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2023充电模块市场空间及行业竞争格局分析报告.pdf

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2023充电模块市场空间及行业竞争格局分析报告.pdf

1、2023 年深度行业分析研究报告 3 目录目录 充电模块:直流充电桩的充电模块:直流充电桩的“心脏心脏”,受益于需求爆发和大功率趋势有望迎来量利齐升,受益于需求爆发和大功率趋势有望迎来量利齐升.5 充电模块:起到电能控制和转换作用,成本占比达 50%.5 量:受益于直流充电桩建设加速以及大功率趋势,需求量有望快速提升.6 价:充分竞争下单 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.7 市场空间:预计市场空间:预计 2027 年全球空间超年全球空间超 500 亿元,对应未来亿元,对应未来 5 年年 CAGR 达达 45%.8 行业竞争:大浪淘沙,供给集中,未来核心看点是技术升级和

2、海外市场突破行业竞争:大浪淘沙,供给集中,未来核心看点是技术升级和海外市场突破.9 充电模块玩家数量有限,行业集中度较高.9 技术研发、客户验证、成本管控能力构筑行业竞争壁垒.10 充电模块品质要求进一步提升,海外市场突破带来盈利弹性.14 4 插图目录插图目录 图 1:充电模块产业链示意图.5 图 2:直流充电桩内部物理结构拆解图.5 图 3:直流充电桩成本结构拆分(2021 年).5 图 4:2015-2022 年中国新能源汽车保有量、充电桩保有量及车桩比(右轴).6 图 5:2018-2022 年公共直流和交流充电桩数量.6 图 6:2018-2022 年公共充电桩中直流桩和交流桩占比.

3、6 图 7:大功率直流桩支撑更快速充电.7 图 8:直流充电桩内部单元结构图.7 图 9:2016-2021 年直流充电模块单 W 价格及降幅.7 图 10:2020-2022H1 优优绿能不同充电模块平均售价.8 图 11:2020-2022H1 优优绿能不同充电模块毛利率.8 图 12:全球充电模块市场空间测算.9 图 13:充电模块玩家数量远少于充电桩制造和运营环节.9 图 14:2022 年充电模块市场竞争格局.10 图 15:充电模块工作原理示意图.11 图 16:主流厂商充电模块产品参数表.12 图 17:优优绿能对万帮数字、ABB 近年来的销售收入逐年加大.13 图 18:优优绿

4、能营业成本结构拆分.13 图 19:2022H1 优优绿能各元器件采购金额占比.13 图 20:市场主要充电模块产品功率密度测算.14 图 21:SiC-MOSFET 性能优势更加显著.15 图 22:盛弘股份发布采用 SIC MOS 的 50KW 充电模块产品.15 图 23:风冷散热模式下充电模块内部积尘导致模块故障.15 图 24:充电模块不同散热方式原理图.16 图 25:充电模块厂商布局液冷产品示意图.17 图 26:国际主要充电桩接口标准.18 图 27:2019-2022H1 优优绿能内销和外销毛利率.18 图 28:2019-2022H1 优优绿能内销和外销收入占比.18 表格

5、目录表格目录 表 1:主要充电模块企业介绍.11 表 2:海外充电桩标准认证.17 表 3:主要充电模块企业海外市场认证开拓情况.19 表 4:充电模块行业相关上市公司盈利预测及估值表.20 5 充电模块:充电模块:直流充电桩的“心脏”直流充电桩的“心脏”,受益于受益于需求爆发需求爆发和大功率趋势有望迎来量利齐升和大功率趋势有望迎来量利齐升 充电模块:充电模块:起到电能控制和转换作用起到电能控制和转换作用,成本占比达,成本占比达 50%直流直流充电设备充电设备的的“心脏”心脏”,起到电能转换的作用。,起到电能转换的作用。充电模块应用于直流充电设备中,是实现整流、逆变、滤波等功率变换的基本单元,

6、主要作用是将电网中的交流电转换为可供电池充电的直流电。充电模块性能直接影响直流充电设备的整体性能,同时关系到充电安全等问题,是新能源汽车直流充电设备的核心部件,被誉为直流充电设备的“心脏”。充电模块上游主要是芯片、功率器件、PCB 等各类元器件,下游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,充电模块成本占比能达到 50%。图 1:充电模块产业链示意图 资料来源:优优绿能招股说明书,中信证券研究部 图 2:直流充电桩内部物理结构拆解图 图 3:直流充电桩成本结构拆分(%)(2021 年)资料来源:优优绿能招股说明书,中信证券研究部 资料来源:中商产业研究院测算,中信证券研

