▌充换电模式多样，直流快充前景广阔
充电设备是电动汽车最重要的配套设备，也是目前电动汽车推广的最大制约。根据动力电池的充电速度和充电规模，目前电动汽车充电方式主要有以下四种:慢速充电(交流充电桩)、快速充电(直流充电站)、更换电池(换电站)和无线充电。
交流充电桩(慢充):简单但低效，技术成熟，以量取胜
交流充电桩使用简单，易于安装。交流桩对电网要求较低，可直接接入220V民用线路，一般无需对电网进行特殊改造，且使用简单，无需专业维护人员，是目前最适合个人用户使用的充电设备。交流桩功率较小，单桩功率多为3.5kW和7kW，单次充电往往需数小时方可充满。
目前交流桩交流桩分为落地式、壁挂式、车载式等，可安装在专用停车场、露天停车位、集中充电站、加油站，甚至移动通讯基站中。
交流桩主要面向个人、家庭用电动汽车，其运营模式主要有三:
1)面向个人用户，与电动汽车同步销售，在用户购买电动汽车时安装于个人车位，或由汽车经销商直接赠送;
2)安装在停车场、加油站等公共场所，由公用事业公司面向个人客户统一运营;
3)与直流充电、换电站打包成交直流一体化充换电站，由电网或充电站运营企业承运。由于交流充电分散性强、时间空间占用率高，因此预计未来交流桩建设规模将加速增长，但短期内交流桩运营商仍难以盈利。
交流桩的硬件系统主要包括主控单元、监控保护单元、数字电表、通信模块、人机交互系统等。
直流充电桩(快充):高效但复杂，适合专业运营
直流充电桩运行高效，多配备于集中式充电桩中。快速充电一般采用直流充电方式，多接入380V动力电源，供电电流大、充电时间短，20-30分钟内可充满电池电量的60%-80%。
直流快速充电对电网要求较高，需要建设专用网络，往往靠近10kV变电站，还需较复杂的谐波抑制装置等，因此多配备于集中式快速充电站内。
根据充电功率和服务车辆规模，充电站可以分为大型充电场站、中型充电站和小型充电点，一个中等充电站投资在300万-400万元，并需有专人维护，投资成本较高。截至2017年底，国内共建设充电站(含充换电一体电站)18611座。
快充站主要包括配电系统、充电系统、监控系统和土建等四大子系统，其中配电系统、充电系统投资规模占比各38%左右，而监控系统、土建的投资规模占比各12%左右。
直流充电桩作为充电桩的核心设备，可针对电动轿车、电动客车进行非车载式大功率恒压恒流快速、中速直流充电。
目前主流的直流桩采用分体式结构，由模块化充电柜、电桩和连接电缆组成，其特点是高效可靠、扩容灵活，电网适应能力强，甚至可以接收500V的高压输入。
快充站配套要求高，需配备谐波补偿装置。由于快充站瞬时充电电流大、电压波动强，产生的谐波污染会影响接入电网的供电质量，对接入的动力电池、监控设备会产生浪涌冲击，影响电池寿命和充电设备正常运行，同时增加配电柜、变压器的铜损、铁损，产生大量的发热，降低配电设备的使用寿命。
因此，中大型充电站必须独立配套10kV变电站，同时装备有源滤波(APF)、无功补偿(SVG)等谐波补偿装置。
根据国家电网的APF容量标准计算，中大型充电站分别需要配1台/2台APF，以实现谐波补偿率大于80%，补偿后功率因数高于99%。海外企业机构加快大功率智能化直流快充桩研发。
日本方面，CHAdeMO协会目前将快充功率定义在120-180kW，对应最大充电电流300A;预计至2020年快充功率标准将提升至150-200kW，对应最大电流400A，电压平台500V;预计至2025年后快充功率将进一步提高至350-400kW，对应最大充电电流400A，电压平台1000V。
