2023年中国充电模块行业市场全产业链分析及未来市场发展趋势前景预测
1、充电模块行业现状：充电模块的市场空间与直流充电设备的市场空间呈正相关关系，而直流充电桩的市场空间与新能源汽车保有量密切相关。
中金企信国际咨询公布的《充电模块市场专项调研及投资建议可行性预测咨询报告（2023版）》
（1）新能源汽车及充换电行业简介：新能源汽车是指采用新型动力系统，完全或主要依靠新型能源驱动的汽车，主要包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车（含增程式电动汽车，下同）及燃料电池汽车。目前，新能源汽车以纯电动汽车、插电式混合动力汽车两种新能源电动汽车为主，燃料电池汽车相对较少。
新能源汽车动力电池主要通过充电和换电两种方式实现补能。其中，充电模式主要包括交流慢充、直流快充和无线充电。
1、充电模式：充电模式下，新能源汽车主要通过充电桩充电完成补能。按照不同的充电技术分类，充电模式可分为交流充电和直流充电。通常情况下，二者主要差异如下：
交流充电又称“慢充”，即充电桩输入电动汽车交流电，由电动汽车通过车载充电机（OBC）将电网的交流电进行变压和整流，转换为直流电后对动力电池充电。与直流充电相比，交流充电受车载充电机（OBC）功率限制，一般功率小、充电慢。交流充电桩在充电过程中起到配电和计费的作用，对电网改造要求低，结构较为简单，技术门槛相对较低，易于安装且成本较低，适用于居民社区、公共停车场、购物中心等应用场景。
直流充电又称“快充”，即将电网输入的交流电通过直流充电桩内置的充电模块变压整流为直流电，再通过充电枪输入给电动汽车内部的动力电池。与交流充电相比，直流充电一般具有功率高、充电快的特点，技术和设备与交流充电相比更为复杂，直流充电桩的制造成本和安装成本也较高，更适用于对充电速率要求较高的应用场景，如公交、出租车、物流车、重卡等运营车辆的集中场所，以及充电站、高速公路服务区等公共服务场所。未来，随着如小直流充电桩等直流充电设备的发展，直流充电的应用场景有望更好地拓宽至居民社区、购物中心等场所。
一个完整的直流充电桩主要包括充电系统、监控系统、计量计费系统等，其输入端与交流电网直接连接，输出端装有充电插头用于为新能源汽车充电。随着新能源汽车的快速发展，直流充电设备作为新能源汽车基础设施建设的重要组成部分，越来越受到包括中国大陆在内的多个国家和地区的重视，市场规模预计将实现快速增长。
2、换电模式：换电模式是新能源汽车的一种重要补能方式，即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，并将亏电电池重新存储到换电站中进行集中充电与管理。
（2）新能源汽车充换电设备设施产业链分析：新能源汽车充换电设备设施行业是新能源汽车行业配套产业的重要组成部分。新能源汽车充换电设备设施产业链上游是设备零部件，主要包括充电模块、继电器、接触器、监控计量设备、充电枪、充电线缆、主控制器、通信模块及其他零部件。其中，充电模块应用于直流充电设备，是直流充电设备的核心部件，除公司外，其他市场参与者主要包括华为、中兴、英可瑞、盛弘股份、通合科技、深圳英飞源技术有限公司、深圳市永联科技股份有限公司等企业。
中游企业为充电桩及其他充电设备生产商，包括直流充电设备生产商和交流充电设备生产商，主要参与者包括ABB、BTCPOWER、Daeyoung、万帮数字、盛弘股份、玖行能源、科陆电子、中恒电气、科士达、万马股份等企业。
下游企业为运营服务商及终端客户，包括换电站、充电站、新能源汽车厂商及配套运营服务商。新能源汽车充换电设备设施产业链下游参与者包括万帮数字、特锐德、国家电网、南方电网、奥动新能源、杭州伯坦、蔚来、特斯拉、比亚迪、上汽集团、金龙客车等企业。
3、充电模块市场规模现状：作为新能源汽车直流充电设备的核心部件，充电模块将直接受益于新能源汽车及充换电设备设施行业的发展。目前，充电模块的主要应用领域为新能源汽车直流充电桩，直流充电桩市场规模的增长直接带动充电模块市场规模的增长，也推动充电模块产品和技术的升级。一方面，充电模块在直流充电桩中起到将交流电网中的交流电转换为可为动力电池充电的直流电的作用，是直流充电桩实现其功能的核心部件，国内市场充电模块成本占据整个直流充电桩成本的45%至55%左右，随着直流充电桩整体市场的快速增长，充电模块将迎来广阔的市场增量空间；另一方面，应新能源汽车续航里程提升和快速充电的要求，为解决新能源汽车的大规模应用所面临的充电难、充电慢问题，大功率直流充电桩已成为刚性需求，进而对充电模块产品提出了更高的技术要求，迫使充电模块厂商在材料、工艺、技术等方面进行不断调整，推动充电模块产业的技术升级和产品迭代。
