近日，隨著《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》的到來(lái)，國(guó)家給予作為公共設(shè)施的充電樁基礎(chǔ)建設(shè)的財(cái)政投撥達(dá)到了空前的力度。而在此之前另外兩個(gè)重要的信號(hào)標(biāo)志一個(gè)是去年3月四部委明確新能源車補(bǔ)貼退坡轉(zhuǎn)戰(zhàn)投撥充電基礎(chǔ)設(shè)施“短板”建設(shè)和配套運(yùn)營(yíng)服務(wù)。另一個(gè)是全年12月關(guān)于上述《規(guī)劃》征求意見(jiàn)稿的的公開(kāi)發(fā)布。此次《規(guī)劃》的到來(lái)，透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，其實(shí)進(jìn)一步印證了在國(guó)內(nèi)要去填上電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵一環(huán)并非那么簡(jiǎn)單。公安部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截止到今年9月末，國(guó)內(nèi)（不含臺(tái)港澳）的汽車保有量已達(dá)到2.75億輛，同時(shí)國(guó)際能源署（IEA）預(yù)計(jì)，2030年全球電動(dòng)汽車保有量將達(dá)1.25億輛。這意味著，如果國(guó)內(nèi)要完成初步的關(guān)鍵環(huán)建設(shè)，可預(yù)計(jì)的公共充電樁量化需求超千萬(wàn)，市場(chǎng)投資規(guī)模超十萬(wàn)億級(jí)。那么問(wèn)題來(lái)了，對(duì)于新能源車如此重要的充電樁基建究竟為何會(huì)那么“舉步唯錢”？

01

單樁價(jià)格超高源自于技術(shù)成本

首當(dāng)其沖的第一個(gè)原因就是高技術(shù)費(fèi)用。稍微懂一點(diǎn)充電樁的人士都了解，充電樁按技術(shù)區(qū)分可分為交流充電樁和直流快速充電樁。交流(AC)充電樁，俗稱“慢充”，其實(shí)只是個(gè)交流供電裝置，附加一些供電控制或計(jì)費(fèi)功能，負(fù)載通常幾個(gè)kW。完成充電功能所借助的車載充電機(jī)功率不大，不能快速充電。直流(DC)充電樁：俗稱“快充”，是固安裝在車外的充電機(jī)，連接交流電網(wǎng)，輸出直流電直接用于電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池充電。負(fù)載50kW甚至更高。

兩者在充電速度上差別究竟多大？按照百公里耗電15kWh來(lái)估算，一輛普通純電動(dòng)汽車充滿毛估需要8個(gè)小時(shí)。換種說(shuō)法，交流充電每小時(shí)的續(xù)航不會(huì)超過(guò)50公里；而負(fù)載50kW的直流快充電樁僅需個(gè)把小時(shí)就能滿充。目前市場(chǎng)標(biāo)桿是30分鐘做到80%續(xù)航。

這還不夠，我們都知道充電樁的本質(zhì)其實(shí)就是“加油站”。而對(duì)標(biāo)加油站，八分鐘“超沖”更是讓人欲罷不能。國(guó)外電動(dòng)汽車行業(yè)提出了super-fast-charging的目標(biāo)，8分鐘充滿100kWh（450miles）。對(duì)應(yīng)充電樁的負(fù)載功率，考慮到一樁單槍、雙槍、甚至一拖4等情況，可以高達(dá)240kW。毫無(wú)疑問(wèn)，對(duì)于習(xí)慣加油站充能模式的國(guó)人來(lái)說(shuō)，直流電快充充電樁一定是對(duì)公共充電樁配置的必然剛需。而從成本上看，交流電充電樁單樁價(jià)格可以控制在1800元，但正因?yàn)槌潆姇r(shí)間彌長(zhǎng)，只能配置在對(duì)充電時(shí)效要求較低的小區(qū)或者類似環(huán)境里。直流電充電樁單樁的總價(jià)在5萬(wàn)元-8萬(wàn)元不等，相較交流電翻了27-44倍，這個(gè)價(jià)格不可謂不駭人，要知道這個(gè)價(jià)格還不包括土地位置占有、輸電擴(kuò)容、運(yùn)營(yíng)管理、后續(xù)零部件采購(gòu)維修等關(guān)聯(lián)費(fèi)用！

