10月26日，國務(wù)院發(fā)布《2030年前碳達(dá)峰行動方案》，文件表示，大力推廣新能源汽車，逐步降低傳統(tǒng)燃油汽車在新車產(chǎn)銷和汽車保有量中的占比。到2030年，當(dāng)年新增新能源、清潔能源動力的交通工具比例達(dá)到40%左右。新能源汽車作為運(yùn)輸工具低碳轉(zhuǎn)型的重要推動力，將進(jìn)入快速發(fā)展期。無疑，與之相匹配的公共基礎(chǔ)配套設(shè)施充電樁也將隨之迎來廣闊的市場前景。

我們知道，充電樁行業(yè)發(fā)展主要方向是圍繞著大功率直流充電進(jìn)行，其中基礎(chǔ)設(shè)施核心是直流快充充電樁。常見的直流充電樁核心部件模塊包括充電模塊、控制模塊、電源模塊等，而充電模塊是充電樁之心，也是構(gòu)建高功率充電基礎(chǔ)設(shè)施的核心部分。本文旨在淺要分析目前充電模塊產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢。

充電模塊的市場現(xiàn)狀

作為大功率電源應(yīng)用，充電模塊的主要器件有半導(dǎo)體功率器件、磁性元件、電容等。但今年以來，受下游應(yīng)用需求旺盛，器件產(chǎn)能受限等因素影響，芯片材料成本持續(xù)上漲，以MOS管為主要器件的充電模塊的利潤空間被嚴(yán)重壓縮、減少。隨著單位利潤率的不斷下降，充電模塊企業(yè)規(guī)模化效應(yīng)將越來越重要，產(chǎn)能必將進(jìn)一步集中，處于行業(yè)供貨量主流領(lǐng)先的企業(yè)，將會更加主導(dǎo)全行業(yè)的發(fā)展。

根據(jù)中國充電聯(lián)盟最新數(shù)據(jù)，截至2021年9月公共類充電樁104.4萬臺，其中直流充電樁42.8萬臺、交流充電樁61.6萬臺。2021年1-9月，充電基礎(chǔ)設(shè)施增量為54.2萬臺;截止9月，全國充電基礎(chǔ)設(shè)施累計數(shù)量為222.3萬臺，同比增加56.8%。相較于2020年全年，公共充電樁保有量80.7萬臺，充電樁總量168.1萬臺，充電基礎(chǔ)設(shè)施增量46.2萬臺，同比增長率12.4%;2021年前9個月的充電樁增量已大大超過2020年全年的水平，這顯示全國充電樁行業(yè)的建設(shè)規(guī)模正持續(xù)擴(kuò)大和快速成長。

從以上表格看到，2021年1-9月公共直流充電樁同比增加11.9萬臺，前9個月公共直流充電樁和公共交流充電樁增長量相當(dāng)，相對于2020年公共直流充電樁的增長量和在公共充電樁增長總量中占比均有明顯提升，而公共交流樁增長量則大幅降低，因此公共充電樁建設(shè)越來越重視直流充電樁的需求，隨著新能源汽車總量快速增加，包含私人車主在內(nèi)的對公共場景快速充電的需求正不斷強(qiáng)化。預(yù)計公共直流充電樁在公共充電樁總量中的占比將進(jìn)一步提升。

但現(xiàn)實是直流充電樁總體數(shù)量相對于蓬勃發(fā)展的新能源汽車數(shù)量明顯不足。實際上車樁比相較于去年還拉高了，數(shù)據(jù)顯示，新能源汽車保有量從2020年底的492萬輛快速上升至2021年9月的678萬輛，但充電樁增長速度相比新能源汽車的銷量增速有所放緩，車樁比由2020年的2.94:1拉開至2021年9月底的3.05:1。

目前充電樁總量中公共樁占比尚不到一半，直流充電樁在公共充電樁總量中占比又不到一半，到2021年9月底新能源汽車保有量與公共樁保有量比例達(dá)到6.49:1，也就是說超過6輛新能源汽車共享一臺公用充電樁，超過12輛車公用一臺直流充電樁，車樁比不協(xié)同，正是國慶長假出現(xiàn)長時間等待充電窘境的重要原因之一。可以預(yù)見，以充電模塊為核心器件的大功率直流充電樁增長潛力巨大。

近年來，與充電設(shè)施行業(yè)同步增長的充電模塊市場經(jīng)過激烈競爭，目前主要的充電模塊供應(yīng)商已屈指可數(shù)，總數(shù)維持在十家以內(nèi)，市場占有率及出貨量越來越向優(yōu)勢企業(yè)集中化。2020年數(shù)據(jù)顯示，模塊龍頭企業(yè)英飛源市場占有率34.9%，多年保持出貨量行業(yè)第一地位，其領(lǐng)先優(yōu)勢，與競爭對手呈現(xiàn)逐年拉大趨勢，其市場占有率和技術(shù)迭代等綜合實力亦不斷增強(qiáng)。

與此同時，根據(jù)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》，2025年新能源汽車銷量占比20%，2030年達(dá)到30%，新能源車保有量將在2025年達(dá)到1600萬輛，2030年達(dá)到5200萬輛。同時根據(jù)充電樁行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對未來的預(yù)測，按照車樁比維持在3~3.5：1 的水平，預(yù)測2020年充電樁保有量將達(dá)到175萬臺，2025年充電樁保有量將達(dá)到480萬臺，2030年充電樁保有量將達(dá)到1500萬臺。

