电力设备行业：换电模式助力改善电网容量压力-广发证券.pdf

识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 1 / 28 [Table_Page] 跟踪分析|电力设备 证券研究报告 [Table_Title] 电力设备行业 换电模式助力改善电网容量压力 [Table_Summary] 核心观点 ⚫ 换电及大功率充电有望提升电动车补能效率。据公安部及中国电动汽 车充电基础设施促进联盟EVCIPA，截至2021年年底我国新能源汽车 保有量约 784 万辆，充电桩保有量 261.7 万台，车桩比约31。根据 EVCIPA发布的2021中国电动汽车用户充电行为白皮书统计，由 于目前充电桩一桩难求，等待时间长且难以预测，且快充桩暂时无法 实现充电全过程的高功率覆盖，实际充电 50的时间往往远大于 30 分钟，影响新能源汽车用户补能效率。解决方法除了增设补能设施， 还需提升补能速度。我们认为换电和大功率充电是两种有效解决路径。 ⚫ 新能源汽车厂家为提升用户使用体验，纷纷布局大功率充电设施。特 斯拉是大电流超充模式的代表企业，其 V4 超充桩最高功率或能达到 350kW，峰值电流将接近900A；小鹏G9的800V高压SiC平台快充 桩最高功率达480kW；广汽埃安800V高压平台超充桩的6C充电倍 率最高功率达480kW；岚图800V高压平台超充桩的4C电芯最高功 率360kW。目前中国各家800V高压平台车型量产仍未落地，配套的 大功率超充桩网络还处在建设过程中。对比来看，海外Ionity和Electrify America已经分别在欧洲和北美铺开。 ⚫ 密集大功率充电桩的建设或对国内配电网带来压力。主要原因在于电 动汽车缺乏采用互动充电模式的动力，总体上表现出无序充电特性。 电动车的无序充电行为往往与电网日常负荷曲线高度重合，充电负荷 和配电网原始负荷早晚叠加形成负荷双高峰。相较普通充电桩，大功 率充电桩造成的负荷峰值进一步增加、峰谷差进一步加剧；电压偏移 问题更加明显，谐波污染依旧存在。 ⚫ 换电模式助力改善电网容量压力。换电和大功率充电的核心目的都是 使电动汽车能源补给体验无限趋近燃油供给，仅建设超充站的成本一 般会比换电站稍低，但在现有电力容量不足情形下，达到超充站理想 功率需配置储能，随着充电向高功率方向发展，充电站整体建设也逐 渐重资产化，超充储能成本或超过换电。换电模式下，车端三电技术 以及功率器件无需升级适配800V，有助于降低车端成本。 ⚫ 投资建议。1、电动车补能环节的换电模式逐步得到市场验证，重视重 卡换电产业链发展；2、储能投资将提高电网系统的灵活性，新型储能 是实现新能源快速发展、高比例渗透的关键环节。推荐宁德时代、永 福股份、南网科技等，关注许继电气。 ⚫ 风险提示。新能源汽车产销不及预期；换电模式推广不及预期；换电 政策支持力度不及预期；电网升级改造速度不及预期。 [Table_Grade] 行业评级 买入 前次评级 买入 报告日期 2022-11-15 [Table_PicQuote] 相对市场表现 [Table_Author] 分析师 陈子坤 SAC 执证号S0260513080001 010-59136690 chenzikungf.com.cn 分析师 纪成炜 SAC 执证号S0260518060001 SFC CE No. BOI548 021-38003594 jichengweigf.com.cn 分析师 李靖 SAC 执证号S0260522070005 021-38003647 shlijinggf.com.cn 请注意，陈子坤,李靖并非香港证券及期货事务监察委员会 的注册持牌人，不可在香港从事受监管活动。 [Table_DocReport] 相关研究 电力设备行业传统火、水电迎 来“类储能”发展机遇 2022-11-10 电力设备行业电车销量旺季 超预期，基建发力驱动特高压 建设提速 2022-11-06 新能源汽车专题之十二迎接 需求拐点，充电桩出海正当时 2022-11-06 [Table_Contacts] 联系人 张玲020-66335468 gfzhanglinggf.com.cn -42 -33 -24 -15 -5 4 11/21 01/22 03/22 05/22 07/22 09/22 电力设备 沪深300 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 