高压快充系列之一：800V高压快充渗透加速，带来产业增长升级新动能

证券研究报告|行业深度 电气设备 2024年8月1日 电气设备 高压快充系列之一：800V高压快充渗透加速，带来产业增长升级新动能 优于大市（维持） 证券分析师 投资要点： 彭广春 资格编号：S0120522070001 邮箱：penggc＠tebon.com.cn赵皓 资格编号：S0120524030004 研究助理 邮箱：zhaohao3＠tebon.com.cn 市场表现 电力设备沪深300 % %5% 2% 9% 7% 4% 2023-082023-122024-04 7% 0 -7 -1 -2 -2 -3 -4 相关研究 资料来源：聚源数据，德邦研究所 2023年纯电新能源车渗透率增长缓慢，充电速度慢为其核心制约因素之一，高压快充技术有望破局。根据华为发布的中国高压快充产业发展报告的数据，用户最大的顾虑是“充电不方便”，当前电动汽车平均充电时长普遍在1小时及以上，且匹 配快充需求的直流充电桩数量不足，无法满足用户快速补能需求，充电速度慢或是造成EV渗透率增长缓慢的核心原因之一，若高压快充渗透加速快速提高补能速度，或将驱动新能源车渗透率二次提高。 高压快充方案相较于大电流方案优势显著。与提升电流方案相比，高电压方案存在诸多优势：1）高压快充功率能更高，能够缓解充电时间焦虑；2）高压快充方案减重优势明显；3）高压快充在充电、行驶时造成的能量和部件损耗更低。长期看，随着SiC、快充电池等核心部件的成本降低，800V高压已出现由高端车型下渗趋 势，下一阶段B/C级车或成为800V车型主流，中低端车型亦有快充需求，800V及以上电气架构升级具备长期趋势。 车载电源和电驱系统：800V高压化将带动关键组件升级。电动汽车高压架构的应用下，电机电控、OBC、DC-DC转换器、充电桩、电池等相关部件也将更新升级：1）“车载部件全系800V，电驱升压兼容400V直流桩”方案拥有综合优势，预测 短期内能够快速推广；2）随着产品的高压化，车载电源在原材料端的选择及设计层面更加复杂化，带动价值量提升；3）电驱系统“轻量化+降成本”驱动，“集成化”大势所趋。 电池材料：电池负极及电解液等电池核心部件迎来技术革新。当下对快充电池的研究重点在如何提升Li+在电解质和负极材料中的扩散动力学。1）石墨负极的快充性可通过二次造粒、炭化包覆等方式提升，目前多家厂商快充负极产品均已实现量产；2）LiFSI具有出色的性能，随着产能扩张带来的成本降低和添加比例的提升，其应用前景进一步拓展。 落地设施及充电桩：储能电站与液冷技术驱动构建快充生态系统。1）变电站扩建方案成本高企，储能电站或成为主流解决方案。2）当前行业内已推出全新的全液冷分体式直流母线架构超充系统，用于解决传统风冷一体化充电桩的故障率高、功 率利用率低、不支持未来演进、效率低、噪音大等问题，同时实现为800V高压平台车型提供快速补能，并满足未来增加光伏和储能系统的需求。 投资建议：高压快充作为新技术渗透加速，建议关注：1）高压快充零部件：威迈斯、欣锐科技；2）整桩及模块：通合科技、绿能慧充；3）液冷超充：永贵电器、沃尔核材；4）电池材料：信德新材、中科电气、黑猫股份等。 风险提示：新能源车需求不及预期，行业竞争加剧，募投项目产能建设不及预期，技术迭代不及预期。 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 内容目录 1.高压快充：二次提高新能源汽车渗透率5 1.1.充电桩分布与效率皆待优化，大功率快充渗透率提高潜力充足5 1.2.高压快充方案相较于大电流方案优势显著6 1.3.各大厂商积极布局高压方案，800V快充渗透加速7 1.4.政策与技术标准双重驱动充电桩普及8 2.800V快充替换需求带动下上游核心零部件技术升级9 2.1.800V高压平台存在多种方案9 2.2.车载电源设计复杂化带动价值量提升10 2.3.