总体上看，充电模块的市场空间与直流充电设备的市场空间呈正相关关系，而直流充电桩的市场空间与新能源汽车保有量又呈正相关关系。自2020年10月国务院办公厅颁布《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》以来，中央及地方各级政府鼓励新能源汽车产业发展的政策密集出台，新能源汽车保有量迎来快速增长。根据公安部数据显示，中国大陆新能源汽车保有量从2020年末的492.00万辆增加至2022年末的1,310.00万辆，年均复合增长率达到63.17%。随着新能源汽车渗透率的提高，预计未来新能源汽车保有量增速将有所放缓，因此自2023年至2025年，增长率分别按55%、45%、35%估计，预计至2025年，中国大陆新能源汽车保有量将达到3,974.70万辆。
在直流充电桩保有量方面，目前中国大陆直流充电桩以公共直流充电桩为主，公共直流充电桩保有量是直流充电桩保有量的主要来源。根据中金企信统计数据，中国大陆新能源汽车车桩比从2020年末的2.93:1下降至2022年末的2.51:1，年均复合增长率为-7.44%，按照-7%的年均复合增长率估计，2025年车桩比将下降至2.02：1，结合新能源汽车保有量预测数据，预计至2025年，中国大陆充电桩保有量将达到1,968.71万台。2022年末中国大陆公共充电桩保有量占充电桩保有总量的比例为34.50%，按照35%的占比估计，预计至2025年，中国大陆公共充电桩保有量将达到689.05万台。2022年末中国大陆公共直流充电桩占公共充电桩的比例为42.35%，随着新能源汽车快速充电需求的增加与充电设备技术的发展，直流充电桩未来占比有望提高。若按2022年末的占比保守估计，预计至2025年，中国大陆公共直流充电桩保有量将达到291.81万台。
为满足新能源汽车快速补能的需求，我国直流充电桩的功率不断提高，根据工信部装备工业发展中心发布的《中国汽车产业发展年报（2021）》中的数据显示，中国大陆直流充电桩平均功率从2016年的70KW提升至2020年的131KW，年均复合增长率为16.96%。按照5%的年均复合增长率估计，预计至2025年，中国大陆公共直流充电桩平均功率将达到167.19KW。
预计至2025年，中国大陆充电模块市场保有量将达到4,878.81亿瓦。目前，中国大陆新能源汽车及充换电设备设施市场规模占全球市场规模较大比例，但随着全球其他区域新能源汽车市场增长、车桩比不断改善，预计全球其他区域充电模块市场规模将呈现较大增长潜力。
（2）区域分布：
①全球新能源汽车及充电桩的区域分布：能源结构优化和环境保护是全球范围内的关注要点，大力发展新能源产业成为众多国家和地区的战略举措。目前，中国大陆、欧洲和美国是全球新能源汽车产业的主要市场。中国大陆方面，尽管政府对新能源汽车行业实施财政补贴退坡政策，但市场规模仍快速增长，占全球新能源汽车销量的比例从2020年的41.54%增长至2022年的62.29%，反映了中国大陆新能源汽车市场成功从政策驱动转变为市场驱动。欧洲方面，在主要国家加严排放限制、加大新能源汽车财税优惠、加速产业布局等举措下，欧洲区域新能源汽车市场呈现快速增长态势，成为全球新能源汽车市场重要的增长动力。
2019年12月，欧盟委员会公布《TheEuropeanGreenDeal》，表明将通过立法等方式促使欧盟地区在2050年前实现碳中和。在政策的推动下，欧洲区域新能源汽车销量在2020年首次超越中国大陆，占全球新能源汽车销量的比例达到43.68%。美国方面，相比中国大陆和欧洲，其新能源汽车市场发展较为缓慢，销量增速低于全球平均水平，占全球新能源汽车销量的比例由2016年的22.98%降至2022年的9.53%，但随着美国政府在2021年推出多项鼓励新能源汽车产业发展的政策，美国未来有望重新成为全球新能源汽车市场发展的重要动力。
2016-2022年全球新能源汽车销量（万辆）的区域分布分析