但如果用顯微鏡單獨(dú)瞄準(zhǔn)直流電充電樁的技術(shù)結(jié)構(gòu)，似乎又會(huì)對(duì)價(jià)格有一點(diǎn)釋然。撇開(kāi)充電樁的輔助設(shè)備成本，例如監(jiān)控設(shè)備、電池維護(hù)設(shè)備、配電的柜箱等，兩個(gè)最重要的成本源，一個(gè)來(lái)自于充電機(jī)，一個(gè)來(lái)自于直流充電系統(tǒng)。充電機(jī)的成本占比最高，一般要占到充電樁總成本的50%左右，而直流充電系統(tǒng)，包含電纜部分則會(huì)占到40%以上。我們分開(kāi)來(lái)看，充電機(jī)的“貴”是屬于沒(méi)道理的“流氓溢價(jià)”。核心IGBT部件，也就是絕緣柵雙極型晶體管，主要依賴于進(jìn)口，在國(guó)內(nèi)盡管早已把IGBT列為國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，但是真要做到國(guó)產(chǎn)化替代，那還有一段較長(zhǎng)的路要走，這也就讓充電機(jī)的成本控制相對(duì)比較被動(dòng)，因?yàn)闆](méi)有選擇。所以這也讓充電樁的成本壓縮聚焦在了直流充電系統(tǒng)上下功夫，至少在大家目所能及的范圍里，行業(yè)內(nèi)存在一些具有多年直流充電相關(guān)技術(shù)的上市公司。但事實(shí)真的那么簡(jiǎn)單嗎？成本那么好壓縮嗎？

就這個(gè)問(wèn)題，我特地去咨詢了行業(yè)內(nèi)的電源工程師。據(jù)工程師介紹，直流充電系統(tǒng)（下圖）原理是將電網(wǎng)中低頻交流電濾波整流成直流，再通過(guò)開(kāi)關(guān)電源中的功率管，將整流得到的直流電“開(kāi)關(guān)成”高頻交流，然后經(jīng)高頻變壓器，變壓到合適的充電電壓，整流濾波成合適的直流充電電流。

直流充電系統(tǒng)示意

工程師拿其中一個(gè)部件——變壓器來(lái)舉例。變壓器是直流充電系統(tǒng)中占空間最大的器件之一，并且影響到整個(gè)系統(tǒng)的散熱設(shè)計(jì)。即使在第三代半導(dǎo)體材料（如碳化硅Sic或者氮化鎵GaN）開(kāi)關(guān)部件的扶持下，變壓器構(gòu)造要么帶來(lái)高頻損耗和散熱問(wèn)題，要么系統(tǒng)設(shè)計(jì)就不得不采取多個(gè)變壓器以及復(fù)雜的散熱管理。這時(shí)候就需要?jiǎng)?chuàng)新變壓器技術(shù)，大幅度降低大功率變壓器的直流損耗，同時(shí)提升空間利用率。而從目前情況看，國(guó)內(nèi)普遍的做法依然是選擇使用Litz線纏繞或者Tape Wound纏繞的變壓器，這就讓成本再一次難以壓縮。直到最新的日本村田pdqb繞線技術(shù)出來(lái)，才讓這個(gè)兩難選題變得有徑可尋。該繞線技術(shù)可以在高達(dá)250kHz的頻率下工作，并擁有99.5%效率，從而大大減小電源體積，完美契合了直流電充電系統(tǒng)的硬性需求。至此，大家對(duì)于直流充電系統(tǒng)的成本壓縮和技術(shù)創(chuàng)新難度可管中窺豹了，靠這個(gè)省錢顯然也難如登天。

02

規(guī)模量級(jí)是整體投入翻幾番的主要原因

第二個(gè)“舉步唯錢”的原因自然是國(guó)內(nèi)對(duì)于充電樁需求的體量級(jí)。根據(jù)中國(guó)充電聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示，截至2020年9月，聯(lián)盟內(nèi)成員單位總計(jì)上報(bào)中國(guó)充電樁目前總保有量為141.8萬(wàn)臺(tái)，公共類充電樁60.6萬(wàn)臺(tái)。其中AC充電樁35.0萬(wàn)臺(tái)、DC充電樁25.5萬(wàn)臺(tái)、交直流一體充電樁488臺(tái)。同時(shí)，另一家研究機(jī)構(gòu)給出測(cè)算，公共DC充電樁 2025 年累計(jì)可達(dá) 210 萬(wàn)個(gè)，2030 年可達(dá) 750 萬(wàn)個(gè)。結(jié)合上文提到的單樁成本，我們不難換算出DC快充充電樁的缺口投入規(guī)模，未來(lái)10年光是DC充電樁這一個(gè)費(fèi)用投入超過(guò)5千億！這還只是一隅，尚且不包含AC電充電樁、直流交流一體化充電樁，以及區(qū)別于公共基礎(chǔ)設(shè)施的私人充電樁配套建設(shè)和專用充電樁配套建設(shè)，全部加在一起，萬(wàn)億級(jí)投入分分鐘耗盡。

