一、新能源汽車充電樁的概念

　　在環境問題、能源問題愈發嚴重的今天，加強新能源汽車充電樁的開發和應用具有重要意義。

　　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構和操作最為簡單，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對大功率的新能源汽車進行充電，投入設備較大，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調度。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，通過動態充電結構，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成

　　綜合上述幾點信息情況來看，需要根據地區實際情況，有針對性地選擇充電樁。以小區為例，如果小區內的新能源汽車數量較少，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，可以通過小區內用電功率的科學分配，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備造成的負面影響，并且對充電樁可以在結構、控制方面提出更高的要求。

　　圖2 新能源汽車充電樁的分類

　　(數據來源：新基建-新能源汽車充電樁發展解讀)

　　二、新能源汽車充電樁的“昨天”

　　1. 國外充電樁行業發展概述

　　據國際能源署有關統計數據顯示。2019年全球新能源汽車充電樁數量保持高速增長，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備可分為三類：交流Levell充電設施、交流Level2充電設施和直流Fast Charger充電設施。目前安裝數量最多、分布面積最廣的是交流Level2充電設施，其次是直流Fast Charger充電設施，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。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，電動汽車充電設施已基本覆蓋全美。

　　日本作為汽車生產研發制造領域的強國，新能源汽車的推廣與充電樁的建設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、供給能源體系發展成熟具有一套完整的運營建設標準體系、私人充電樁運營商的投資、技術門檻較高，導致私人充電樁建設數量較少，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模應用帶來了更多的便利性。最新數據顯示。日本充電樁建設數量超過5萬臺，已超過傳統燃油汽車加油站的數量。

　　英國充電服務提供商Charge master已在英國各地建立了相應的電動汽車充電樁，據英國交通部數據顯示，英國電動汽車充電站累計建設數量已超過27萬伸。隨著充電樁的高速發展以及政府環保政策的推動，英國充電樁的建設與電動汽車的發展非常迅速。

　　2. 我國充電樁行業發展概述

　　近幾年，科研院所與有關公司企業在新能源等有關技術領域的深入研究，我國新能源汽車充電技術得到了飛速發展，充電基礎設備建設也日益壯大。但因我國人口基數大。地域發展不均。據中國電動充電基礎設施促進聯盟最新數據顯示，我國充電基礎設施累計建設超130萬臺，車樁比約為3.12：1.仍低于預期規劃“一車一樁”的目標，充電樁缺口依然巨大。

　　2015年以來，國家多部委多次發布關于加快推進充電基礎設施規劃建設的有關政策措施，有力推動了我國新能源汽車充電設備的建設和發展。隨著充電樁被納入“新基建”后，各地也陸續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，充電樁產業將迎來新一輪的爆發。

　　三、新能源汽車充電樁的“今天”

　　1. 新能源汽車及充電設施產業的發展現狀

　　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)。市場規模連續六年居世界首位，但全球占比由2019年的53%下降至42%。根據公安部數據統計，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《節能與新能源汽車產業發展規劃(2012-2020年)》確定的500萬輛保有量的目標。2020年《新能源汽車產業發展規劃(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設施建設，充電基礎設施被證實納入“新基建”范疇。

　　目前充電設施產業還處于初步發展階段，根據中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟統計數據，2020年，全國充電基礎設施年度建設數量達到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，聯盟內成員單位總計上報公共充電樁保有量798114根(見圖4)，其中：按應用領域劃分，包含公用充電樁557328根、專用充電樁240768根;按產品類型劃分，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

　　(數據來源：2020年中國汽車工業年鑒)

　　圖4 2016-2020年中國公共類充電樁保有量

　　(數據來源：中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟)

　　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

　　(數據來源：中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟)

　　2. 新能源汽車充電樁產業鏈劃分

　　經過多年來的發展，我國新能源汽車充電樁已經形成了相對完整的產業鏈體系。新能源汽車產業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，充電樁狹義上是新能源汽車的配套環節，廣義上屬于新能源汽車的下游產業。新能源汽車充電樁產業鏈包括上游設備生產商、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業鏈