与全球新能源汽车市场格局相同，全球充电桩市场也以中国大陆、欧洲和美国为主。中国大陆方面，在“十三五”期间，充电基础设施实现了跨越式发展，产业生态稳步形成，建成了全球数量最多的公共充电桩，其中，中国大陆公共快充充电桩保有量在全球中的占比由2016年末的73.33%上升至2021年末的82.60%，公共慢充充电桩中国保有量占比由2016年末的33.59%上升至2021年末的56.04%，均不断提升。欧洲方面，作为全球第二大新能源汽车市场，公共充电桩数量仅次于中国大陆，欧盟委员会在其“Fitfor55”环保减排一揽子计划中提出，各成员国要实现主要道路每隔60公里就有1座新能源汽车充电站，为欧洲区域的充电站建设设立了明确的目标。美国方面，其公共充电桩保有量占全球公共充电桩保有量的比例逐年下降，为推动新能源汽车充电基础设施的发展，2021年12月，美国拜登政府在其发布的《FACTSHEET:TheBiden-HarrisElectricVehicleChargingActionPlan》中提出，将为各州提供50亿美元的拨款用于建设完善的充电基础设施网络，目标建成500,000个充电桩，该政策的实施预计将极大促进美国公共充电桩保有量的增长。
2016-2021年末全球公共快充充电桩（万台）区域分布分析
数据整理：中金企信国际咨询
2016年末至2021年末全球公共慢充充电桩（万台）的区域分布分析
数据整理：中金企信国际咨询
②中国大陆新能源汽车及充电桩、换电站的区域分布：在我国，新能源汽车的区域分布主要受地方政策、经济发展水平等因素影响。根据2022年中国大陆新能源汽车上险数区域分布数据显示，中国大陆新能源汽车市场主要集中在广东、浙江、江苏、山东、上海等经济较发达地区，上述地区有着较为密集的产业扶持政策、较为完善的产业链和充电基础设施，有助于新能源汽车更好地推广。
2022年中国大陆新能源汽车上险数区域分布分析
数据整理：中金企信国际咨询
在充电桩区域分布方面，据中金企信统计数据，截至2022年末，中国大陆公共充电桩保有量排名前十的区域为广东、江苏、浙江、上海、北京、湖北、山东、安徽、河南、福建，合计占比达71.29%，反映出目前中国大陆的公共充电基础设施建设主要集中在经济较发达地区。一方面，经济较发达地区普遍存在对传统燃油汽车的限牌限购政策和对新能源汽车购置的鼓励政策，新能源汽车普及程度较高；另一方面，经济较发达地区普遍推广绿色公交，新能源公共交通普及程度也较高。因此，较高的新能源汽车普及程度带动了更大的充电需求，与此同时，新能源出租车、物流车等新能源专用车的推广对于充电桩利用率的提升提供了一定保证，从而提高充电桩运营企业的建桩积极性。
2022年中国大陆公共充电桩区域分布分析
数据整理：中金企信国际咨询
在换电站区域分布方面，根据中金企信统计数据，截至2022年末，全国共有换电站1,973座，其中北京以289座居首，广东、浙江、江苏、上海、吉林、山东、四川、湖北、河北分列第2至10位，前十地区合计占比达73.80%，与公共充电桩区域分布相同，换电站主要分布在新能源汽车推广程度较高的经济较发达地区。
2022年中国大陆换电站区域分布分析
数据整理：中金企信国际咨询
3、行业未来发展趋势：
（1）新能源汽车对传统燃油汽车的替代趋势：近年来，全球多个国家和地区将发展新能源汽车作为应对气候变化、优化能源结构的重要战略举措，纷纷从战略规划、科技创新、推广应用等方面推动新能源汽车产业发展，陆续制定了新能源汽车替代传统燃油汽车的战略规划，具体如下：
此外，全球车企也相继发布新能源汽车发展战略，具体如下：
在此背景下，新能源汽车销量持续增长，包括中国大陆在内的全球新能源汽车渗透率不断提高。2021年全球新能源汽车渗透率达9%，是2019年的4倍；根据中国汽车工业协会数据显示，中国大陆新能源汽车渗透率从2019年的4.70%增长至2022年的25.60%，实现大幅增长。未来，随着全球多个国家和地区相关政策的支持、配套基础设施的完善及消费者对新能源汽车接受程度的提高，新能源汽车渗透率仍有较大提升空间。
（2）新能源汽车充电技术发展趋势：为配合整车的销售，部分新能源汽车整车厂商会选择自建充电桩吸引消费者。为提升消费者充电体验，缩减充电时间，新能源汽车整车厂商通常会为其消费者提供大功率直流快充方案。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。
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。目前，充电设备散热技术及方案逐步成熟，液冷充电桩、液冷充电枪等已开始逐步应用，超级充电桩有望得到进一步推广。