7、究部 50%15%10%10%15%充电模块APF有源滤波电池维护设备监控计费设备其他 6 量:量:受益于直流充电桩建设加速以及大功率趋势,需求量有望快速提升受益于直流充电桩建设加速以及大功率趋势,需求量有望快速提升 充电桩保有量持续提升,车桩比逐渐下降。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

8、521 万台,车桩比为 2.5,较 2015 年的 11.6 实现大幅下降。图 4:2015-2022 年中国新能源汽车保有量(万辆)、充电桩保有量(万台)及车桩比(右轴)资料来源:公安部、中国充电联盟、国家发改委、商务部、中汽协,中信证券研究部 直流桩在公共充电直流桩在公共充电桩中的占比桩中的占比逐渐提升。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%,直流桩增速更快。从占比来看,2022 年底,直流桩在公共充电桩中的占比达到 42.3%,较 2018 年提升 5.7

9、pcts,伴随下游新能源汽车对充电速度的要求进一步提升,未来直流桩占比有望进一步提升。图 5:2018-2022 年公共直流和交流充电桩数量(万台)图 6:2018-2022 年公共充电桩中直流桩和交流桩占比(%)资料来源:中国充电联盟,中信证券研究部 资料来源:中国充电联盟,中信证券研究部 大功率大功率充电充电趋势下,充电模块使用量趋势下,充电模块使用量有望有望提升。提升。在快速补能的需求驱动下,新能源汽车往 400V 以上高电压平台发展,充电功率也逐渐提升,带来充电时间的大幅缩短。根据华为 2020 年发布的充电基础设施发展趋势白皮书,以乘用车为例,华为预计到 20255810915326

10、32.67.33.43.33.12.93.02.50.02.04.06.08.010.012.014.0020040060080002000212022新能源汽车保有量(万辆)充电桩数量(万台)车桩比9305068000022公共直流桩(万台)公共交流桩(万台)36.7%41.7%38.3%41.0%42.3%63.3%58.3%61.7%59.0%57.

11、7%0%20%40%60%80%100%200212022公共直流桩(%)公共交流桩(%)7 年,单枪充电功率达到 350KW,充满电将仅需 10-15 分钟。从直流充电桩内部结构来看,要实现大功率充电,需要提升充电模块的并联数量,例如 60KW 充电桩需要 2 个 30KW 充电模块进行并联,120KW 需要 4 个 30KW 充电模块并联。因此要实现更高功率快充,预计充电模块的使用量将得到提升。图 7:大功率直流桩支撑更快速充电 图 8:直流充电桩内部单元结构图 资料来源:充电基础设施发展趋势白皮书(华为,2020)资料来源:英可瑞招股说明书,中信证券研究部 价:价:

12、充分竞争下充分竞争下单单 W 价格趋于稳定价格趋于稳定,大功率趋势大功率趋势促进促进产品产品价值量价值量和盈利能和盈利能力力提升提升 历史上历史上经过经过多年多年充分充分竞争竞争,充电模块充电模块价格趋于稳定价格趋于稳定。经历多年市场竞争和价格战,充电模块价格大幅下降。根据中商产业研究院数据,2016 年充电模块的单 W 价格约 1.2 元,到 2022 年充电模块单 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,目前充电模块价格趋于稳定,年度降幅有限。图 9:2016-2021 年直流充电模块单 W 价格(元/W)及降幅(%)资料来源:中商产业研究院,第一

13、电动网,优优绿能招股说明书,中信证券研究部 大功率趋势下,充电模块产品价值量和大功率趋势下,充电模块产品价值量和盈利盈利能力能力得到提升得到提升。充电模块功率越大,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。单个充电模块的功率由早期的 3KW、7.5KW、15KW,发展至目前以 20KW 和 30KW 为主,并有望向 40KW 甚至更高功率等级的应用方向发展。根据优优绿能招股说明书披露的数据,1.200.600.400.300.200.150.1350%33%25%33%25%13%0%10%20%30%40%50%60%0.000.200.400.600.801.