　　(數據來源：國資布局新基建新能源汽車充電樁篇)

　　①上游設備生產商

　　新能源汽車充電樁產業鏈上游包括充電設備生產企業及其元器件、原材料供應商，主要為充電樁和充電站的建設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、線纜材料等在內的設備與元器件。從成本構成來看，電機、充電模塊為充電核心設備，約占充電設施總成本的45%~55%。

　　充電設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定性，是元器件生產的核心環節。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如特銳德、許繼電氣等，均可自行生產充電模塊核心部件IGBT等器件，僅需對外采購斷路器、接觸器、電纜等標準化電氣附件。

　　配電設備元器件包括變壓器、保護設備、低壓開關配電設備、電度表等，配電設備生產環節企業布局穩定，頭部效應明顯。

　　管理設備元器件主要包括電池、輔助設備、監控計費裝置、顯示屏等，供應商眾多且較為分散，市場競爭激烈。

　　②中游充電運營商與運營平臺

　　新能源汽車充電樁產業鏈中游包括提供充電站、充電樁服務的充電運營商和平臺運營商，負責充電樁和充電站的搭建和運營，提供充電服務。由于充電基礎設施的建設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，為了發揮產業鏈協同效應，企業往往傾向于集設備生產、設施運營和方案提供多功能于一體，因此充電樁產業鏈中上游企業的角色存在一定重合。

　　充電樁、充電站運營商：

　　根據中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟數據，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，充電站數量最多的地區為珠三角，其次為長三角和京津冀地區。目前，我國充電樁運營商主要通過服務費、電費差價、政府補貼和增值服務獲取收益，其中電費差價和服務費為主要盈利模式。基于充電樁、充電站等基礎設施建設前期投入成本高、投資回收期長、使用率低等原因，大部分充電樁運營企業尚處于虧損狀態。

　　平臺運營商：

　　充電樁行業發展初期，產業鏈中游的運營商主要以企業為對象發展2C業務，如國家電網占據市場主導地位。隨著新能源汽車市場持續擴大，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務方向轉向2B市場，并逐步發展為專業化的運營平臺模式。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模式和房地產公司充電樁EPC模式。

　　③下游整體解決方案提供商

　　新能源汽車充電樁產業鏈下游主要是整體解決方案提供商，負責提供充電樁位置服務、預約支付功能、運營管理平臺和解決方案等。其主要通過提供大數據平臺支撐中游運營商由單一充電服務向提供增值服務拓展，在統籌上下游及客戶需求的基礎上對接充電樁運營商和車企，業務涵蓋電動汽車銷售、運維和用戶出行服務等，大部分企業為輕資產經營。

　　四、新能源汽車充電樁面臨的挑戰

　　2020年9月22日，國家主席習近平在第七十五屆聯合國大會一般性辯論會上發表重要講話時提出，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年前實現碳中和。

　　在雙碳背景下，新能源汽車發展迅猛，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;三是充電基礎設施缺乏：新能源電動汽車充電樁布局的不合理性以及充電設施的缺乏。其中，第一和第二個問題的解決有賴于相關技術的革新與進步，而第三個問題則是我們當下需要應對的。

　　新能源汽車充電基礎設施建設處于起步階段，仍存在以下問題。

　　1. 回報周期長，商業模式單一，盈利不足

　　我國充電樁起步較晚，充電運營商運營能力較弱、商業模式單一，未找到合適的盈利模式，主要收入來源于服務手續費的收取，充電樁行業因其前期投入大、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，導致整個行業長期處于虧損狀態。同時，大量外資企業入駐國內市場，出現群雄逐鹿的現象，加大了充電樁行業的競爭壓力。我國充電樁的建設技術已日趨成熟，目前阻礙行業發展的是充電樁后期運營工作，充電樁仍呈現出供不應求的狀態，不具備良好的運營服務模式和配套基礎設施建設，難以形成品牌效應，嚴重阻礙運營商的正常運作。

