电子行业深度报告：充电桩行业高速增长，上游元器件需求弹性提升

充电桩：新能源车必需配套产品，直流快充是未来趋势。2022年全国新能源汽车销售量达到687万辆，实现同比增长96%，新能源汽车保有量达到1310万辆，快速增长的保有量催生大量补能需求，充电桩是补能必需配套产品。充电桩有交流慢充和直流快充两类，充电效率更高的直流快充桩是未来趋势，车端+桩端+政策端的共同进步将推动直流快充桩快速渗透，直流液冷超充技术也有望进一步提升充电功率上限。 中国大陆市场：充电桩配套领先，直流充电桩将持续渗透，2025年市场规模670亿元。2022年中国大陆新增充电桩近260万台，车桩比达到2.51继续领先全球。在公共桩中直流桩占比42.4%，国家及各地政府陆续推出相关政策大力支持公共充电桩建设，直流桩占比有望持续提升。 根据我们测算，2025年中国大陆充电桩市场规模预计达近670亿元，其中直流充电桩573亿元，交流桩95亿元，两者2022-2025年CAGR分别达到55%、24%。 欧美市场：新能源车保有量提升+车桩比降低+直流桩占比提升三重因素推动市场规模高速增长。早期受基础设施限制，欧美公共充电桩渗透缓慢，21年底公共车桩比分别为15.4/17.5，同时两地公共桩中直流桩占比也在较低水平，21年仅为13.8%/19.3%。随着新能源车销量增长及相关政策积极推动，我们看好在新能源车保有量提升+车桩比降低+直流桩占比提升三重因素共同推动下欧美市场高速扩张。根据我们的测算，2025年欧洲市场规模预计达近360亿元，其中直流桩320亿元，交流桩39亿元，两者2022-2025年CAGR分别达到101%、25%；美国市场规模预计达195亿元，其中直流桩市场规模152亿元，交流桩市场规模43亿元，两者2022-2025年CAGR分别达到72%、59%。 充电模块市场增长推动上游元器件需求。1）充电模块：充电模块是直接决定直流充电桩性能的最核心部件，成本比例50%。直流桩平均功率不断提升，预计2025年将达167KW，叠加需求量快速增长，2025年充电模块功率需求量将达1454亿瓦，对应市场空间204亿元。2）元器件：功率器件、磁性元件、电容、PCB、芯片等为充电模块中主要元器件，根据我们测算，2025年各类元器件国内细分市场规模分别为33.9、29.1、14.5、12.1及9.7亿元。3）充电枪：与充电桩强绑定属性，放量逻辑清晰，预计2025年国内规模达37.8亿元。 投资建议：推荐标的1）磁性元件：可立克等；2）电容：江海股份等；3）充电枪：永贵电器等。 风险提示：新能源汽车销售不及预期；充电桩建设进度不及预期；国产厂商对海外市场开拓不及预期。 表1：重点公司估值（已覆盖） 1.充电桩：新能源车必需配套产品，直流快充是未来趋势 1.1.充电桩技术趋于成熟，目前有交流、直流两类路线 新能源汽车销量迅速增长，拉动配套设施充电桩需求。今年的《政府工作报告》提出，“继续支持新能源汽车消费”、“加快形成绿色低碳生产生活方式”。如今，我国新能源汽车产业进入规模化、高质量的快速发展新阶段，逐渐从依靠政策驱动转变为市场自由发展。新能源汽车及充电桩技术日渐成熟，纯电汽车保有量持续增加。根据中国汽车工业协会数据，2022年全国新能源汽车销售量达到687万辆，同比增长96%，维持了2021年的高增速。并且叠加国家政策导向支持、市场接受度上升、民众环保意识增强等因素，2023年有望保持销量高增速。与此同时，全国各地也在发力推动目的地充电的配套设施。随着车桩比呈现下降态势，配套充电桩增速或将超越新能源汽车本身的增长。 图1：新能源汽车销量及增速 新能源汽车的补能方式主要包括充电和换电。充电模式主要通过充电桩对新能源汽车动力电池进行充电，其中，充电桩又分为交流充电桩和直流充电桩。交流充电桩只提供电力输出，需连接车载充电机（OBC）方可实现充电，无法直接为动力电池充电。