14、001.201.40200022充电模块价格(元/W)降幅(%)8 2022H1 公司 20/30/40KW 充电模块的销售均价分别为 2558/3761/4242 元/台,毛利率分别为 23.9%/31.7%/32.3%,大功率充电模块的产品价值量和盈利能力更高。图 10:2020-2022H1 优优绿能不同充电模块平均售价(元/台)图 11:2020-2022H1 优优绿能不同充电模块毛利率(%)资料来源:优优绿能招股说明书,中信证券研究部 资料来源:优优绿能招股说明书,中信证券研究部 市场市场空间:空间:预计预计 2027 年全球年全球空间超空

15、间超 500 亿元,亿元,对应对应未来未来 5 年年 CAGR 达达 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,盈利边际向好(20230128)报告中的关于充电桩的预测基础上,测算全球充电模块市场空间,对充电模块部分的假设如下:公共公共直流桩直流桩平均平均充电充电功率功率:大功率趋势下,假设直流充电桩充电功率每年提升 10%,预计 2023/2027 年公共直流桩平均充电功率为 166/244KW。充电模块单充电模块单 W 价格:价格:国内市场,伴随技术进步和规模效应提升,假设充电模块单 W价格逐年下降,降幅逐年趋缓,预计 2023/2027 年单 W 价格为 0.12

16、/0.08 元;海外市场原材料、人工、制造成本高于国内,预计单 W 价格约为国内市场的 2 倍。基于上述假设,我们预计到基于上述假设,我们预计到 2027 年,全球年,全球充电模块市场空间约充电模块市场空间约 549 亿元,亿元,对应对应2022-2027 年年 CAGR 达达 45%。2558376000300040005000202020212022H120kW30KW40kW27.8%21.4%23.9%28.5%26.9%31.7%27.7%32.3%15.0%20.0%25.0%30.0%35.0%202020212022H120kW30kW40kW 9 图 1

17、2:全球充电模块市场空间测算(亿元)资料来源:中汽协,公安部,中国充电联盟,优优绿能招股说明书,ACEA,Marklines,IEA,AFDC,EV sales,中信证券研究部测算 行业行业竞争竞争:大浪淘沙:大浪淘沙,供给集中,供给集中,未来核心看点是技未来核心看点是技术术升级和海外市场突破升级和海外市场突破 充电模块玩家数量有限,行业集中度较高充电模块玩家数量有限,行业集中度较高 多年竞争带来行业出清多年竞争带来行业出清,充电模块,充电模块玩家数量有限玩家数量有限。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

18、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。图 13:充电模块玩家数量远少于充电桩制造和运营环节 资料来源:各公司官网,中信证券研究部 项目项目2021A2022A2023E2024E2025E2026E2027E22-27年年CAGR国内直流充电桩保有量(万台)4776056849%欧洲直流充电桩保有量(万台)50961%美国直流充电桩保有量(万台)24918

19、33507076%国内新增直流充电桩(万台)2948659312815840%YoY(%)66%34%43%38%23%欧洲新增直流充电桩(万台)581319253345%YoY(%)63%49%47%36%31%美国新增直流充电桩(万台)25915172159%YoY(%)133%96%58%14%26%直流充电桩平均功率(KW)3201222244YoY(%)10%10%10%10%10%10%国内新增充电模块需求(亿W)4408067383854%海外新增充电模块需求(亿W)0933132565%国内充电模块单价(元/W)

20、0.130.120.110.100.090.08海外充电模块单价(元/W)0.260.230.210.190.180.17国内充电模块市场规模(亿元)5794542%YoY(%)65%33%44%40%29%海外充电模块市场规模(亿元)285451%YoY(%)81%64%54%28%35%全球新增充电模块市场规模(亿元)全球新增充电模块市场规模(亿元)86860354954945%YoY(%)70%44%48%35%31%10 行业格局初定,头部企业市占率较高行业格局初定,头部企业市占率较高。根据车桩新媒

21、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。图 14:2022 年充电模块市场竞争格局 资料来源:充电桩管家,车桩新媒体,中信证券研究部 技术研发、客户验证、成本技术研发、客户验证、成本管控能力构筑行业竞争壁垒管控能力构筑行业竞争壁垒 充电模块充电模块核心技术壁垒在于拓扑结构设

22、计及集成化能力。核心技术壁垒在于拓扑结构设计及集成化能力。充电模块的关键元器件在于功率器件、磁性元器件、电阻电容、芯片、PCB 等,当充电模块工作时,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 变换电路。控制器的软件算法通过驱动电路作用于半导体功率开关,从而控制充电模块的输出电压及电流,进而对电池组进行充电。充电模块内部结构复杂,单个产品内含超过 2,500 个元器件,拓扑结构的设计直接决定了产品的效率和性能,散热结构设计则决定了产品的散热效率,具有较高技术门槛。11 图 15:充电模块工作原理示意图 资料来源:优优绿能招股说明书“能做成”:需要在“能做成”