2 / 28 [Table_PageText] 跟踪分析|电力设备 [Table_impcom] 重点公司估值和财务分析表 股票简称 股票代码 货币 最新 最近 评级 合理价值 EPS元 PEx EV/EBITDAx ROE 收盘价 报告日期 （元/股） 2022E 2023E 2022E 2023E 2022E 2023E 2022E 2023E 宁德时代 300750.SZ CNY 385.30 2022/10/24 买入 611.12 11.83 17.46 32.57 22.07 22.32 15.70 24.50 26.60 永福股份 300712.SZ CNY 43.36 2022/10/29 买入 60.36 0.83 1.72 52.24 25.21 60.39 35.70 11.70 19.60 南网科技 688248.SH CNY 63.91 2022/09/20 买入 49.12 0.36 0.70 177.53 91.30 130.76 77.61 7.80 13.10 数据来源Wind、广发证券发展研究中心 备注表中估值指标按照最新收盘价计算 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 3 / 28 [Table_PageText] 跟踪分析|电力设备 目录索引 一、提升电动车补能效率换电及大功率充电 . 5 （一）新能源汽车与充电桩的比例为31 . 5 （二）核心痛点在于补能慢充电50时间远大于半小时 . 6 二、实现大功率充电大电流和高电压 7 （一）大电流超充面临散热挑战，高电压需车端桩端略有改动 . 7 （二）特斯拉V4峰值电流近900A、极氪001峰值电流550A . 8 （三）新势力推出800-1000V高压平台车型 . 10 三、海外大功率充电桩发展快于中国 . 14 （一）欧洲IONITY2025年实现350KW大功率充电桩7000个 14 （二）ELECTRIFY AMERICA计划到2026年安装1万个DC快充桩 . 15 四、密集大功率充电桩的建设或对国内配电网带来压力 16 （一）用电负荷峰值增加，峰谷差加剧 . 16 （二）输电堵塞造成电压偏离、电压越限等问题 . 17 （三）充电为非线性负荷带来谐波污染 . 19 五、换电模式有效解决电网容量问题，降低车端成本 19 （一）单个大功率充电站投资达百万级 . 19 （二）乘用车换电站建设成本约150万元，重卡换电站对应约500万元 . 22 （三）考虑电网扩容或配储，大功率充电站成本或高于换电站 . 24 （四）换电模式下，车端三电技术及功率器件无需升级适配800V . 25 六、风险提示 26 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 4 / 28 [Table_PageText] 跟踪分析|电力设备 图表索引 图 1中国新能源汽车销量及占比 . 5 图 2全国充电桩保有量 6 图 3高压架构主要零部件需重新选型 7 图 4特斯拉V2和V3为Model 3充电功率对比 . 8 图 5特斯拉V2和V3为Model 3充电时间对比 . 8 图 6极氪001架构 9 图 7极氪001架构 9 图 8小鹏G9搭载XPower 3.0动力系统 10 图 9小鹏汽车遍布全国的充电网络 . 10 图 10广汽埃安超倍速电池技术 . 11 图 11广汽埃安高压电机技术 . 11 图 12广汽埃安高压平台 12 图 13广汽埃安A480超充桩 . 12 图 14广汽埃安超级充换电中心网络 . 13 图 15岚图360kW超级快充 13 图 16岚图800V高电压平台 . 13 图 17理想汽车电动汽车车型开发路线及预期交付 14 图 18截至2021年11月，Ionity充电网络覆盖情况 15 图 19Ionity的充电桩目标 . 15 图 20Electrify America充电站 15 图 21不同情景下住宅区充电负荷曲线 17 图 22不同情景下商业区充电负荷曲线 17 图 23不同渗透率下配电系统网损率 . 18 图 24直流充电桩内部电气结构 . 20 图 25直流充电模块内部功能结构 . 20 图 26充电桩高压化仅配电重新选型 . 20 图 27充电站成本结构 . 22 图 28单个乘用车换电站投资（万元） 23 图 29单个重卡换电站投资（万元） . 