基于上述對于直流充電樁建設(shè)增量的預(yù)測，并綜合考慮充電樁功率提升以及生產(chǎn)成本長期下降的趨勢，預(yù)計2021~2030年預(yù)計直流樁產(chǎn)值總額超過6000億元，對應(yīng)的充電模塊產(chǎn)值總額在未來十年間可望超過3000億元的規(guī)模。而對于充電模塊廠商而言發(fā)展才剛剛開始。

充電模塊產(chǎn)品的發(fā)展趨勢

充電模塊又稱功率模塊，是整個充電樁行業(yè)、唯一具有技術(shù)門檻的核心產(chǎn)品。目前，同尺寸的充電模塊的功率密度逐漸升級，是行業(yè)廣泛共識。由原來的10kW、15kW逐步增加到20kW、30kW、40kW，甚至更大功率。目前英飛源，永聯(lián)，優(yōu)優(yōu)綠能、電王快充等企業(yè)均已批量生產(chǎn)使用40kW充電模塊。

隨著超級快充時代的到來，充電模塊的容量升級、可靠性以及安全性面臨著更高的要求。市面上中高壓的功率器件產(chǎn)品也逐漸推向更新更多的需求與應(yīng)用，以滿足充電模塊的廣泛普及。值得一提的是，國網(wǎng)三統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的充電模塊，統(tǒng)一模塊外形尺寸、統(tǒng)一模塊安裝接口、統(tǒng)一模塊通訊協(xié)議，為充電樁系統(tǒng)集成商及充電運(yùn)營企業(yè)提供了更好的選擇，國網(wǎng)三統(tǒng)一型充電模塊仍是當(dāng)下各企業(yè)的主流產(chǎn)品。相信隨著行業(yè)快速發(fā)展，充電模塊進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化，預(yù)計會成為未來趨勢。

充電模塊的另一個技術(shù)演進(jìn)路徑是，模塊散熱方式的改變。充電模塊主要散熱方式為風(fēng)冷散熱，但充電樁都是野外環(huán)境使用，隨著使用過程中經(jīng)常會因為環(huán)境的惡劣導(dǎo)致充電模塊的故障率特別高，風(fēng)冷散熱雖然經(jīng)濟(jì)性較好，但在抗擊長時間高熱運(yùn)轉(zhuǎn)下的散熱功能相對較差，因此模塊產(chǎn)品不斷改進(jìn)散熱方式，從風(fēng)冷發(fā)展到隔離風(fēng)道散熱，風(fēng)道優(yōu)化設(shè)計后，風(fēng)只吹發(fā)熱元器件，不發(fā)熱或發(fā)熱量小的器件位于PCB和機(jī)殼之間，并被擋風(fēng)條保護(hù)，從而免于粉塵污染和腐蝕，同時所有半導(dǎo)體功率器件均密閉安裝在專利設(shè)計的結(jié)構(gòu)組件中，從而大大減少故障率，提高可靠性和使用壽命。

此外，全隔離防護(hù)技術(shù)下的液冷充電模塊，采用全封閉模式，散熱性能更好，具有更高防護(hù)性，效率和使用壽命，但由于其費(fèi)用成本較高，短時間難以成為市場應(yīng)用的主要產(chǎn)品，部分廠家有典型應(yīng)用和新品推出，比如英飛源，英可瑞等。

值得注意的是，隨著電價改革的深入發(fā)展，儲能行業(yè)被強(qiáng)力驅(qū)動，電網(wǎng)與光儲充互動融合發(fā)展成為充電樁行業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)方向。作為電網(wǎng)與車，樁互動的轉(zhuǎn)換中心，雙向充電技術(shù)越來越受到重視，V2G雙向充電技術(shù)和儲能充電解決方案或?qū)⒊蔀槟K廠商的重要著力點(diǎn)。主要模塊廠商英飛源，優(yōu)優(yōu)綠能等均有相關(guān)產(chǎn)品推出。

目前充電樁上下游產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)更多注意力放在如何將模塊做到穩(wěn)定、安全，高效的問題上。目前對于充電模塊相關(guān)核心技術(shù)而言，各個企業(yè)之間的技術(shù)水平稍有差距，但是總體上差距不大。智能高效，易維護(hù)，安全可靠，操作性強(qiáng)的充電樁設(shè)備正是目前充電基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)發(fā)展的基石和原動力。未來幾年，充電模塊將逐步滿足車主的安全需求，同時采用大功率、高效、便捷可靠的新技術(shù)成為主要方向。

總結(jié)

隨著我國“碳達(dá)峰和碳中和”發(fā)展目標(biāo)的提出，新能源汽車的發(fā)展進(jìn)程將進(jìn)一步加速，充電基礎(chǔ)設(shè)施如何迎接新挑戰(zhàn)、把握新機(jī)遇將成為新主題。接下來，充電基礎(chǔ)設(shè)施加速充電樁與通信技術(shù)、智能電網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)有機(jī)融合。充電模塊作為充電樁的重要一環(huán)，在其深入發(fā)展中，也必將助力充電樁行業(yè)的蓬勃發(fā)展。