23、:需要在电力电子电力电子或或电源领域电源领域多年的多年的技术积累。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。表 1:主要充电模块企业介绍 充电模块企业充电模块企业 相关介绍相关介绍 是否上市是否上市 英飞源 基于 20 多年电力电子及智能控制技术积累,2014 年公司成立,目前专注于储能、充电等新能源领域电源设备的研发、生产、销

24、售与服务。产品包括电能变换模块、充电系统、储能系统。否 盛弘股份 公司成立于 2007 年,主要从事电力电子设备的研发、生产、销售和服务;基于多年传统业务工业配套电源领域的技术积累开拓充电桩、储能微网等新能源业务;公司较早就开始自研核心部件充电模块,已发展到第五代。是 通合科技 公司从事电力操作电源行业超过 20 年,具备电力操作电源模块、电力通信电源、电力 UPS/逆变电源、配网自动化电源、配套监控系统、直流电源系统和智能交直流一体化电源系统等全系列产品的研发、生产和营销能力 是 优优绿能 公司管理层技术出身,大多具备多年在艾默生的工作背景。艾默生是全球著名的电气公司,拥有业界最宽、最完整的

25、网络能源产品线,拥有业界领先的网络能源技术、研发、产品制造及服务平台。否 欧陆通 公司专注于开关电源产品的研发、生产与销售,公司主要产品包括电源适配器、服务器电源、通讯电源和动力电池充电器等。是 英可瑞 公司自成立以来,专注于电力电子产品的技术革新和自主研发。公司业务定位于智能高频开关电源核心部件产品及解决方案供应商,目前产品主要包括电力操作电源模块及系统,电动汽车充电电源模块及系统以及其他电源产品。是 资料来源:英飞源官网,优优绿能招股说明书,其余企业信息来自上市公司公告,中信证券研究部“能做好”:“能做好”:需要考虑众多需要考虑众多性能参数性能参数,品质要求预计进一步提升,品质要求预计进一

26、步提升。充电模块作为技术门槛较高的电力电子产品,要想做到高品质,需要考虑的参数较多,如:体积、质量、散热方式、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、品质差,对充电模块的要求不高,但是在大功率趋势下,低品质充电模块会在后续充电桩运营阶段产生很大问题,增加后期运维成本,因此,充电桩企业对充电模块品质要求预计会进一步提升,对充电模块厂商技术能力提出更高要求。12 图 16:主流厂商充电模块产品参数表 资料来源:各公司官网,优优绿能招股说明书,中信证券研究部 充电模块产品质量和供应稳定性至关重要,充电模块产品质量和供应稳定性至关重要,客户认证客户认证流程流程严格

27、。严格。充电模块的客户主要包括充电桩生产和运营商、新能源汽车厂商等,充电模块的产品质量、供应稳定性对于客户的生产经营至关重要,因此下游客户会制定严格的供应商认证考核制度。一般情况下,要通过大客户的认证,从递交供应商申请资料到最终进入体系通常需要较长时间。供应商的考核从企业实力、产品情况等多个方面着手,内容涵盖企业规模、生产配合度、产品稳定性、技术能力、未来技术发展方向、服务情况等。即使达成上下游合作关系,双方也是采用逐步加大订单及供应量的方式进行合作。客户客户认证通过后认证通过后一般保持长期合作关系。一般保持长期合作关系。同时,出于品质稳定性考虑,企业一旦进入客户的合格供应商名录,只要产品质量

28、、交期等方面能够持续满足客户需求,合作关系一般较为稳定。特别是下游大型客户选择充电模块供应商时,还要考察充电模块厂商的长期供货能力,通常会与供货能力充足的企业保持长期紧密的合作关系,甚至会参股一些优质的充电模块供应商企业。因此,相对于新进入者,头部充电模块厂商具有明显的先发优势。根据优优绿能招股说明书披露,其客户万帮数字(星星充电)和 ABB 分别先后于 2019、2020 年对公司进行参股,目前持股比例分别为 2.67%、7.80%。我们认为,下游客户参股充电模块企业,一方面可以侧面验证充电模块企业的产品品质得到客户认可,客户看好企业未来发展;另一方面可以进一步加深双方的合作关系。外观尺寸(

29、外观尺寸(mm)重量(重量(kg)散热方式散热方式功率(功率(kW)输出电压范围输出电压范围(V)最大输出电流最大输出电流(A)效率(效率(%)噪音噪音(db)工作温度()工作温度()功率因数功率因数待机功耗待机功耗(W)REG75060A458*218*8413风冷%(满载效率)-40到+809REG1K0100390*385*11021风冷%(满载效率)-40到+759REG1K0100A2395*300*8415风冷%(满载效率)-40到+809REG1K0135390*385*11021.1风冷4050-1

30、00013395%(满载效率)-40到+7512SER75015K3B395*218*869风冷15200-75045.495%65-30到+650.99SER75020K3B460*218*8410风冷20200-75066.695%65-40到+750.99SER100020K2C411*238*8610风冷.695%65-30到+650.99碳化硅50kW新品17.5风冷.397%(峰值效率)TH20F10025C7460*218*8413风冷%(峰值效率)-40到+750.9910TH30F10025C7437.