23 图 30车电分离情形单个乘用车换电站投资（万元） 23 图 31车电分离情形单个重卡换电站投资（万元） 23 图 32功率半导体从Si基转向SiC 25 表 1换电运营参与各方关键资源禀赋 9 表 2各类充电基础设施的用电特性 . 16 表 3供电电压偏移标准 18 表 4SiC MOSFET和Si IGBT性能对比 . 21 表 5超充储能成本测算表 24 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 5 / 28 [Table_PageText] 跟踪分析|电力设备 一、提升电动车补能效率换电及大功率充电 换电及大功率充电有望提升电动车补能效率。2020年新能源汽车占汽车销售总 量5.4，2021年占比13.4，2022年1-6月占比21.56。新能源汽车步入快速发展 阶段。截至2021年年底我国新能源汽车保有量784万辆（公安部数据），充电桩保 有量达到261.7万台（中国电动汽车充电基础设施促进联盟EVCIPA数据），车桩比 31。根据EVCIPA发布的2021中国电动汽车用户充电行为白皮书统计，由于目 前充电桩一桩难求，等待时间长且难以预测，并且快充桩暂时无法实现充电全过程 的高功率覆盖，实际中充50电的时间往往远大于半小时，影响用户补能效率。解 决方法除了增设充电桩外，还需提升补能速度。我们认为换电和大功率充电是两种 有效解决路径，新能源汽车厂家为提升用户使用体验，纷纷布局公共换电及大功率 充电设施。 （一）新能源汽车与充电桩的比例为31 新能源汽车市场高速发展。2021年中国新能源汽车销售352.1万辆，同比 157.57，2022年1-6月新能源汽车销售260万辆，同比115.6。新能源汽车产 业发展规划（2021-2035年）指出要深入实施发展新能源汽车国家战略，以融合创 新为重点，突破关键核心技术，推动我国新能源汽车产业高质量可持续发展，加快 建设汽车强国。2022年3月国家发改委、国家能源局印发的“十四五”现代能源 体系规划中提到，至2025年，新能源汽车销量占比达到20左右。2020年新能源 汽车占汽车销售总量的5.4，2021年占比13.4，2022年1-6月占比21.56。新能 源汽车步入快速发展阶段。 图 1中国新能源汽车销量及占比 数据来源Wind，中汽协，广发证券发展研究中心 充电补能面临一桩难求的困局。根据中国电动汽车充电基础设施促进联盟 （EVCIPA）数据，截至2021年底全国充电桩保有量达到261.7万台，同比增长50 以上。其中公共充电桩114.7万台，同比42，私人充电桩47万台，同比68， 充电站建设快速推进。根据公安部数据，截至2021年年底我国新能源汽车保有量784 0 5 10 15 20 25 0 50 100 150 200 250 300 350 400 新能源汽车销量（万辆，左） 占汽车销量比重（右） 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 6 / 28 [Table_PageText] 跟踪分析|电力设备 万辆，而充电桩保有量仅为261.7万台，车桩比约31，距离车桩比11仍然有不小差 距。 国家发改委、国家能源局在关于进一步提升电动汽车充电基础设施服务保障 能力的实施意见中指出充电基础设施体系要“适度超前、布局均衡、智能高效”， 到“十四五”末，能够满足超2000万辆电动汽车充电需求。EVCIPA预测，2022年 将新增190万台车随车配建充电桩，随车配建充电桩保有量达到337万台，新增公共 充电桩54.3万台。 图 2全国充电桩保有量 数据来源中国充电联盟，智研咨询，广发证券发展研究中心 （二）核心痛点在于补能慢充电50时间远大于半小时 充电慢是补能核心痛点。目前的充电方式主要有交流慢充和直流快充。交流慢 充充电设备内不配备功率转换器，充电时间在6-8小时左右。慢充虽然一定程度降低 电池损耗，但是超长的充电时间与营运车和商用车的重时间特性相矛盾，因此多用 于私家充电桩场景。目前多数的公共充电桩已采用快充模式，直流充电桩内置功率 转换模块。根据EVCIPA发布的2021中国电动汽车用户充电行为白皮书统计， 快充桩是99.3的用户首选，超87用户倾向选择120kW及以上大功率充电桩。但 是由于目前充电桩一桩难求，等待时间长且难以预测，并且快充桩无法实现充电全 过程的高功率覆盖，实际中充50电的时间往往远大于半小时。