇充電樁。以小區(qū)為例，如果小區(qū)內(nèi)的新能源汽車數(shù)量較少，可以安裝新能源充電樁的空間較小，就可以選擇雙槍同充充電樁，反之就可以安裝分體式充電樁群。最重要的是，可以通過小區(qū)內(nèi)用電功率的科學(xué)分配，來保證充電樁的用電功率充足。在實際安裝過程中要加強對充電樁的防護，避免雨雪、太陽暴曬等因素對設(shè)備造成的負面影響，并且對充電樁可以在結(jié)構(gòu)、控制方面提出更高的要求。

　　圖2 新能源汽車充電樁的分類

　　(數(shù)據(jù)來源：新基建-新能源汽車充電樁發(fā)展解讀)

　　二、新能源汽車充電樁的“昨天”

　　1. 國外充電樁行業(yè)發(fā)展概述

　　據(jù)國際能源署有關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示。2019年全球新能源汽車充電樁數(shù)量保持高速增長，漲幅約為2018年的60%，為近3年最大增幅，全球累計充電樁保有量超740萬臺。

　　美國新能源汽車充電設(shè)備可分為三類：交流Levell充電設(shè)施、交流Level2充電設(shè)施和直流Fast Charger充電設(shè)施。目前安裝數(shù)量最多、分布面積最廣的是交流Level2充電設(shè)施，其次是直流Fast Charger充電設(shè)施，主要分布于城際與洲際高速公路，為長途駕駛的電動汽車提供快速充電服務(wù)。美國政府近幾年一直致力于電動汽車與電動汽車充電技術(shù)方面的研究。截至2019年8月底，全美已建成充電站25843個，充電樁76954個，電動汽車充電設(shè)施已基本覆蓋全美。

　　日本作為汽車生產(chǎn)研發(fā)制造領(lǐng)域的強國，新能源汽車的推廣與充電樁的建設(shè)得到了政府的高度重視與大力推廣，由于日本土地資源稀缺、供給能源體系發(fā)展成熟具有一套完整的運營建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系、私人充電樁運營商的投資、技術(shù)門檻較高，導(dǎo)致私人充電樁建設(shè)數(shù)量較少，大幅度提高了公共充電樁的利用率。東京電力株式會社宣稱，已順利研發(fā)出了一種大型快速充電器。極大地減少了充電時間，為日本電動汽車的大規(guī)模應(yīng)用帶來了更多的便利性。最新數(shù)據(jù)顯示。日本充電樁建設(shè)數(shù)量超過5萬臺，已超過傳統(tǒng)燃油汽車加油站的數(shù)量。

　　英國充電服務(wù)提供商Charge master已在英國各地建立了相應(yīng)的電動汽車充電樁，據(jù)英國交通部數(shù)據(jù)顯示，英國電動汽車充電站累計建設(shè)數(shù)量已超過27萬伸。隨著充電樁的高速發(fā)展以及政府環(huán)保政策的推動，英國充電樁的建設(shè)與電動汽車的發(fā)展非常迅速。

　　2. 我國充電樁行業(yè)發(fā)展概述

　　近幾年，科研院所與有關(guān)公司企業(yè)在新能源等有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的深入研究，我國新能源汽車充電技術(shù)得到了飛速發(fā)展，充電基礎(chǔ)設(shè)備建設(shè)也日益壯大。但因我國人口基數(shù)大。地域發(fā)展不均。據(jù)中國電動充電基礎(chǔ)設(shè)施促進聯(lián)盟最新數(shù)據(jù)顯示，我國充電基礎(chǔ)設(shè)施累計建設(shè)超130萬臺，車樁比約為3.12：1.仍低于預(yù)期規(guī)劃“一車一樁”的目標(biāo)，充電樁缺口依然巨大。

　　2015年以來，國家多部委多次發(fā)布關(guān)于加快推進充電基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃建設(shè)的有關(guān)政策措施，有力推動了我國新能源汽車充電設(shè)備的建設(shè)和發(fā)展。隨著充電樁被納入“新基建”后，各地也陸續(xù)出臺了新一輪的補貼政策使得消費信心得以提升，汽車市場的逐漸回暖，充電樁產(chǎn)業(yè)將迎來新一輪的爆發(fā)。