欧洲方面，已在欧标体系基础上完成350kW大功率充电标准体系建设，标准的实施将有效解决大功率充电带来的充电安全、温升控制和通讯协议等问题。
美国方面，其大功率快充主要应用在特斯拉超级充电站，特斯拉将为新一代充电桩配备350kW以上输出功率，并进行整机水冷散热;另外美国充电设施运营商ChargePoint亦发布ExpressPlus快充系统，输出电压达200-1000V，单桩最大功率可达500kW。
国内企业大功率快充站研发进度较快。对于国内企业而言，由于长期受停车资源紧张、续航里程较短问题困扰，各主流充电桩企业亦积极开发大功率、智能化直流充电桩。特来电的大功率群控充电站配置了最大1200kW的充电箱变，充电电压可达200-750V;奥特迅大功率群控充电堆集配电、充电、监控一体化集成，充电电压200-750V;许继电气最大功率可达720kW一拖十二大功率群控充电机，单桩最大输出电流250A，最大充电功率180kW，可进行动态功率分配，支持多单元并联大功率充电。
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大功率快充桩对电动汽车“三电”及配套设施提出更高要求。需指出的是，大功率充电在技术实现路径上仍面临诸多难题，一方面，在现行2015版充电标准下，充电连接器性能提升空间有限;另一方面，若重新设计具备向前兼容但物理结构有所改进的连机器，将增加开发难度和置换成本。
另外，充电功率大幅提升，对“三电”及电网配套也提出了更高要求:电池方面，除进行能量密度提升之外，还需将目前大部分采用的2C充电提升到3-6C高倍率充电，并优化热管理解决方案;电机电控方面，需重新开发控制策略，提升高电压防护等级，以适配高电压、大电流的充电性能要求;
充电桩及汽车零部件方面，亦需提升产品制造工艺和原材料性能，实现800V以上电压等级的高压零部件制造国产化和规模化;电网方面，则需提高负荷弹性和响应速度，通过群管群控、削峰填谷应对大规模充电下的随机性和间歇性波动，扩大储能的应用范围。
换电站:适用于商用车，电池标准需要统一
换电系统由自动换电机器人、电池充电货架、汽车定位装置、地面控制台、电池充电监控系统等几部分组成。每个单元在电动汽车左右各有一条环线，每个环线设计两台自动换电机器人，分别负责取电池和送电池。机器人与电动汽车自动对位，实现了整个换电过程的全自动化和快速化，可为公交、物流车等商用车，以及家庭乘用车进行充换电。
换电站投资门槛高，主要面向运营类车辆。换电站投资规模大，需要建立大型集中电池储备仓库，并配套专业化机械设备，一般以BT模式，由充电设备公司承建，之后转交给运营企业(如电站运营商、电动公交公司等)运营。充换一体化电站门槛较高，主要面向商用、公用事业车辆(公交、环卫、物流等)，用户数量稳定，充换电时效性强，盈利模式较为清晰。
无线充电:尚处试验阶段，投入市场尚需时日
无线充电技术主要包括电磁感应式、无线电波式和磁场共振式，根据充电状态可分为静态无线充电和动态无线充电，其基本原理都是使用两个互感线圈分别安装在地面和车身底盘上，通过输入端线圈产生激励电流，输出端线圈感应进行无线充电。
现行的无线充电技术要求汽车与地面上两个设备的距离接近，充电时必须对准线圈，且只能进行一对一充电。
国内外企业持续推进无线充电技术研发与产品制造。由于无线充电设备对目前的车辆结构改动较大，需要车企同步介入推进，且充电速度和便利性与充电桩相比提升缓慢，技术及专利壁垒较高，预计短期内将以电力设备公司、车企合作的方式建立示范站，难以进行大规模推广。
目前海外无线充电技术研发企业主要是奥迪、宝马、奔驰、特斯拉、沃尔沃、丰田、日产、铃木等车企，且部分车企计划于2018年量产具备静态无线充电功能的车型;