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，显著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。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。2019年保时捷推出的Taycan首次推出800V电压平台架构，充电功率最高可达350KW。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。2021年后，高压快充方案受到越来越多新能源汽车厂商的青睐，现代、起亚、北汽、广汽、小鹏等厂商相继推出800V电压平台，高压快充成为新能源汽车厂商增加产品亮点的重要举措。
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模块需求的增加。
（3）充电桩行业发展趋势：
①车桩比进一步下降：车桩比是衡量充电桩建设程度的关键指标。2015年，发改委、工信部等部委发布的《电动汽车充电基础设施发展指南（2015-2020年）》中提出了到2020年我国车桩比达到1:1的战略目标。截至2022年末，中国大陆新能源汽车保有量为1,310.00万辆，公共充电桩和私人充电桩合计保有量为520.91万台，车桩比从2017年末的3.43:1下降至2022年末的2.51:1，呈下降趋势，但距离政策目标仍有较大差距。为实现既定车桩比目标，且考虑到中长期新能源汽车保有量的持续增长，预计未来充电桩保有量也将快速增长，可以预见以充电模块为核心器件的大功率直流充电桩增长潜力巨大。
②公私桩保有量占比趋于稳定：从2018年末至2022年末，中国大陆公共充电桩保有量从299,752台增加至1,797,488台，私人充电桩保有量从476,869台增加至3,412,143台，在数量上均大幅增加。从比例上看，公共充电桩和私人充电桩的占比结构总体维持在4：6左右。目前来看，公共充电桩和私人充电桩数量均呈较快增长趋势，预计未来一段时间内，公私桩保有量占比仍将趋于稳定。
③直流充电桩占比上升：直流充电桩是目前充电模块最主要的下游应用领域。直流充电桩桩体体积和占用面积较大，目前多数应用于集中运营的充电站中，即主要应用于公共充电领域。
纵观2018年末至2022年末中国大陆公共充电桩中直流充电桩和交流充电桩的比例变化，公共直流充电桩桩占比从2018年末的36.62%上升至2022年末的42.35%，呈明显上升的趋势。直流充电桩与交流充电桩相比功率较大，充电速度更快，但建设成本较高，占地面积较大，对电网供电能力要求较高，因此数量相对较少。但随着用户对快速充电需求的增加，提高新能源汽车充电速度将是行业未来发展趋势，预计未来直流充电桩占比有望进一步提升。充电模块作为直流充电桩的核心部件，未来也将迎来广阔的市场空间。
④充电站运营市场集中度较高，但呈降低趋势：从运营端来看，充电桩运营具有显著的规模效应，导致了较高的市场集中度。截至2022年末，在中国大陆充电站运营商中，所运营充电桩数量超过2万台的共有14家，其中特来电、星星充电和云快充分别运营36.29万台、34.28万台和25.94万台，处于前三的市场地位。整体上看，运营商运营充电桩数量占总量的86.31%。由于充电站建设和运营需要投入大量资金，回本周期长，其行业特性决定了企业需要具有资金优势、技术优势、资源优势、互联网思维和服务意识，具有较高的行业门槛，因此目前行业保持着较高的市场集中度。
虽然目前中国大陆公共充电桩运营市场仍保持着较高的市场集中度，但随着行业政策出台及新能源汽车行业发展，市场各参与主体对建设和布局充电基础设施的积极性有所提高，公共充电桩运营市场集中度呈下降趋势。2021年6月底、2022年12月底，前三大、前五大、前十大运营商公共充电桩数量占比分别从66.90%、79.13%和90.29%下降至53.69%、69.83%和86.31%。
（4）换电行业发展趋势为满足动力电池的充电需求，换电站需要使用充电柜等直流充电设备，而充电模块是直流充电设备必不可少的核心部件。目前，中国大陆换电站运营市场主要由蔚来、奥动新能源和杭州伯坦三家企业参与。根据中金企信统计数据，蔚来换电站建设规模最大，截至2022年末，蔚来在国内建成换电站1,300座，占比高达65.89%；奥动新能源建成换电站565座，占比为28.64%；杭州伯坦建成换电站108座，占比为5.47%。