這就完了嗎？顯然還不止！國(guó)內(nèi)第一階段對(duì)于新能源車車樁比的目標(biāo)預(yù)期是達(dá)到1：1的水平。截至2020年8月，全國(guó)累計(jì)推廣新能源車輛約466萬(wàn)輛，這個(gè)數(shù)字因?yàn)椴糠值貐^(qū)最新外牌限制政策刺激還在短期內(nèi)節(jié)節(jié)攀升，這個(gè)跨越式的暴增保守估計(jì)要持續(xù)到2021年，誰(shuí)又能知道2021年之后還會(huì)有什么樣的“春風(fēng)”刮過(guò)來(lái)，繼續(xù)刺激新能源車的市場(chǎng)覆蓋。這個(gè)暫且不論，目前市面上車樁比例超過(guò)3.8：1，如果計(jì)算上新能源車的平均增量速度，按10年規(guī)劃來(lái)算，真要達(dá)到1:1，屆時(shí)到了2030年也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止750萬(wàn)的充電樁規(guī)?？梢詽M足，缺口還在增大！

03

不僅有高成本，還要計(jì)算資源持續(xù)損耗

算完了成本，我們?cè)賮?lái)看一下“賠本”。141.8萬(wàn)的國(guó)內(nèi)充電樁保有量，帶來(lái)的利用率是多少？有報(bào)道稱不到15%，我告訴你這15個(gè)點(diǎn)哪里來(lái)的。根據(jù)充電樁使用需求和合理化布局來(lái)說(shuō)，一定會(huì)存在相對(duì)集中和分散的布局區(qū)域，這也造就了充電樁的基礎(chǔ)建設(shè)一定會(huì)區(qū)分出公共部分、私人部分和專用部分。也很顯然，對(duì)于私人用和專用來(lái)說(shuō)，充電樁的功率利用率一定會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出公共部分。從充電樁布局最廣的北上廣區(qū)域來(lái)看，查一下地圖，就可以發(fā)現(xiàn)同時(shí)存在1KM內(nèi)好幾個(gè)公共充電樁，以及幾公里內(nèi)共享1個(gè)充電樁的情況。如果混在一起算利用率顯然就和沈騰的段子一樣了，月薪3500是不到十億？滑稽又諷刺。據(jù)內(nèi)部功率消耗統(tǒng)計(jì)，真實(shí)公共充電樁的利用率不管怎么算都超不了9%，極限時(shí)不足6%！我們現(xiàn)實(shí)一點(diǎn)，如果把這個(gè)數(shù)據(jù)同時(shí)納入全周期成本的計(jì)算考量?jī)?nèi)，包括設(shè)備維護(hù)、新老折舊等，每年收益能是正數(shù)就已經(jīng)謝天謝地了！當(dāng)然，好的一面是，利用率確實(shí)在提升。只要可以實(shí)現(xiàn)正收益，這個(gè)賠出去的本總還是回得來(lái)的。

其實(shí)，我們都看得到國(guó)家表露出來(lái)對(duì)于建設(shè)新能源車產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的決心，而且再清晰不過(guò)。但真的要把產(chǎn)業(yè)推向成熟，還是要靠技術(shù)和資本的外部助力，尤其是技術(shù)的創(chuàng)新和突破，光是國(guó)家一頭猛扎顯然遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。作為民眾和消費(fèi)者，我們當(dāng)然期待汽車產(chǎn)業(yè)升級(jí)和綠色消費(fèi)的同調(diào)落地，也相信所有新能源車的守望者們一定會(huì)為了所有付出者的努力而買單！

責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：充電樁“舉步唯錢”，技術(shù)突破和創(chuàng)新才是出路

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