而无线充电技术方面，目前主要有韩国KAIST、高通、Flanders、丰田、美国犹他州大学、美国橡树岭国家实验室、英国政府等机构在进行研发和实验，但还未有市场投放计划，相关标准也处于空白状态。
国内方面，目前中兴新能源、比亚迪、中惠创智等少数厂商亦进行无线充电技术布局，其中仅中兴推出过相关试验充电站，未有大规模商业化案例。
▌充电政策日趋完善，盈利模式逐渐清晰
国内充电配套政策陆续出台，行业增长可期
充电设施顶层设计逐渐完善。在“互联网+”新能源的大背景下，“新电改”将成能源互联网一个大的催化因素。
然而，受到充电桩运营盈利预期不高，电动车销量上升缓慢导致充电桩建设动力不足，以及国家电网接入手续繁琐等原因的影响，作为最早实现售电侧放开的行业，电动汽车充电行业的资本进入量仍远远不足。
在新能源汽车利好政策不断出台、销量快速上升的情况下，充电桩、充电站的建设还远远落后于新能源汽车的销量增速，充电设施的发展思路不清晰，协调力度也有待加强，充电难成为制约新能源汽车发展的一个重要瓶颈。
为了尽快推广电动汽车和充电设备，2012年以来，国家陆续从各个层面制定了多项针对新能源汽车、充电设施的扶持性政策。
国家规划至2020年将分别建成480万个充电桩和1.2万座充电站。2015年10月，国务院已出台充电基础设施发展的纲领性文件《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》，明确了充电设施建设的总体要求，在加大建设力度、加快培育市场、强化支撑保障、做好组织实施等4个方面提出18条政策要求。
国家能源局随后出台了充电基础设施建设的指导性文件《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020年)》，分析了充电设施的建设需求，提出了2015-2020年分类型、分区域的充电设施规划建设目标。
根据《指南》规划，2020年中国计划新增集中式充换电站超1.2万座，分散式充电桩超480万个，满足500万辆电动汽车充电需求，《指南》文件的总体目标基本按小型电动车与充电桩1:1核算。
《指南》还首次对国内不同省市的电动汽车发展目标进行了分解，区分了加快发展地区、示范推广地区和积极促进地区，明确了2020年之前形成“四纵四横”(四纵:沈海、京沪、京台、京港澳，四横:青银、连霍、沪蓉、沪昆)城际快充网络。
新国标统一充电标准，奠定行业成长基础
充电设施标准化问题曾长期困扰我国新能源汽车发展。2011年12月，工信部公布了电动汽车充电接口和通信协议四项国家标准，并于2012年3月1日正式实施，成为当时电动汽车领域的基础性法规。
但是，由于标准制定之初应用经验和数据积累不足，导致充电接口和通信协议部分条款和技术细节规定不够明确，在实际应用过程中出现了不同车辆和充电设施之间无法完全兼容的问题。
新版充电标准正式落地。2015年9月，工信部发布新版GB/T20234《电动汽车传导充电用连接装置》3项系列国家标准通过全国汽车标准化技术委员会电动车辆分技术委员会审查，标志着新版标准最终落地。新版充电接口标准提高了电压和电流等级，更适用于大功率充电需求，并调整了信号针和机械锁的部分尺寸，优化连续时序，明确了电子锁的有关要求，提高充电安全性。
2015年12月，国家质检总局、标准委、能源局等部门正式发布新修订的电动汽车充电接口及通信协议国家标准，并于2016年1月1日起开始实施。截至目前，我国已完成充电设施、充电接口、充电站建设运行、充电服务相关标准建设，基本满足充电设施产业发展需要，为行业快速增长奠定基础。