而正常情况下，一 辆汽油车的补能时间约为5分钟，对比之下，用户补能效率有所影响。解决方法除了 增设充电桩外，充电速度也需要得到质的提升。目前针对充电慢有两种解决路径 换电和大功率充电。 0 20 40 60 80 100 120 140 160 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 公共充电桩数量（万台） 私人充电桩数量（万台） 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 7 / 28 [Table_PageText] 跟踪分析|电力设备 二、实现大功率充电大电流和高电压 （一）大电流超充面临散热挑战，高电压需车端桩端略有改动 充电桩P（充电功率）I（电流）U（电压），要减少充电时间，提升充电功 率，只需保障电压和电流其中一项不变，增加另一项即可。由此实现大功率超充有 两种路线大电流和高电压。 在衡量电池充电快慢时，常使用充电倍率（C）表示，指电池在规定时间充电至 其额定容量时所需要的电流值，数值上等于额定容量的倍数，即充电倍率（C）充 电电流/电池额定容量。例如3C代表在给定电流强度下，1小时充电300，即20分 钟充电100。电池的负荷则使用SOC衡量，数值上定义为剩余容量占电池容量的比 值，当SOC0时表示电池放电完全，当SOC1时表示电池完全充满。 大电流超充面临散热挑战。特斯拉、极氪等采用的都是400V大电流模式实现 超充，即保持电压不变，通过增加电流提升充电效率。在此模式下，电流提升1倍， 散热增加4倍，大电流使得电路部件容易产生较高热损失，为热管理系统带来较大负 担。特斯拉V3使用水冷散热，极氪极充桩则装备全系统液冷散热技术。 大电流高功率充电并不能实现充电过程全覆盖。根据42号车库测试的特斯拉V3 结果，其仅能在1030左右的SOC情况下实现200kW以上的充电功率，超过30 后直线下滑。 图 3高压架构主要零部件需重新选型 数据来源盖世汽车，广发证券发展研究中心 高电压的实现相较大电流更为容易。800V平台系统保持电流不变，电压加倍， 实现两倍能量输入车辆，充电速度更快。相较于大电流，高电压架构电流更少，电 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 8 / 28 [Table_PageText] 跟踪分析|电力设备 缆和电线可以做得更小更轻；同时，高电压模式下热量损失更少，也不需要复杂的 热管理系统为电池提供最佳温度，性能和续航里程都将改善。在车端若按照高压架 构平台，电动车的电池包、电驱动、空调等均需重新适配；桩端的改造只需把原本 低压的部分换成耐高压模块，整体改动较少，成本相对可控。总体来看，电动车800V 平台是目前车企实现超充的主流选择。 （二）特斯拉V4峰值电流近900A、极氪001峰值电流550A 1、特斯拉 特斯拉是大电流超充模式的代表企业。特斯拉于2012年开始布局超充，最早高 压供应链尚不完善，特斯拉选择大电流直流实现超充。据特斯拉中国充电团队官微， 特斯拉于2021年在国内推出大电流超级充电桩V3，充电15分钟最高实现250km续航。 V3采用液冷技术，相比V2对线缆部件进行了针对性升级，全新的电子元器件可实现 多车型同时充电且不分流。相比来看，充电区间2080，V3、V2所需时间分别 为22分钟、32分钟，V3提速明显。 同时，特斯拉推出在途电池预热功能，在用户使用车载导航至超级充电站时， 其车辆会智能提前加热电池，以确保在到达充电站时车辆电池温度达到最适合充电 范围，进一步缩短平均充电时间。从第一代超级充电桩V1至第三代超级充电桩V3， 峰值电流增至600A，最大功率从90kW提升至250kW，充电效率保持行业前列。 图 4特斯拉V2和V3为Model 3充电功率对比 图 5特斯拉V2和V3为Model 3充电时间对比 数据来源42号车库，广发证券发展研究中心 数据来源42号车库，广发证券发展研究中心 特斯拉V4或将推出。Elon Musk曾在2021年6月透露，充电桩输出功率目标是 350kW，如果V4可以通过大电流路径实现最高功率350kW，那么在400V电压下， 峰值电流将接近900A，未来特斯拉或将推出更高性能的充电桩。 