31、5*300*8415风冷%(峰值效率)-40到+750.9912TH40F10030C7437.5*300*8420风冷%(峰值效率)-40到+750.9912UR100020-SW459*248*8410.5风冷.795%65-40到+700.9910UR100030-SW438*336*8415.5风冷%65-40到+700.9910UR100040-SW438*336*8415.5风冷.395%65-40到+700.9910NXR75030H395*22

32、6*8411风冷.5%-40到+750.998UXR100030459*360*8520风冷.5%-40到+750.9913UXR100040459*360*8520风冷.395.5%-40到+750.9913三相模块15kW系列436*217*88风冷%60-20到+650.99三相模块20kW系列(国网标准)458*218*84风冷20150-75060.695%65-30到+750.99三相模块20kW系列(高功率密度)501.8*256.4*41.6风冷20150-75060.6

33、96%65-30到+750.99三相模块30kW系列440*390*87风冷30250-95088.295%65-20到+650.99英威腾EVC-MR75040N475*230*13015风冷-20到+50R100020G1518*218*84(不带包材)16(不带包材)风冷201000(额定)66.796.55%(峰值效率)60-35到+750.98(负载50%)10R100020G2518*218*84(不带包材)16(不带包材)风冷201000(额定)66.796.1%(峰值效率)60-35到+750.98(负载50%)10R100030G1458*218*84

34、(不带包材)15(不带包材)风冷.4%(峰值效率)65-35到+750.98(负载50%)9.3R100040G1438*218*120(不带包材)17(不带包材)风冷.396.3%(峰值效率)65-40到+750.99(负载100%)10R100040G2438*218*120(不带包材)17(不带包材)风冷.396.3%(峰值效率)65-40到+750.99(负载100%)10麦格米特华为企业企业部分产品型号部分产品型号优优绿能通合科技损耗损耗英飞源永联科技基本指标基本指标输出特征输出特征环境指标环境指标盛弘

35、股份 13 图 17:优优绿能对万帮数字、ABB 近年来的销售收入逐年加大(单位:万元)资料来源:优优绿能招股说明书,中信证券研究部 上游原材料种类繁杂,考验企业供应链垂直管控能力。上游原材料种类繁杂,考验企业供应链垂直管控能力。根据优优绿能招股说明书披露,充电模块营业成本构成中直接材料成本占比约 87%,占比较高且保持较为稳定,因此对上游原材料的成本控制成为影响毛利率的重要因素之一。单个充电模块内含超过 2,500 个电子元器件,所需的原材料包括功率器件、磁元件、电容、PCB、结构件、芯片等,根据优优绿能 2022H1 各类原材料采购金额占比来看,功率器件和磁元件成本占比相对较高,分别为 2

36、5.4%/22.5%。充电模块元器件种类较为繁杂,供应链上的厂家数目众多,需要公司具备较强的供应链垂直管控能力来降低原材料采购成本和价格波动,对于新进入者而言,往往需要较长时间的摸索与积累才有可能形成高效的供应链管理能力。图 18:优优绿能营业成本结构拆分(%)图 19:2022H1 优优绿能各元器件采购金额占比(%)资料来源:优优绿能招股说明书,中信证券研究部 资料来源:优优绿能招股说明书,中信证券研究部 276372757000800040000022H1万帮

37、数字ABB88%87%87%87%0%20%40%60%80%100%20022H1直接材料直接人工制造费用委托加工费运费25.4%22.5%10.7%7.9%7.7%6.7%19.0%功率器件磁元件电容芯片PCB结构件其他 14 充电模块品质要求充电模块品质要求进一步提升,海外市场突破带来盈利弹性进一步提升,海外市场突破带来盈利弹性 大功率充电趋势下,充电模块品质要求进一步提升大功率充电趋势下,充电模块品质要求进一步提升 直流充电设备的快充能力是通过大电流和高压化来实现大功率的电能输出,这对充电模块的性能提出了更高的要求。随着电压和功率等级的提升,充电模块的电力电子功率