　　三、新能源汽車充電樁的“今天”

　　1. 新能源汽車及充電設(shè)施產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

　　2020年我國新能源汽車銷量達136.7萬輛，同比增長10.9%，新能源汽車新車銷量占比由2019年的4.7%提升至5.4%(見圖3)。市場規(guī)模連續(xù)六年居世界首位，但全球占比由2019年的53%下降至42%。根據(jù)公安部數(shù)據(jù)統(tǒng)計，截止2020年底，我國新能源汽車保有量達492萬輛，占汽車總量的1.75%，基本完成《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012-2020年)》確定的500萬輛保有量的目標(biāo)。2020年《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021—2035年)》提出到2025年，我國新能源汽車新車銷售量達到汽車新車銷售總量的20%左右。與此同時，2020年《政府工作報告》提出要加強新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，充電基礎(chǔ)設(shè)施被證實納入“新基建”范疇。

　　目前充電設(shè)施產(chǎn)業(yè)還處于初步發(fā)展階段，根據(jù)中國電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進聯(lián)盟統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2020年，全國充電基礎(chǔ)設(shè)施年度建設(shè)數(shù)量達到46.2萬根，保有量達到168.2萬根，車樁比從2019年的3.1:1下降到2.9：1.首次降至3：1以下。截至2020年底，聯(lián)盟內(nèi)成員單位總計上報公共充電樁保有量798114根(見圖4)，其中：按應(yīng)用領(lǐng)域劃分，包含公用充電樁557328根、專用充電樁240768根;按產(chǎn)品類型劃分，包含交流充電樁464695根、直流充電樁332938根、交直流一體充電樁481根。

　　圖3 2013-2020年中國新能源汽車銷量及占比

　　(數(shù)據(jù)來源：2020年中國汽車工業(yè)年鑒)

　　圖4 2016-2020年中國公共類充電樁保有量

　　(數(shù)據(jù)來源：中國電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進聯(lián)盟)

　　截至2020年2月，公共充電樁保有量均超過6萬個的包括江蘇、廣東和北京市，其中江蘇保有量位居全國第一。

　　圖5 截至2020年2月公共充電樁保有量前十省市

　　(數(shù)據(jù)來源：中國電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進聯(lián)盟)

　　2. 新能源汽車充電樁產(chǎn)業(yè)鏈劃分

　　經(jīng)過多年來的發(fā)展，我國新能源汽車充電樁已經(jīng)形成了相對完整的產(chǎn)業(yè)鏈體系。新能源汽車產(chǎn)業(yè)一般分為上游原材料、中游核心零部件和下游汽車整車裝配和后市場服務(wù)，充電樁狹義上是新能源汽車的配套環(huán)節(jié)，廣義上屬于新能源汽車的下游產(chǎn)業(yè)。新能源汽車充電樁產(chǎn)業(yè)鏈包括上游設(shè)備生產(chǎn)商、中游充電運營商和下游整體解決方案提供商。

　　圖6 新能源汽車充電樁產(chǎn)業(yè)鏈

　　(數(shù)據(jù)來源：國資布局新基建新能源汽車充電樁篇)

　　①上游設(shè)備生產(chǎn)商

　　新能源汽車充電樁產(chǎn)業(yè)鏈上游包括充電設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)及其元器件、原材料供應(yīng)商，主要為充電樁和充電站的建設(shè)和運營提供包括電機、充電模塊、芯片、接觸器、斷路器、外殼、插頭插座、線纜材料等在內(nèi)的設(shè)備與元器件。從成本構(gòu)成來看，電機、充電模塊為充電核心設(shè)備，約占充電設(shè)施總成本的45%~55%。

　　充電設(shè)備元器件包括充電模塊、充電槍、濾波裝置、斷路器、接觸器、熔斷器、繼電器等，其中充電模塊決定充電的效率與穩(wěn)定性，是元器件生產(chǎn)的核心環(huán)節(jié)。直流充電樁對額定功率要求較高，目前我國主流的充電樁整機制造企業(yè)如特銳德、許繼電氣等，均可自行生產(chǎn)充電模塊核心部件IGBT等器件，僅需對外采購斷路器、接觸器、電纜等標(biāo)準(zhǔn)化電氣附件。