0 50 100 150 200 250 300 6 10203040506070809095 充电功率（ kW SOC V2充电功率 V3充电功率 0 10 20 30 40 50 60 70 6 10203040506070809095 充电功率（ kW SOC V2用时 V3用时 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 9 / 28 [Table_PageText] 跟踪分析|电力设备 表 1换电运营参与各方关键资源禀赋 V1 V2 V3 峰值功率 - 150kW 250kW 峰值电流 - 600A 充电时间 - 充电区间20-80需32 分钟 充电区间20-80，需 22 分钟 数据来源电车资源，广发证券发展研究中心 2、极氪 极氪2021年推出的极氪001采用400V电压架构，搭载具有液冷温控管理系统的 “极芯”电池包，最高能实现2.2C的高充电倍率，峰值充电功率220kW以上，峰值电 流550A。极氪在Z-Talk补能专题活动中透露，2021年9月极氪能源第一批自建充电 站在杭州落成，截至2022年7月31日，充电网络累计已覆盖全国64城396站（不含专 用场站），包括极充站、超充站、轻充站三种不同功率满足用户不同场景需求的充 电站。其中，极充站配备的240-360kW超大功率极充桩采用全系统液冷技术，电 流输出比同规格液冷枪线增大30；抢线更轻，用户操作更加方便，极充桩液冷枪 线设计相比普通国标枪线使用重量减少35；支持即插即充和无感支付。在极充站 内补能，极氪001可实现30分钟SOC从10到80，其中超长续航单电机WE版车型 可实现充电5分钟，NEDC续航增加120km。超充站配备单枪60-120kW超充桩，可 柔性分配功率并适配多种车型。 图 6极氪001架构 图 7极氪001架构 数据来源极氪公众号，广发证券发展研究中心 数据来源极氪公众号，广发证券发展研究中心 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 10 / 28 [Table_PageText] 跟踪分析|电力设备 （三）新势力推出800-1000V高压平台车型 1、小鹏G9800V高压SiC平台480kW快充桩 电驱、散热、电池及落地情况2021年11月小鹏G9在广州车展首次亮相，具有 X-EEA3.0电子电气架构，搭载XPower 3.0动力系统，益于高压SiC技术、电机磁场 及减速器优化，电驱系统最高效率可达95以上，G9可以支持最高480kW的超级快 充。同等电池容量下，续航相比400V平台车型提升5以上。该车采用充电枪液冷 散热技术，IP65级密封等级与内置安全监测芯片可共同保障安全。小鹏G9新车将搭 载容量为98kWh的三元锂电池，提供两种版本续航，CLTC工况续航分别为702km 和650km。 超充桩与超充网络据小鹏超级补能发布会，截至2022年8月15日，小鹏自营 超充站上线799座，目的地充电站上线201座，覆盖全国所有地级行政区。公司将在 2022年下半年开启全新一代超级充电桩布局，逐步构建800V/480kW超充网络。 480kW高压超充桩的充电枪采用液冷散热技术，通流能力可达670A，5分钟可充 200公里，12分钟可从10充到80。小鹏全新一代超级充电桩落地并实现大规模 布局后，充电速度与加油几乎相近，用户体验得到大幅度改善。 图 8小鹏G9搭载XPower 3.0动力系统 图 9小鹏汽车遍布全国的充电网络 数据来源小鹏汽车官网，广发证券发展研究中心 数据来源小鹏汽车官网，广发证券发展研究中心 2、广汽埃安800V高压平台6C充电倍率480kW超充桩 电池系统包含3C、6C两个版本据2021年4月广汽科技日，广汽集团展示其超 级快充电池技术，分为3C和6C两个版本电池系统。①3C超级快充电池系统续航 超过500km，0-80电量充电时间16分钟，30-80电量充电时间10分钟，采用 新型液冷系统，散热效率提升1倍。②6C超级快充电池系统最大电压可达900V， 最大充电电流超过500A，可实现0-80电量充电时间8分钟，30-80电量充电 时间5分钟，车辆常温6C快充循环可达100万公里。 