38、变换电路拓扑、嵌入式软件控制算法、高频磁性元件设计、大功率散热结构设计等方面的难度也随之提高,同时也要保证其安全性和可靠性,对充电模块厂商提出了新的要求,进一步提高了充电模块的技术门槛。要求一:同尺寸要求一:同尺寸下进行下进行功率升级。功率升级。提高直流充电设备输出功率主要通过增加充电模块数量或提高单个充电模块的功率,以提高直流充电设备总功率的方式实现。但是考虑到充电桩的体积有限,单纯增加充电模块数量不能满足功率提升需求,因此需要在充电模块体积不变的情况下,提升单个模块的功率,即提高功率密度。因此,体积功率密度是考验各充电模块厂商的核心指标之一,我们按照“单模块功率单模块功率/模块体积模块体积

39、”公式测算目前充电模块企业的体积功率密度,发现各家产品之间存在一定差异,平均体积功率密度大概在2.6W/cm,部分厂家能做到 3.5 W/cm 甚至更高水平。图 20:市场主要充电模块产品功率密度测算 资料来源:各公司官网,优优绿能招股说明书,中信证券研究部测算 SiC 功率器件的应用能大幅提升充电模块的功率密度功率器件的应用能大幅提升充电模块的功率密度、延长使用寿命、延长使用寿命。充电模块的功率器件主要包括 MOSFET 和 IGBT 两种,各自适用于不同的电压范围,在充电模块方面均有使用。相比于 Si 基器件,SIC MOS 具有更低的导通损耗、更低的开关损耗、更高的开关频率等优良特性,并

40、且可在高温、高压、干扰等恶劣的环境中高效工作,能够大幅提升充电模块的功率密度、延长充电模块的使用寿命、降低运营商和桩企的运维成本。外观尺寸(外观尺寸(mm)重量(重量(kg)功率(功率(kW)体积功率密度(体积功率密度(W/cm3)质量功率密度(质量功率密度(W/g)REG75060A458*218*8413202.381.54REG1K0100390*385*11021301.821.43REG1K0100A2395*300*8415303.012.00REG1K0135390*385*11021.1402.421.90SER75015K3B395*218*869152.031.67SER7

41、5020K3B460*218*8410202.372.00SER100020K2C411*238*8610202.382.00碳化硅50kW新品17.5502.86TH20F10025C7460*218*8413202.371.54TH30F10025C7437.5*300*8415302.722.00TH40F10030C7437.5*300*8420403.632.00UR100020-SW459*248*8410.5202.091.90UR100030-SW438*336*8415.5302.431.94UR100040-SW438*336*8415.5403.242.58NXR7503

42、0H395*226*8411202.671.82UXR100030459*360*8520302.141.50UXR100040459*360*8520402.852.00三相模块15kW系列436*217*88151.80三相模块20kW系列(国网标准)458*218*84202.38三相模块20kW系列(高功率密度)501.8*256.4*41.6203.74三相模块30kW系列440*390*87302.01英威腾EVC-MR75040N475*230*13015302.112.00R100020G1518*218*84(不带包材)16(不带包材)202.111.25R100020G25

43、18*218*84(不带包材)16(不带包材)202.111.25R100030G1458*218*84(不带包材)15(不带包材)303.582.00R100040G1438*218*120(不带包材)17(不带包材)403.492.35R100040G2438*218*120(不带包材)17(不带包材)403.492.35麦格米特华为企业企业部分产品型号部分产品型号优优绿能通合科技英飞源永联科技基本指标基本指标输出特征输出特征盛弘股份 15 图 21:SiC-MOSFET 性能优势更加显著 图 22:盛弘股份发布采用 SIC MOS 的 50KW 充电模块产品 资料来源:电子产品世界 资料

44、来源:盛弘电气官方微信公众号 要求二:散热方式的改进和优化。要求二:散热方式的改进和优化。对充电桩运营企业来说,充电桩故障率和噪音扰民是两大难题,其中充电桩的故障率直接影响到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在于充电模块的故障,目前业务主流散热模式为直通风冷模式,采用高转速风扇强力排风,空气由前面板吸入,从模块尾部排出,从而带走散热器及发热器件的热量。但是充电桩处于室外环境,空气会夹杂着灰尘、盐雾及水气并吸附在模块内部器件表面,内部积尘会导致系统绝缘变差、散热变差、充电效率低、设备寿命减少;遇到雨季或潮湿,积尘吸水后会发霉、腐蚀器件、短路导致模块故障。其次,风冷散热模式采用高