电驱系统“轻量化+降成本”驱动，“集成化”大势所趋11 2.4.快充电池核心的材料升级：锂离子传输优化12 2.4.1.石墨负极材料的快充性优化：二次造粒与炭化包覆技术的创新应用13 2.4.2.LiFSI具有出色的性能，随着产能和添加比例的提升，其应用前景进一步拓展14 3.储能电站与液冷技术驱动构建快充生态系统15 3.1.储能电站方案相较于变电站改造方案成本优势明显15 3.2.液冷充电枪解决超充散热难题16 3.3.储能电站与液冷技术系统解决方案助力快充站推广17 4.风险提示19 图表目录 图1：充电便利性不足是影响用户选择电动汽车的核心障碍5 图2：2023年新能源车销量及渗透率5 图3：上海120kw以上快充直流充电枪数量仅为1万个6 图4：充电时间在1h以内的充电桩占比不足4%6 图5：提升到800V带来的电池减重7 图6：每米铜重量与150kW系统中的电压的关系7 图7：车载充电机的工作原理10 图8：车载DC/DC变换器的工作原理10 图9：新能源车电驱模块11 图10：三合一及多合一系统搭载量及占比11 图11：锂离子电池工作原理12 图12：不同负极材料的SEM图13 图13：不同负极材料的OI随压实密度的变化13 图14：包覆前后人造石墨的SEM形貌照片14 图15：包覆前后人造石墨样品的循环性能14 图16：LiFSI现有产能（截至2023年6月）15 图17：液冷充电桩结构示意图17 图18：水浸铜式液冷充电桩电缆结构示意图17 图19：铜包水式液冷充电桩电缆结构示意图17 图20：全液冷分体式直流母线架构超充系统18 表1：部分车企800V平台开发一览7 表2：950V电压平台相对450V电压平台成本对比7 表3：中国充电桩行业部分相关政策一览8 表4：5种800V升级方案9 表5：集成化的技术优势11 表6：集成度四个阶段11 表7：部分厂商快充负极进展14 表8：LiFSI与六氟磷酸锂性能对比15 表9：储能系统参数16 表10：变电站升级改造参数16 表11：全液冷分体式直流母线架构超充系统相比传统风冷一体价值18 表12：储能电站及液冷充电桩产业链部分相关公司18 1.高压快充：二次提高新能源汽车渗透率 在政策和市场的双重驱动下，2023年中国新能源汽车产销分别完成958.7、949.5 万辆，同比分别增长35.8%、37.9%，渗透率达到31.4%。 充电速度慢或是造成EV渗透率增长缓慢的核心原因之一。根据华为发布的中国高压快充产业发展报告的数据，用户最大的顾虑是“充电不方便”，当前电动汽车平均充电时长普遍在1小时及以上，且匹配快充需求的直流充电桩数量不足， 无法满足用户快速补能需求。目前国内多家厂商积极布局高压快充方案，高压快充可以大幅提升充电功率，缩短充电时间，给用户带来更好的使用体验。目前我 国新能源车市场以EV为主，2023年我国EV销量约占新能源车总销量的70%。综上所述我们认为，若高压快充渗透加速快速提高补能速度，或将驱动新能源车渗透率二次提高。 图1：充电便利性不足是影响用户选择电动汽车的核心障碍图2：2023年新能源车销量及渗透率 350.00 300.00 250.00 200.00 150.00 100.00 50.00 0.00 40.00% 35.00% 30.00% 25.00% 20.00% 15.00% 10.00% 5.00% 2023-01 2023-02 2023-03 2023-04 2023-05 2023-06 2023-07 2023-08 2023-09 2023-10 2023-11 2023-12 2024-01 2024-02 2024-03 2024-04 0.00% EV销量/万辆汽车销量/万辆 EV渗透率PHEV渗透率 新能源车渗透率 资料来源：《中国高压快充产业发展报告(2023-2025)》—华为，德邦研究所资料来源：Wind，德邦研究所 1.1.