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 11 / 28 [Table_PageText] 跟踪分析|电力设备 图 10广汽埃安超倍速电池技术 数据来源广汽埃安公众号，广发证券发展研究中心 高压电驱动系统埃安在高压电驱动系统中采用了基于多层扁铜线绕组电机技 术、多媒介电机冷却结构、高速旋转元件的寿命与可靠性研究、高功率密度新型绕 组结构电机单元等技术，采用广汽高速高功率密度电机设计方法，突破了高速电机 设计瓶颈。 图 11广汽埃安高压电机技术 数据来源盖世汽车，广发证券发展研究中心 超充车型及落地广汽2021年9月推出的AION V Plus70，采用3C高倍率快充 技术，搭载400V常规电压平台，峰值充电功率超过200kW，30-80充电时间为 10分钟。AION V Plus 6C车型配备最高900V电压平台，搭载超倍速电池，实现6C 超级快充，具有702km超长续航，搭载埃安自主研发的高效高压电驱动总成，该总 成采SiC技术应用、E-Drive智能控制算法、X-Pin电机技术和NVH等优化技术。 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 12 / 28 [Table_PageText] 跟踪分析|电力设备 图 12广汽埃安高压平台 数据来源盖世汽车，广发证券发展研究中心 超充桩及超充网络广汽埃安A480超充桩，通过先进液冷技术，严格控制发热， 实现480kW充电功率（峰值1000V/600A），可根据电池BMS、电网和充电环境通 过云端智能调度搭配柔性充电，抢线采用轻量化液冷线缆，更灵活轻便。2022年4 月，广汽埃安位于广州南大干线的首个超级充换电中心正式落成，其中配备A480超 充桩，广汽埃安计划2022年内在广州市辖区内建成220座充电站，到2025年增加至 1000座，实现1.5km半径覆盖。广汽埃安计划未来将超级充电站拓展到全国约300 个城市，基本实现对地级及以上城市的全覆盖。 图 13广汽埃安A480超充桩 数据来源广汽埃安公众号，广发证券发展研究中心 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 13 / 28 [Table_PageText] 跟踪分析|电力设备 图 14广汽埃安超级充换电中心网络 数据来源广汽埃安公众号，广发证券发展研究中心 3、岚图800V高压平台4C电芯360kW超充桩 800V高压及超级快充技术据东风汽车2021年9月品牌秋季发布会，岚图汽车 现场展示自研800V高电压平台及超级快充技术。岚图800V高压超充技术系统的动力 电池和电力设备均为800V，包括超级快充系统、超低系统能耗、高性能电池、SiC 电驱总成等部分，无冗余升压装置并支持无线充电。整车高性能电池搭载4C电芯， 在360kW超级充电桩的加持下，可做到充电10分钟，续航400公里充电速率可提升 125。同时，该系统凭借 SiC电驱三合一应用技术，实现同电量下续航5的提升。 该技术还支持800V 11kW无线快充，充电效率高达92.3。 图 15岚图360kW超级快充 图 16岚图800V高电压平台 数据来源钛媒体，广发证券发展研究中心 数据来源钛媒体，广发证券发展研究中心 4、理想计划于2023年推出Whale和Shark两个纯电平台 据理想汽车2020Q3财报会议，在400kW快充技术成熟前，理想汽车不会推出纯 电车型。理想汽车目前在研发高压快充技术，计划纯电平台和高压纯电动车型同年 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 14 / 28 [Table_PageText] 跟踪分析|电力设备 推出。据2022中国电动汽车百人会论坛，理想汽车提到480kW超充平台850V高压 平台4C电池以及车-桩-云闭环服务网络。理想汽车计划到2025年在全国建成超过 3000个超级快充站，形成“十纵十横”高速公路快充网络，接入36条国家级高速公 路，实现90高速公路里程覆盖。计划于2023年推出Whale和Shark两个纯电平台。 图 17理想汽车电动汽车车型开发路线及预期交付 数据来源理想汽车招股说明书，广发证券发展研究中心 三、海外大功率充电桩发展快于中国 目前中国各家800V高压平台车型量产仍未落地，配套的大功率超充桩网络还处 在建设过程中。对比来看，海外Ionity和Electrify America已经分别在欧洲和北美铺 开。 （一）欧洲Ionity2025年实现350kW大功率充电桩7000个 Ionity成立于2017年，是欧洲的一家超充网络运营商，起初由宝马、福特、奔驰 等合资，之后现代和起亚加入。