充电服务费定价放开，盈利模式行之有效
目前主要实行的电动汽车充电价格包含两部分，即“充电电费+充电服务费”，其中部分地区充电服务费可由地方进行补贴。
2018年2月，北京市发改委印发最新版《北京市定价目录》，明确电动汽车充电服务费的定价于2018年4月1日起全面放开。
此次新放开的定价项目中，电动汽车充电服务费，实为2016年版目录中新增设项目。按照规定，北京电动汽车在公共充电桩充电时，充电服务企业可以按充电量，向用户收取充电服务费，但是收费标准不得超过当日北京92号汽油每升最高零售价的15%。
电动汽车充电服务费的放开，也意味着今后这项收费不再有上限标准，将由市场自由调节，鼓励模式创新和促进行业发展。
同一时期，全国其他各省市也陆续发布了充电电价调整政策。电动汽车动力成本显著低于燃油汽车。以北京销售较好的北汽E200EV电动汽车为例(平均耗电16度/百公里)，当油价在6-10元/升区间变动时，充电服务费为每度电0.9-2元。对于公用充电桩，将充电服务费从充电车位停车费用里剥离，整体费用基本保持不变。
按国家发改委规定，对向电力公司直接报装的充电设施按工业用电价格标准执行，按此测算，调整后电动汽车动力成本约为同款燃油汽车的50%左右。
充电服务费有望成为运营商长期稳定利润来源。目前充电桩的运营仍处于市场培育初期，收取充电服务费的运营模式明确了企业投资充电设施可以收取相应的费用，以弥补投资资金和运营费用，将能在一定程度上引导经营企业进入充电服务市场，以吸引更多企业参与到充电桩的建设中来。
随着新能源汽车保有量快速增加带动充电桩利用率提升，以收取充电服务费为核心的运营模式有望逐步越过盈亏平衡线，进入稳定的利润兑换期。
▌充电设施增长提速，运营环节市场空间巨大
车桩配比失衡，充电设施增长空间巨大
新能源汽车市场的发展是充电桩根本推动力，车桩比距离1:1仍有差距。截至2018年上半年，我国新能源车保有量约210万辆，而累积建成充电桩仅59.2万个，车桩比依然高达3.6:1，与1:1的车桩比目标仍有较大差距。
目前我国车桩配比不协调，充电设施成为新能源汽车发展短板，随新能源汽车渗透率持续提升，将进一步刺激充电设施市场发展。按照2020年我国充电桩建设规模480万个计算，至2020年前充电桩新建规模需求约420万个，市场空间巨大。
充电站规模具备约90%增长空间。截至2017年底，全国充电站总数约1.86万座，按电动汽车保有量173万辆计算，对应充电站:电动汽车比例为1:93;同期全国加油站总数约为10万座，汽车保有总量约2.17亿量，对应加油站:汽车比例为1:2170。
考虑到电动汽车充电时间多为0.5-2小时(快充)或6-8小时(慢充)，而燃油车加油时间仅2分钟左右，取电动汽车充电时长均值1.5小时计算，若简单假定充电时间与舒适度成正比，则需建设173/(2170/45)=3.59万座充电站，方能满足充电与加油相同的舒适度要求，在目前的充电站规模下仍有约90%的新建需求。
预计2018-2020年充电桩制造端“设备+裸站”市场规模超500亿元，充电设备/充电站裸站投资约各占一半。
假设交流桩和直流桩平均功率分别为7kW和100kW，单价分别为0.4元/W和0.8元/W，按照2018-2020年充电桩建设规模435万个(其中直流桩20万个)计算，则2018-2020年充电桩设备制造市场规模约280亿元，其中交流桩/直流桩规模分别约120亿/160亿元。
同时，若考虑直流充电桩一般配备于充电站中，且占充电站投资成本约40%，预计未来三年充电站裸站投资规模约240亿元。