充电桩分布与效率皆待优化，大功率快充渗透率提高潜力充足 充电桩密度分配待优化：从量上看，近年来，公共与私人充电桩保有量虽逐年上升——根据中国充电联盟数据显示2023年全年桩车增量比为1：2.8，但桩车比离《电动汽车充电基础设施发展指南（2015-2020年）》中设定的2020年桩车比 接近1：1的目标仍存在一定差距。 单次充电效率待提升：主要体现为充电时长亟待缩短。截至2022年底，已建设的充电桩以小功率慢充为主，满足大功率快充（250kw以上）的充电基础设施数量严重不足。以新能源汽车保有量最大的上海市为例，截至到2023年2月底，上 海市共有约14.76万台公共充电桩，充电枪16.49万个，120kW以上的快充直流充电枪10875个，仅占6.59%。根据华为中国高压快充产业发展报告，如果按照 现有车桩比测算，要满足1300多万台高压快充需求，2023-2026年行业需要再增加98万台1000V高压直流桩。可以看出，大功率充电桩数量与新能源车数量比才是关键痛点。 图3：上海120kw以上快充直流充电枪数量仅为1万个图4：充电时间在1h以内的充电桩占比不足4% 2.5-3小时, 8% 3小时以上, 7%0.5-1小时, 4% 2-2.5小时, 23% 1-1.5小时, 23% 1.5-2小时, 35% 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 11KW以下11-30KW30-60KW60-120KW120KW以上 充电桩数量（个） 资料来源：《中国高压快充产业发展报告(2023-2025)》—华为，德邦研究所资料来源：《中国高压快充产业发展报告(2023-2025)》—华为，德邦研究所 1.2.高压快充方案相较于大电流方案优势显著 高压快充是提升充电效率的突破口。充电时长（h）=电池容量（kWh）/充电功率 （kW），容量一定的情况下提升充电功率加快锂离子的迁移速度将有效缩短充电时长。根据公式P=UI，提升功率的方式有两种，分别是提升电流或提升电压。相较于提升电流方案，高电压方案存在诸多优势： 1.高压快充功率更高，能够缓解充电时间焦虑。在400V电压平台下，当前E/E电气架构较难突破500A，即200KW以上的快充；而800V高压系统可以将极限突破到350-400kW，这种情况下如果按照长续航车辆电池100kWh的容量从20% 充电至80%，仅需9分钟。2024年4月，宁德时代发布全球首款兼顾1000km续航和4C超充特性的磷酸铁锂电池新品——神行PLUS，实现了充电10分钟即可补能600km续航。商用车端，2024年5月亿纬锂能发布商用车超充电池——开源电池，实现15分钟即可从20%快充至80%SOC，相较于常规电池，充电时间缩短了67%，极大提升了商用车的运营效率。 2.高压快充方案减重优势明显。根据保时捷的研究，由于其旗舰车型Taycan的电池电压翻了一番，Taycan已经减少了30公斤的电气线束。因为其在150KW系统中使用了高压平台而不是400V平台，电流从375A降至125A，每米铜的重量可减少63%。由于线束横截面减小了三倍以上，高压电缆通常显示出更大的布线灵活性，从而促进了封装和制造。此外，根据FutureeDrive-Technologies的测算，800V平台下100KWh的电池有望减重达25kg，减重的效果较为明显。而 通过提升电流的方式来提升充电功率，需要加大线缆的截面积来增加通流能力，这会带来充电部件体积、重量的增加，影响用户操作的便利性。 图5：提升到800V带来的电池减重图6：每米铜重量与150kW系统中的电压的关系 资料来源：电动新视界，德邦研究所资料来源：《AReviewofMultilevelInverterTopologiesinElectricVehicles:CurrentStatusandFutureTrends》AmirrezaPoorfakhraei等，德邦研究所 3.高压快充在充电、行驶时造成的能量和部件损耗更低。相比400V大电流系统， 800V高压系