Ionity的成立源于欧洲本地充电运营商较少，迫使车 企建立自己的充电网。在Ionity之前只有特斯拉完善快充网络建设，其超充桩为用户 专享。2018年4月Ionity的首个超快速充电站启用，其充电桩通过联合充电系统（CCS） 进行充电，充电功率可达到350kW。 随着超充网络的不断布局，Ionity已经拥有多个800V、350kW的高速公路充电 站，在350kW的充电桩上充电57分钟可续航100公里。截至2021年11月，Ionity网 覆盖欧洲24个国家和地区, 有386个充电站点和1538根充电桩。2021年11月Ionity 宣布其现有股东和新进的第一个非车企股东贝莱德将向其投资7亿欧元，该笔投资致 力扩充Ionity在欧洲的充电网络，目标到2025年实现350kW大功率充电桩的数量增加 三倍多，达到7000个。 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 15 / 28 [Table_PageText] 跟踪分析|电力设备 图 18截至2021年11月，Ionity充电网络覆盖情况 图 19Ionity的充电桩目标 数据来源2030出行研究室，广发证券发展研究中心 数据来源2030出行研究室，广发证券发展研究中心 （二）Electrify America计划到2026年安装1万个DC快充桩 EA由大众在2017年成立，大众在柴油门事件后计划在10年内通过对EA在电动 汽车基础设施和意识教育方面投资20亿美元，作为与EPA和解的一部分。在10年间， EA的网络须向其他车企保持中立，站点配备CCS（150kW和350kW）和CHAdeMO （50kW）两种充电接口。2018年EA在美国加州建成首个充电功率为350kW的超快 速充电站, 充电10分钟续航约200英里。充电桩组件包括9个CCS插头和一个 CCS-CHAdeMO充电插头，其中大多数充电插头的充电功率已达150 kW，有两个 CCS插头可以进行超快速充电，功率达350kW。 美国能源部数据显示，截至2022年6月EA在美国和加拿大共有807个充电站， 充电桩数量超过了3500根。2022年6月，大众宣布与德国工业巨头西门子合作，大 众将EA少数股权出售给西门子，EA预计获得4.5亿美元注资。本次对EA的投资加码， 是为发展北美地区充电和能源业务，实现北美地区充电基础设施增加1倍以上。EA 计划到2026年在美国和加拿大安装超1800个充电站，并且包含1万个DC快速充电桩。 图 20Electrify America充电站 数据来源大众汽车Electrify America推出以人为本的充电站（cnBeta），广发证券发 展研究中心 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 16 / 28 [Table_PageText] 跟踪分析|电力设备 四、密集大功率充电桩的建设或对国内配电网带来压 力 国内800V超充相较国外发展较慢，一方面是从400V到800V的升级过程需要零 部件和元器件的全面升级，另一方面由于配电网短期内无法负担密集的超充建设。 电动汽车缺乏采用互动充电模式的动力，总体上表现出无序充电特性。电动车 的无序充电行为往往与电网日常负荷曲线高度重合，充电负荷和配电网原始负荷早 晚叠加形成负荷双高峰。相较普通充电桩，大功率充电桩造成的负荷峰值进一步增 加、峰谷差进一步加剧；电压偏移问题更加明显，谐波污染依旧存在。 （一）用电负荷峰值增加，峰谷差加剧 各类充电基础设施在用户行为特性和设施用电特性上都有显著差异。用户行为 特性的差异主要体现在充电时间分布和充电速率等方面；设施用电特性差异主要 体现在用电可引导性、容量需求、电压等级和负荷特性等方面。集中式专用充电 站和城际快充站接入10kV电压等级；而城市公共基础设施和分散式专用充电桩接入 0.4kV电压等级，同时其充电负荷容易与周围商区或居民区正常用电负荷时间段重合， 叠加增峰。 