　　配電設(shè)備元器件包括變壓器、保護設(shè)備、低壓開關(guān)配電設(shè)備、電度表等，配電設(shè)備生產(chǎn)環(huán)節(jié)企業(yè)布局穩(wěn)定，頭部效應(yīng)明顯。

　　管理設(shè)備元器件主要包括電池、輔助設(shè)備、監(jiān)控計費裝置、顯示屏等，供應(yīng)商眾多且較為分散，市場競爭激烈。

　?、谥杏纬潆娺\營商與運營平臺

　　新能源汽車充電樁產(chǎn)業(yè)鏈中游包括提供充電站、充電樁服務(wù)的充電運營商和平臺運營商，負責(zé)充電樁和充電站的搭建和運營，提供充電服務(wù)。由于充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)運營對資金依賴度較高，加之充電樁選址、布線改造和運營管理等具有一定難度，為了發(fā)揮產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同效應(yīng)，企業(yè)往往傾向于集設(shè)備生產(chǎn)、設(shè)施運營和方案提供多功能于一體，因此充電樁產(chǎn)業(yè)鏈中上游企業(yè)的角色存在一定重合。

　　充電樁、充電站運營商：

　　根據(jù)中國電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進聯(lián)盟數(shù)據(jù)，我國充電樁保有量從2015年的6.6萬臺增至2019年的121.9萬臺，年均復(fù)合增長率達107.3%。其中公共充電樁保有量從5.78萬臺增至51.64萬臺;充電站保有量從2015年的1069座增至2019年的35849座，充電站數(shù)量最多的地區(qū)為珠三角，其次為長三角和京津冀地區(qū)。目前，我國充電樁運營商主要通過服務(wù)費、電費差價、政府補貼和增值服務(wù)獲取收益，其中電費差價和服務(wù)費為主要盈利模式?；诔潆姌?、充電站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)前期投入成本高、投資回收期長、使用率低等原因，大部分充電樁運營企業(yè)尚處于虧損狀態(tài)。

　　平臺運營商：

　　充電樁行業(yè)發(fā)展初期，產(chǎn)業(yè)鏈中游的運營商主要以企業(yè)為對象發(fā)展2C業(yè)務(wù)，如國家電網(wǎng)占據(jù)市場主導(dǎo)地位。隨著新能源汽車市場持續(xù)擴大，充電樁需求快速增長催生不同的運營模式，部分充電運營商將業(yè)務(wù)方向轉(zhuǎn)向2B市場，并逐步發(fā)展為專業(yè)化的運營平臺模式。目前，我國充電樁平臺運營主要包括運營商模式、車企主導(dǎo)模式、車樁合作模式、眾籌模式、電動汽車分時租賃模式、公交公司充電樁EPC模式和房地產(chǎn)公司充電樁EPC模式。

　?、巯掠握w解決方案提供商

　　新能源汽車充電樁產(chǎn)業(yè)鏈下游主要是整體解決方案提供商，負責(zé)提供充電樁位置服務(wù)、預(yù)約支付功能、運營管理平臺和解決方案等。其主要通過提供大數(shù)據(jù)平臺支撐中游運營商由單一充電服務(wù)向提供增值服務(wù)拓展，在統(tǒng)籌上下游及客戶需求的基礎(chǔ)上對接充電樁運營商和車企，業(yè)務(wù)涵蓋電動汽車銷售、運維和用戶出行服務(wù)等，大部分企業(yè)為輕資產(chǎn)經(jīng)營。

　　四、新能源汽車充電樁面臨的挑戰(zhàn)

　　2020年9月22日，國家主席習(xí)近平在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論會上發(fā)表重要講話時提出，中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，CO2排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。