45、转速风扇强力排风,再加上充电桩的散热风扇,会产生较大噪音。因此,要想降低充电模块的故障率和噪音,需要对风冷散热模式进行改进和优化。图 23:风冷散热模式下充电模块内部积尘导致模块故障 资料来源:英飞源技术官方微信公众号 16 独立风道和液冷散热有望成为未来充电模块主流散热方式。独立风道和液冷散热有望成为未来充电模块主流散热方式。为降低噪音,提升产品防护性能,行业内主流生产商不断改进散热模式,发展出独立风道散热和液冷散热方式。1)独立风道)独立风道散热散热:通过优化风道设计,将电子元器件设计在模块上方密闭箱体中,散热器放置在密闭箱体下侧,散热器与密闭箱体四周进行防水防尘设计,发热电子元器件集中贴

46、在散热器内侧,风扇仅对散热器外侧吹风进行散热,使电子元器件免于粉尘污染和腐蚀,大大减少了产品故障率,提高了充电模块的可靠性和使用寿命。2)液冷)液冷散热散热:与风冷充电模块相比,液冷充电模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。通常情况下,常规风冷系统使用寿命为 35 年,液冷系统使用寿命可超过 10 年。但目前液冷散热模式成本较高,适用于对噪音和防护性要求较高的场景。未来,随着技术进一步发展,以及大功率充电桩对充电模块品质要求的进一步提升,液冷散热模式有望逐

47、渐替代风冷散热。图 24:充电模块不同散热方式原理图 资料来源:优优绿能招股说明书 主流主流充电模块企业充电模块企业已已在液冷产品方面在液冷产品方面有所有所布局。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 75KW ACDC 产品,输出电压可达 1000V DC,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。17 图 25:充电模块厂商布局液冷产品示意图 资料来源:

48、各公司官网,中信证券研究部 海外存在认证壁垒,率先通过认证企业有望享受高弹性增长海外存在认证壁垒,率先通过认证企业有望享受高弹性增长 海外对海外对充电桩充电桩品质品质认证认证严格,接口标准各不相同。严格,接口标准各不相同。海外对充电桩标准要求严格且各不相同,例如欧盟的 CE、美国的 FCC 等都属于强制认证,获得这些本土化的认证许可是中国充电桩企业实现成功出海的首要壁垒。其次,不同国家和地区的充电桩接口标准也各不相同,目前国际上主要有四个充电桩接口标准,分别是中国国标 GB/T、CCS1 美标(combo/Type 1)、CCS2 欧标(combo/Type 2)、日本标准 CHAdeMO,此

49、外特斯拉有自己单独的充电接口标准。表 2:海外充电桩标准认证 认证标准认证标准 所属所属国家国家/地区地区 说明说明 UL 美国 在新能源汽车及相关领域,美标 UL 认证作为国际四大标准认证之一,已成为非官方但必要的产品安全合格标签,是美标消费者选购产品的必然参考条件之一,也是中国企业进军美标市场的硬性条件之一。FCC 美国 FCC 认证是关于电磁兼容方面的测试认证,美国 FCC 对于工作频率在9KHZ 以上的电子产品所产生的电磁干扰均有管制。电子电器类产品销往美国,需申请 FCC 认证,并标注 FCC 标注。ETL 美国 ETL 是美国电子测试实验室(ETL Testing Laborato

50、ries Inc)的简称,是美国 OSHA(联邦职业安全与健康管理局)认可的 NRTL(国家认可实验室)。任何电气、机械或机电产品只要带有 ETL 检验标志就表明它是经过测试符合相关的业界标准。相对于 UL 认证,ETL 认证在北美知名度相对较低,但是费用也较低,申请时间较短。CE 欧洲 CE 认证 EMC 电磁兼容指令涵盖了所有电路板产生电磁辐射的带电产品;充电器出口欧盟必须要做 EMCLVD 指令的 CE 认证。资料来源:安博检测官网,财讯网,顺企网,倍达检测官网,顶峰技术官网,中信证券研究部 18 图 26:国际主要充电桩接口标准 资料来源:EnelX,EAFO 海外充电模块毛利率显著高

51、于国内。海外充电模块毛利率显著高于国内。从优优绿能披露的招股书数据来看,相较于内销,公 司 外 销 毛 利 率 更 高,2019-2022H1公 司 外 销 毛 利 率 水 平 分 别 为49.64%/49.48%/46.25%/43.36%,较内销分别高 22.38/25.16/26.29/21.15pcts。从营收占比来看,公司 2022H1 外销收入占比已达 43.0%,外销占比提升可以显著带来公司整体毛利率水平提升。图 27:2019-2022H1 优优绿能内销和外销毛利率(%)图 28:2019-2022H1 优优绿能内销和外销收入占比(%)资料来源:优优绿能招股说明书,中信证券研究