表 2各类充电基础设施的用电特性 用户行为特性 设施用电特性 设施类型 时间分布 速率要求 可引导性 容量需求 电压等级 负荷特性 集中式专用 充电站 根据车辆运行集 中时段充电 3-5小时 较强 数百kVA至上万 kVA/ 站 10kV 一般在用电低谷时段 城际快充站 分布较均匀，白天 多于晚间 10分钟-1小时 弱 630kVA/站 10kV 冲击型负荷，时间分布较均 匀，白天大于夜间 城市公共基 础设施 快充分布较均匀 慢充白天为主 快充10-30分钟； 慢充数小时 弱 快充70kVA/桩 慢充8kVA/桩 0.4kV 快充时间分布较均匀，白天 大于夜间；慢充白天与前半 夜为主，一般与周围商业用 电负荷高峰叠加 分散式专用 充电桩 集中在白天（办公 区）或夜间（居民 区） 数小时 强 4- 8kVA/ 桩 0.4kV 办公区以白天为主，与早高 峰负荷叠加；居民区以夜间 为主，与晚高峰用电负荷叠 加 数据来源国网能源研究院，NRDC，广发证券发展研究中心 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 17 / 28 [Table_PageText] 跟踪分析|电力设备 负荷峰值增加。电动车的无序充电行为往往与电网日常负荷曲线高度重合，充 电负荷和配电网原始负荷早晚叠加形成负荷双高峰。据国网能源研究院及NRDC联 合发布的电动汽车发展对配电网影响及效益分析，在无序充电情形下，预计到 2030年，国家电网公司经营区域峰值负荷将增加1.53亿千瓦大功率。充电真正的服 务对象更加偏向私人消费者，运行商布点充电设施时，更多考虑的是市场诉求而非 电网状况，因而大功率的充电桩将会更多布局在居民区、办公区、工业区和消费区 等高需求地区，充电负荷更容易与这些地区正常用电高峰时段叠加，冲击工商居民 等用电稳定性。 图 21不同情景下住宅区充电负荷曲线 图 22不同情景下商业区充电负荷曲线 数据来源国网能源研究院，NRDC，广发证券发展研究中心 数据来源国网能源研究院，NRDC，广发证券发展研究中心 （二）输电堵塞造成电压偏离、电压越限等问题 若电网中的负荷峰值超出配电系统额定容量，将会导致变压器和线路过载运行， 即电气设备或导线的功率或电流值超过其额定值。在电气线路中，短时间的少量过 载运行是被允许的，但是长时间的过载运行，线路电流过大，导线温度不断升高， 电气回路内的绝缘材料、导体接头等也会因升温而造成损害，严重的过载负荷在短 时间内可能直接短路甚至引发火灾。 充电桩充电的瞬间，电网的瞬时功率很大，电压偏移会加大，甚至超过限定值， 产生电压越限。电压偏移是衡量电能质量的重要指标。供电系统的负荷在不断发生 变化，各系统节点电压也会随之起伏，偏离额定电压，发生电压偏移。电压偏移即 为电力系统正常运行时，某个节点的实际电压与额定电压的差值占额定电压的比例。 配网中的不同负荷都要在允许的额定电压范围内运行。电压偏移会干扰感应电动机 的正常运作。国家标准GB12325-2008电能质量供电电压偏差中对系统的供电 电压偏移标准进行了详细的设定。根据标准规定，20kV及以下三相供电电压允许偏 差的范围是额定电压的7（0.93pu到1.07pu之间）。据电动汽车充电负荷时空 分布及其对配电网的影响，电动汽车渗透率为50时，多个节点电压可能降至最 低偏移标准0.93pu以下，或影响配电网的运行安全。 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 18 / 28 [Table_PageText] 跟踪分析|电力设备 表 3供电电压偏移标准 电压等级 供电电压允许偏差 35kV及以上 供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过额定电压的 10 20kV及以下三相供电电压 允许偏差为额定电压的7 0.22kV单相供电电压 允许偏差为7、-10 数据来源国家市场监督管理总局，广发证券发展研究中心 按照IEC标准设计的电动机，额定电压和实际电压的差值为5以内时，可以 正常输出额定功率。当电压发生较大偏移时，若电压降到临界值以下，电动机难以 启动或产生堵转将烧毁电机；若电压上升到临界值以上，电动机将过热，降低使用 寿命。在用电高峰时，负荷增多，电路中总电阻减小，干路电流增大，由于输电线 本身具有电阻，输电线上的电压损失增大，负荷端得到的电压降低。反之，在低谷 时，电压较高。电压偏移影响变压器空载损耗（铁损）和电阻损耗（铜损）。变压 器电压高于额定值时，变压器铁心进入饱和区，励磁电流剧增，变压器铁损明显增 大，铜损降低。通常10kV变压器损耗占全网线损70，变压器损耗中的70-80又 为铁损。变压器铁损降低，则铜损会增加，因此会有电压的经