　　2. 充電基礎設施分布不均，充電樁比例失衡

　　我國充電樁數量嚴重不足，導致出現找樁難、充電難、維修難、有樁無車等現象。目前我國車樁比約為3.12：1.遠低于《電動汽車充電基礎設施發展指南(2015—2020)》規劃的1：1的指標。

　　我國充電樁運營商發展初期“重數量、輕運營”，雖然多數充電樁集中分布于市區，但初期因對運營選址重視不足。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、老舊小區增容改建難度大、市場監管力度不足等問題也在一定程度上制約著我國充電基礎設施的進一步發展。

　　3. 行業標準不完善，產品質量存在安全隱患

　　我國電源行業發展成熟，規模壯大，但由于充電樁產業門檻低，大量資本涌入市場，行業前中期暫未形成比較完善統一的驗收與監管標準，標準化的建立晚于市場發展，導致大量前期建設的充電樁產品質量參差不齊，質量問題頻出，嚴重危及消費者的人身安全。充電樁運營企業互聯互通廣度和深度不夠，企業之間的利益糾紛，充電設施與充電接口、通信協議、消防安全等標準暫未統一，嚴重阻礙了充電樁與新能源汽車的發展。

　　五、新能源汽車充電樁“未來”

　　未來，以需求和問題為導向，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

　　隨著5G技術與物聯網技術等高新技術的飛速發展，傳統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模式單一、后期運營維護能力弱，導致用戶充電難、找樁難、支付難、充電樁用率低下等一系列問題，難以滿足當前我國智慧城市發展的需求。充電樁系統向著智能化、人性化的方向發展是我國充電樁產業發展的必經之路。在人工智能、物聯網技術、5G通信技術的結合下，智慧充電系統不但具有能源供給功能，而且還能實現環境檢測、人工遠程監控、燈光照明、人機交互等人性化功能。智慧充電系統能為以客戶為中心，為客戶提供客服人員遠程監控與維護、移動支付、智能選址等諸多便利;實現了充電運營商聯網操控、服務與數據管理功能，便于大規模集中部署管理，優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

　　電動汽車入網技術簡稱V2G技術(Vehicle-to-Grid)。可以實現當處于用電低谷時期，此時電網負荷較小，產生過量的電能。電動汽車作為能源存儲裝置，存儲電網產生的多余的電能實現能源的儲存。當電網處于用電高峰時期，此時電網負荷較大。電動汽車作為供電裝置反向饋電給電網，實現平衡用電高峰期的電力需求。

　　V2G技術可以實現電動汽車與電網之問的雙向通信和能量流動，大幅度減小因大規模電動汽車并網充電時對電網的沖擊。有效增強了電網的穩定性，降低了電網負荷，從經濟角度上超越了傳統燃油汽車，實現了電動汽車與電網的互利共贏。V2G技術是一種基于電力電子技術、電力調度技術、電能計量技術、通信技術等高新技術深度結合下而衍生出的新技術，V2G技術將為我國實現電力系統智能化提供強有力的技術保障。

　　3. 充電平臺互聯互通

　　在技術上實現物理接口的互通并不困難，電動汽車生產廠家與充電樁制造商只需統一通信協議標準即可實現。實現各新能源汽車生產廠商、充電樁運營商之間支付方式與車樁數據信息的互聯互通可以使得消費者在一款APP上便可實時監測車輛的充電狀態，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，新基建驅動著我國充電網的大規模建設，新能源充電樁已成為我國城市新型基礎設施建設重點方向之一。充電樁行業建設在政策支持下正推動著我國傳統產業改革向網絡、數字、智能化方向轉型。智慧充電系統基于人工智能技術著力提升充電樁系統的高度便捷信息化水平，是實現智慧生活的重要環節。電動汽車入網技術實現電動汽車與電網之間的能源互聯互通，借助V2G技術使得電動汽車具備負荷管理、調峰調度和數據共享的作用，實現電網與用戶互利共贏，助力電動汽車取代傳統燃油汽車進程。充電樁運營商之間實現數據信息互聯互通，共享服務平臺具有更人性化的服務，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，我國充電樁產業未來發展前景良好。