52、部 资料来源:优优绿能招股说明书,中信证券研究部 国内充电模块企业加速海外市场认证。国内充电模块企业加速海外市场认证。目前,主要充电模块企业正在加速进行海外市场相关标准认证,如:英飞源 2018 年模块产品取得 CE、UL、KC 认证;通合科技已获得欧盟 CE 认证,美国 UL 标准认证正在进行中;优优绿能已完成欧标、美标等标准认证,产品已大规模供应海外市场。27.26%24.32%19.96%22.21%49.64%49.48%46.25%43.36%0%10%20%30%40%50%60%20022H1内销外销85.5%80.2%76.0%57.0%14.6%19.8

53、%24.1%43.0%0%20%40%60%80%100%20022H1内销外销 19 表 3:主要充电模块企业海外市场认证开拓情况 充电模块企业充电模块企业 海外市场认证海外市场认证开拓开拓情况情况 英飞源 2018 年产品取得 CE、UL、KC 认证,批量进入全球市场 通合科技 已经获得欧盟 CE 标准认证,美国 UL 标准认证正在进行中 优优绿能 充电模块产品已完成欧标、美标等标准认证,进而顺利进入国内外市场 盛弘股份 与英国石油(BP)达成合作,成为首批进入英国石油中国供应商名单的充电桩厂家 英可瑞 已设立深圳市英可瑞国际控股有限公司,积极布局海外市场,但目前处于

54、前期推广阶段(产品认证、样机交付、小批量订单等阶段)欧陆通 目前公司发布的充电模块产品由全资子公司上海安世博自主研发及生产,采用碳化硅技术设计,符合国际欧规、美规等严苛 EMI/EMC 等规格要求 资料来源:英飞源官网,优优绿能招股说明书,各上市公司公告,中信证券研究部 品质要求提升下品质要求提升下,技术型,技术型龙头龙头企业优势愈发明显,有望在后续行业竞争中胜出。企业优势愈发明显,有望在后续行业竞争中胜出。2015年开始,在新能源汽车发展初期,充电桩品质较差,对充电模块在功率密度、效率、损耗、环境适应性方面要求不高,低品质的充电模块故障率高、寿命低,增加充电桩生产和运营企业后期的运维成本。前

55、期充电模块企业一般是从电力电子或者电源设备企业转向而来,经过多年以来下游应用的检验,技术积累日渐深厚,产品品质不断提升。以英飞源、通合科技、优优绿能等为代表的龙头充电模块生产企业凭借多年技术积累、长期研发投入、优质客户结构、供应链垂直管控能力,已构筑起深厚的技术和成本壁垒,占据了一定的市场份额。当前时间点,我们认为,随着大功率直流快充的发展、充电应用场景的复杂化、欧美等海外市场对充电桩品质的严格要求,充电桩生产和运营企业对充电模块的品质要求也将逐渐提升,进而对充电模块企业的技术能力提出更高的要求,行业技术壁垒将进一步加深,前期在市场上已经取得先发优势的技术型龙头企业,叠加在客户结构优化、供应链

56、管理方面的成本优势等,有望进一步扩大市场占有率,迎来高速成长期。风险因素风险因素 1.新能源汽车销量增速不及预期:新能源汽车销量增速不及预期:充电桩是支撑新能源汽车发展的补能基础设施,需求主要受到新能源汽车销量拉动,而充电模块又是充电桩核心部件,若未来新能源汽车销量增速不及预期,可能对充电模块的需求产生不利影响。2.充电桩大功率趋势发展不及预期:充电桩大功率趋势发展不及预期:大功率充电桩需要用到数量更多、功率更高的充电模块,有效拉动充电模块需求,若未来充电桩大功率趋势发展不及预期,可能对充电模块需求产生一定不利影响。3.行业竞争加剧带来行业竞争加剧带来充电模块充电模块价格下降超预期:价格下降超预期:相较于充电桩制造和运营企业,目前充电模块企业数量有限,产品价格趋于稳定,若未来行业新进入者变多,竞争加剧带来产品价格下降超预期,可能对充电模块企业盈利能力产生不利影响。4.新技术迭代进展不及预期:新技术迭代进展不及预期:大功率充电趋势下,下游客户对充电模块品质要求逐渐提升,充电模块需要进行新一轮的技术迭代以满足客户需求,如提升功率密度、采用液冷散热模式等,若充电模块企业新技术迭代不及预期,可能对公司发展产生不利影响。

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