当前，各运营商纷纷明确“十四五”期间的建站规划。奥动新能源计划至2025年在全国建成10,000座换电站；杭州伯坦计划至2025年在全国建成换电站累计超过2,000座；协鑫能科计划至2025年建成6,000座换电站，其中乘用车换电站建设目标为3,600座。未来，随着国内换电市场前景不断明朗，行业内企业将会更加积极布局、规划换电站建设，市场竞争将逐渐加剧，国内换电市场格局将迎来较大变革。
（5）充电模块技术发展趋势：在新能源汽车实现了高续航里程之后，充电难题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。三种方案均需要通过充电模块对动力电池进行充电，这对充电模块的性能提出了更高的要求。随着功率等级的提升，充电模块的内部结构设计难度和电子元器件集成难度也随之提高，在保证充电模块能够适配高电压平台的同时也要尽可能提高产品的功率密度和转换效率，保证其安全性和可靠性，降低维护成本和迭代成本，并提升电能利用效率，减少电能损失。
①大功率、高效率、高功率密度、宽电压范围趋势：
A、大功率：充电模块的功率是指单位时间内模块输出的电能，充电模块功率越大，单位时间内输出的电能越多。随着新能源汽车的技术发展，动力电池容量和充电倍率得到有效提升，为匹配快充需求，直流充电桩的输出功率也朝着更大方向发展。
作为直流充电桩的核心部件，单个充电模块的功率大小和充电模块的数量直接决定了直流充电桩的功率大小。充电模块的功率由早期的3KW、7.5KW、15KW，发展至目前以20KW和30KW为主的市场应用格局，并有望向40KW甚至更高功率等级的应用方向发展。
B、高效率：充电模块的效率通常指转换效率，即充电模块的输出功率和输入功率的比值，体现充电模块对电能的利用效率。充电模块从电网获取的电能在工作过程中会有不同程度的能量损耗，转换效率越高，能量损耗则越低。具有高转换效率的充电模块为用户节省了电费，节约了能源，是充电模块绿色环保发展趋势下的必然要求。
C、高功率密度：提高直流充电设备输出功率主要通过增加充电模块数量或提高单个充电模块的功率，以提高直流充电设备总功率的方式实现。在充电桩体积一定的情况下，无法持续通过增加充电模块数量以提升单桩功率，而提高单个充电模块的功率密度是实现单桩功率提升的有效路径。
D、宽电压范围：不同新能源汽车车型具备不同的充电电压等级，直流充电设备要想满足新能源汽车充电需求，需要输出相对应的电压，而直流充电设备的输出电压范围取决于充电模块的输出电压范围。目前，新能源汽车根据带电量不同选择不同的充电电压等级，一般新能源小型代步车的充电电压通常为48V、60V和72V；一般新能源乘用车的充电电压范围约为250V至450V；新能源大巴车、公交车等中大型车辆由于带电量较大，其充电电压范围约为450V至700V；保时捷Taycan、小鹏G9等高压车型充电电压可达800V。未来，随着对续航里程、充电速度要求的提高，部分新能源汽车电压范围有望升至1,000V。2020年6月，国家电网联合中电联发布《电动汽车ChaoJi传导充电技术白皮书》，推动ChaoJi充电标准的制定与发展，其中充电接口设计方案的最高电压达1,500V，预示了高压化的行业发展方向。为了能够覆盖更多新能源汽车车型的充电电压需求，实现单个充电桩可为多种新能源汽车车型提供充电服务，充电模块未来也将继续往更宽输出电压范围的方向发展。
②散热模式不断改进：在散热模式方面，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。
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。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。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。未来，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。
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