　　在雙碳背景下，新能源汽車發(fā)展迅猛，但同時問題也逐漸暴露出來，其中三點主要問題尤為突出。一是里程焦慮，即新能源汽車的駕駛里程比傳統(tǒng)的汽車短很多;二是過長的充電時間，以電動汽車為例，電動汽車的充電時間長，直流快沖半小時可以充滿80%的電量，交流慢充充滿電需6至8小時;三是充電基礎(chǔ)設(shè)施缺乏：新能源電動汽車充電樁布局的不合理性以及充電設(shè)施的缺乏。其中，第一和第二個問題的解決有賴于相關(guān)技術(shù)的革新與進步，而第三個問題則是我們當(dāng)下需要應(yīng)對的。

　　新能源汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)處于起步階段，仍存在以下問題。

　　1. 回報周期長，商業(yè)模式單一，盈利不足

　　我國充電樁起步較晚，充電運營商運營能力較弱、商業(yè)模式單一，未找到合適的盈利模式，主要收入來源于服務(wù)手續(xù)費的收取，充電樁行業(yè)因其前期投入大、利潤小、回報周期長、未形成品牌影響力、未找到有效的盈利模式，導(dǎo)致整個行業(yè)長期處于虧損狀態(tài)。同時，大量外資企業(yè)入駐國內(nèi)市場，出現(xiàn)群雄逐鹿的現(xiàn)象，加大了充電樁行業(yè)的競爭壓力。我國充電樁的建設(shè)技術(shù)已日趨成熟，目前阻礙行業(yè)發(fā)展的是充電樁后期運營工作，充電樁仍呈現(xiàn)出供不應(yīng)求的狀態(tài)，不具備良好的運營服務(wù)模式和配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，難以形成品牌效應(yīng)，嚴重阻礙運營商的正常運作。

　　2. 充電基礎(chǔ)設(shè)施分布不均，充電樁比例失衡

　　我國充電樁數(shù)量嚴重不足，導(dǎo)致出現(xiàn)找樁難、充電難、維修難、有樁無車等現(xiàn)象。目前我國車樁比約為3.12：1.遠低于《電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南(2015—2020)》規(guī)劃的1：1的指標(biāo)。

　　我國充電樁運營商發(fā)展初期“重數(shù)量、輕運營”，雖然多數(shù)充電樁集中分布于市區(qū)，但初期因?qū)\營選址重視不足。部分充電樁布局在車流量較小、人煙稀少的偏遠位置，導(dǎo)致充電高峰期車主想要找到空閑的、可使用的充電樁存在較大難度，造成充電樁整體利用率較低，難以形成良好的口碑。

　　充電站一次性建設(shè)投入成本高，運營模式老套，后期需較大維護成本，利用率難以匹配。此外，我國資源分布不均、人均土地利用率低、老舊小區(qū)增容改建難度大、市場監(jiān)管力度不足等問題也在一定程度上制約著我國充電基礎(chǔ)設(shè)施的進一步發(fā)展。

　　3. 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不完善，產(chǎn)品質(zhì)量存在安全隱患

　　我國電源行業(yè)發(fā)展成熟，規(guī)模壯大，但由于充電樁產(chǎn)業(yè)門檻低，大量資本涌入市場，行業(yè)前中期暫未形成比較完善統(tǒng)一的驗收與監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)化的建立晚于市場發(fā)展，導(dǎo)致大量前期建設(shè)的充電樁產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，質(zhì)量問題頻出，嚴重危及消費者的人身安全。充電樁運營企業(yè)互聯(lián)互通廣度和深度不夠，企業(yè)之間的利益糾紛，充電設(shè)施與充電接口、通信協(xié)議、消防安全等標(biāo)準(zhǔn)暫未統(tǒng)一，嚴重阻礙了充電樁與新能源汽車的發(fā)展。

　　五、新能源汽車充電樁“未來”

　　未來，以需求和問題為導(dǎo)向，新能源汽車充電樁智能化程度將進一步提升，支付場景將更加豐富化和便捷化，充電裝的安全性也將進一步提升。

　　1. 智慧充電系統(tǒng)