直流充电桩采用三相四线制供电，可提供足够功率，输出高电压及大电流，满足快充需求。 换电模式则是通过换电站将新能源汽车处于亏电状态的动力电池快速更换为电量饱和的电池，并将亏电电池通过充电柜、充电架、充电箱等直流充电设备进行集中充电，以备循环使用。 图2：新能源车补能方式 图3：充电模式示意图 交流充电桩：采用小电流（低于10A）在交流220V电压下进行充电，由车载充电机OBC将电网交流电进行变压整流，转换为直流电后对车电池充电，一般无需对电网进行特殊改造，主要面向个人、家庭用电动汽车，充满电需要6~8小时。 直流充电桩：直流桩自带AC/DC充电模块变压整流，可直接转换为直流为车充电，具备高电压、大功率（100-300KW）、充电快的特点，能够实现10-15min/百公里充电速度。直流桩对电网要求较高，需建设专用网络，因此多配备于集中式公共充电站内。 自2019年部分车企开始推出800V平台电动车技术后，配套充电端的直流超充技术也被推出。2021年底开始，多家主机厂发布超充充电桩技术或建设计划，充电电压达800-1000V，电流达600A，充电速度进一步缩短至2-4min/百公里。 表1：直流及交流充电桩比较 1.2.大功率快充是未来重要发展方向 1.2.1.车端、桩端、标准共同推进大功率快充发展 在新能源汽车实现了高续航里程之后，补能效率的提升将成为新能源汽车行业后续需要重点解决的问题。目前，行业内主要有三大类解决方案，第一类是以蔚来为代表的换电方案，第二类是以特斯拉为代表的大电流快充方案，第三类是以保时捷等为代表的高压快充方案。功率为电流和电压的乘积，因此提高充电功率可以通过提高充电电流和提升充电电压予以实现。未来，充电设备散热技术的发展以及新能源汽车电压平台的提高，将会带动大电流、高电压的大功率快充需求，从而推动高压大功率充电设备需求的增加。 在电压一定的情况下，提升充电电流能够提高充电功率，但根据焦耳定律，充电电流的提升将大幅增加充电过程中的热量释放，进而对充电设备的散热性能提出较高要求。 以特斯拉大电流快充方案为例，其V3超充桩峰值工作电流超过600A，需要使用直径更大的线缆及液冷充电枪，对散热技术要求更高。 在电流一定的情况下，提升充电电压能够提高充电功率，且不会显著增加充电过程中的热量释放。在充电功率一定的情况下，提升充电电压可以大幅减小充电电流，降低充电过程中的热量释放，因此，提升充电电压成为了许多新能源汽车厂商的选择。 相较于交流慢充和普通直流快充，大功率直流超充的补能效率更高，2-4min/百公里的充电速度能快速满足消费者的日常需求，是未来重要发展方向。超充应用的推广需车、桩、电力配套设施共同升级。由于超充峰值电压高达800V以上，电流达600A，因此只有受电方汽车电池充电功率达到480KW左右，才能够实现超充体验。桩端同样需要单枪充电桩功率达到480KW才能完成“超充”，这意味着配电要求的提升。此外，若超充充电高峰恰与用电高峰重合，超充桩带来的瞬时功率提升也会对饱满运转的配电网造成额外压力。因此超充应用的推广对车企、桩企和电网端都提出了更多要求。 图4：新能源充电技术发展历程及展望 车端：主机厂已在动作，800V高压平台车型密集发布。2019年保时捷Taycan首次推出800V高电压电气架构，充电功率最高可达350KW，将充电时间缩短至50分钟以内。由于目前广泛使用的硅基功率半导体的耐压能力限制，新能源汽车厂商普遍采用400V电压平台架构。相较于400V电压平台，800V电压平台工作电流更小，可以节省线束体积、降低线路内阻损耗，提升功率密度和能量使用效率。2020年吉利首次发布支持800V的SEA浩瀚架构，此后国内车企加快800V高压平台布局。