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3:1。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 chenzikun@gf.com.cn 分析师： 纪成炜 SAC 执证号：S0260518060001 SFC CE No. BOI548 021-38003594 jichengwei@gf.com.cn 分析师： 李靖 SAC 执证号：S0260522070005 021-38003647 shlijing@gf.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 gfzhangling@gf.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) PE(x) EV/EBITDA(x) 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3:1 . 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 19：Ionity的充电桩目标 . 15 图 20：Electrify 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 4：SiC 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 3:1。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3:1 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3:1，距离车桩比1:1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SOC=0时表示电池放电完全，当SOC=1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10%~30%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20%~80%，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% 10%20%30%40%50%60%70%80%90%95% 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% 10%20%30%40%50%60%70%80%90%95% 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G9:800V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5~7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 19：Ionity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 20：Electrify 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