　　隨著5G技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等高新技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)充電樁僅具能提供能源補給單一的功能，并且由于充電運營商商業(yè)模式單一、后期運營維護能力弱，導(dǎo)致用戶充電難、找樁難、支付難、充電樁用率低下等一系列問題，難以滿足當(dāng)前我國智慧城市發(fā)展的需求。充電樁系統(tǒng)向著智能化、人性化的方向發(fā)展是我國充電樁產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路。在人工智能、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、5G通信技術(shù)的結(jié)合下，智慧充電系統(tǒng)不但具有能源供給功能，而且還能實現(xiàn)環(huán)境檢測、人工遠程監(jiān)控、燈光照明、人機交互等人性化功能。智慧充電系統(tǒng)能為以客戶為中心，為客戶提供客服人員遠程監(jiān)控與維護、移動支付、智能選址等諸多便利;實現(xiàn)了充電運營商聯(lián)網(wǎng)操控、服務(wù)與數(shù)據(jù)管理功能，便于大規(guī)模集中部署管理，優(yōu)化人員管理分配問題，大幅度提高充電樁的使用與管理效率。

　　2. V2G系統(tǒng)

　　電動汽車入網(wǎng)技術(shù)簡稱V2G技術(shù)(Vehicle-to-Grid)?？梢詫崿F(xiàn)當(dāng)處于用電低谷時期，此時電網(wǎng)負荷較小，產(chǎn)生過量的電能。電動汽車作為能源存儲裝置，存儲電網(wǎng)產(chǎn)生的多余的電能實現(xiàn)能源的儲存。當(dāng)電網(wǎng)處于用電高峰時期，此時電網(wǎng)負荷較大。電動汽車作為供電裝置反向饋電給電網(wǎng)，實現(xiàn)平衡用電高峰期的電力需求。

　　V2G技術(shù)可以實現(xiàn)電動汽車與電網(wǎng)之問的雙向通信和能量流動，大幅度減小因大規(guī)模電動汽車并網(wǎng)充電時對電網(wǎng)的沖擊。有效增強了電網(wǎng)的穩(wěn)定性，降低了電網(wǎng)負荷，從經(jīng)濟角度上超越了傳統(tǒng)燃油汽車，實現(xiàn)了電動汽車與電網(wǎng)的互利共贏。V2G技術(shù)是一種基于電力電子技術(shù)、電力調(diào)度技術(shù)、電能計量技術(shù)、通信技術(shù)等高新技術(shù)深度結(jié)合下而衍生出的新技術(shù)，V2G技術(shù)將為我國實現(xiàn)電力系統(tǒng)智能化提供強有力的技術(shù)保障。

　　3. 充電平臺互聯(lián)互通

　　在技術(shù)上實現(xiàn)物理接口的互通并不困難，電動汽車生產(chǎn)廠家與充電樁制造商只需統(tǒng)一通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)即可實現(xiàn)。實現(xiàn)各新能源汽車生產(chǎn)廠商、充電樁運營商之間支付方式與車樁數(shù)據(jù)信息的互聯(lián)互通可以使得消費者在一款A(yù)PP上便可實時監(jiān)測車輛的充電狀態(tài)，能夠有效解決用戶找樁難、支付方式繁瑣等一系列問題。

　　總而言之，新基建驅(qū)動著我國充電網(wǎng)的大規(guī)模建設(shè)，新能源充電樁已成為我國城市新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)重點方向之一。充電樁行業(yè)建設(shè)在政策支持下正推動著我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改革向網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字、智能化方向轉(zhuǎn)型。智慧充電系統(tǒng)基于人工智能技術(shù)著力提升充電樁系統(tǒng)的高度便捷信息化水平，是實現(xiàn)智慧生活的重要環(huán)節(jié)。電動汽車入網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)電動汽車與電網(wǎng)之間的能源互聯(lián)互通，借助V2G技術(shù)使得電動汽車具備負荷管理、調(diào)峰調(diào)度和數(shù)據(jù)共享的作用，實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶互利共贏，助力電動汽車取代傳統(tǒng)燃油汽車進程。充電樁運營商之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息互聯(lián)互通，共享服務(wù)平臺具有更人性化的服務(wù)，提升了用戶的體驗感，有效地解決了車主充電時的困擾。在新基建的推動下，我國充電樁產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展前景良好。