极狐阿尔法S、阿维塔11、小鹏G9、长城机甲龙、埃安V Plus车型于2022年内陆续上市，高压快充方案受到越来越多厂商的青睐，成为车企增加产品亮点的重要举措。 桩端：车企和运营商积极入局，桩企大功率充电桩占比提升。部分车企加速布局自建充电网络，以提高充电效率和巩固自家品牌汽车销量。截至2022年，共有特斯拉、蔚来、小鹏、广汽埃安、大众、保时捷、长安阿维塔7家车企发布了自建或与桩企合作共建大功率超/快充规划。国家电网作为国内第三大充电运营商，是国内最大的充电桩公开招标企业，其招标需求具有风向标意义。2020-2021年，国网160KW、240KW大功率充桩招标数量占比分别由34%、1%提升至57%、4%，桩企纷纷加速大功率桩布局。 表2：车企超充桩部署情况 标准端：新充电标准的制定是推动行业发展的重要影响因素。现行充电国标GB/T 18487.1-2015中电压最高950V，电流最高250A，对应最高充电功率约250KW，对超充未有明确要求。因此当前各家超充桩仍不统一，车企、桩企对超充国标的需求呼之欲出。 2022年4月工信部装备一司组织全国汽标委开展GB/T 20234.3《电动汽车传导充电用连接装置第3部分：直流充电接口》推荐性国家标准的修订，并且已形成征求意见稿，征求意见稿将充电额定电压提升至1500V，电流在主动冷却下最高提升至800A，将超充纳入标准范围内。但由于完整标准包括充电系统控制导引、充电接口和通信协议三部分，除充电接口外的其他两部分新标准制定进度相对落后。 根据我们的调研，预计2023-2024年完整标准有望落地推行，届时将进一步推进大功率超充行业的发展。 1.2.2.液冷超充预计成为行业发展趋势 400KW及以上大功率充电时，峰值电流能够达到600A，高电流充电过程将会产生大量热量，因此对充电桩热管理要求更高。2022年4月28日，工信部公开征求对推荐性国家标准《电动汽车传导充电用连接装置第3部分：直流充电接口》的意见中指出：对于额定电压为750/1000/1500V的直流充电接口，额定电流（持续最大工作电流）值为200、250、300、400、500、600、800A，充电桩必须具备主动冷却装置。散热问题是充电桩在迈向高功率充电方向必须解决的问题。 目前充电桩散热方式主要分为风冷和液冷，由于具备成本较低和供应链成熟的优势，风冷散热占据主流。目前行业内的主流散热模式为直通风的风冷模式，但由于充电桩长期暴露于室外空间，室外较为恶劣的环境容易导致充电模块发生故障。为解决该问题，行业内主流生产商不断改进散热模式，提高充电模块的防护性，发展出独立风道散热方式。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。 图5：充电模块风冷散热 风冷散热模式采用高转速风扇强力排风，再加上充电桩的散热风扇，会产生较大噪音。为降低噪音，提高产品防护性，行业内发展出液冷散热模式。液冷散热模式相比风冷散热模式具有低噪音、高防护性的优点，但目前成本较高，适用于对噪音和防护性要求较高的场景。充电功率不断提升的进程中，液冷散热的优势将日趋凸显，随着技术进一步发展，液冷散热模式有望成为风冷散热模式的重要补充。 图6：蔚来3.0充电平台HPC大功率液冷电源模块 图7：液冷超充桩散热的工作原理 一方面，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。 另一方面，和传统直流充电枪和电缆相比，带液冷的充电枪和充电电缆，通过在充电枪、电缆、充电桩回路上增加了冷却管道，电缆内部增加了冷却液的管道，通过动力泵来驱动冷却液流动，冷却液在经过发热的液冷线缆时，带走线缆及充电连接器的热量，回到油箱（储存冷却液），然后通过电子泵驱动经过散热器散发热量，如此循环工作，可以达到小截面积线缆通载大电流、低温升的要求。 图8：液冷散热模块散热原理 图9：液冷充电枪示意图 2.充电桩：