国内充电桩发展前期一般由央企(国家电网)主导投资建设，后鼓励支持社会本进入，形成央企带头、民企参与市场竞争的格局。
近年来国网充电桩建设规模基本维持国内市场份额1/3左右，成为拉动行业早期增长的主要动力。截至2017年底，国网已建成“九纵九横两环”高速城际快充网络，覆盖19省、150城，里程超3.1万公里，高速充电站约1500座，快充桩6000多个。
由于充电桩制造技术门槛不高，行业仍较为分散，主要参与者为原先提供直流电源、UPS等同源技术产品的设备公司，拥有电网资源的国有企业具备较强竞争优势。
以国网充电桩招标为例，近两年通过国网充电桩供应商资格审查的企业保持在69家，从2017年中标结果来看，国有企业和民营企业各占据半壁江山。
其中，中标份额最大的基本为国网或地方电力公司下属国企，包括许继电气、国电南瑞、华商三优、山东鲁能等;民营企业虽斩获半数订单，但中标份额十分分散，多在5%以下，且在三批招标中往往只能收获一次中标。
我们认为，在无重大技术革新的情况下，未来几年民营充电桩设备厂商份额提升路径仍不清晰，而充电桩制造端价格压力也将逐步显现。
充电桩建设持续提升，增长主力有望由公共桩转向私人桩。根据能源局《2018年能源工作指导意见》，2018年全国计划建成充电桩60万个，其中公共桩和私人桩分别为10万和50万个，同时，新版新能源汽车补贴政策明确了地方新能源汽车购置补贴转向充电运营补贴，带动国内充电桩建设显著回暖，上半年月均新增公共桩9600个以上，并且整体利用率稳步走高。
我们预计未来三年国内充电桩建设有望进一步加速发展，且增量主力将逐步由公共桩转向私人桩。
充电桩集中于北上广等地区，私人桩分布集中度高于公共桩。从各省市充电桩数量及份额来看，国内充电桩建设主要集中于北上广及中东部地区。
截至2018年上半年，北上广三省市在国内公共桩份额占比为40%，而私人桩份额占比达78%，私人桩向一线省市富集效应明显强于公共桩。
这一方面是由于私人桩建设规模与当地新能源汽车保有量对应关系更加直接，另一方面是由于重点省市地方政府对于私人桩建设扶持力度较大，在物业、用户及第三方机构之间的合作模式进行了更为充分的探索和创新
运营收益逐步提升，市场空间超千亿元
充电桩具备多种盈利模式，下游充电需求放量带动运营业务利润提升。
充电桩建设受到场地及区域电网容量等限制，具备物理垄断属性;同时，抢占充电桩行业布局先机需要持续投入大量资金，因此充电桩运营环节进入壁垒较高。当前充电桩运营收入的主要来源是收取充电服务费，在部分城市的公交、出租等领域，通过实行燃油对价、峰谷电价、增值服务等措施，已不断取得商业进展。随着电动汽车充电需求快速增长，价格机制持续完善，以及补贴政策向后端充电环节倾斜，充电桩运营环节正加速迈向盈利阶段。
1)充电服务费收入。充电服务是充电桩运营的基础和核心业务。据我们测算，到2020年全国电动汽车保有量有望达600万辆，其中电动公交车约70万辆，电动专用车约70万辆，电动出租车约80万辆，电动公务与私人乘用车约380万辆。
我们保守估计，到2020年每度电所收取的充电服务费约0.4-0.6元/kWh(根据目前标准0.6-1元/kWh以每年15%降幅测算)，按各类车型日均耗电量测算后，到2020年，充电运营服务费的市场规模约367亿元。
2)4S服务收入。充电桩运营企业在服务客户过程中，可对电动汽车电池及其管理系统进行即时检测，建立电动汽车维修体系和大数据分析系统，为客户提供4S检修等增值服务。
提供电池的校正与维护能够有效使用延长寿命，优化用户体验。按照每辆电动汽车年花费1000元进行检修和保养计算，2020年电动汽车4S增值服务市场规模将由2017年的17亿元增至60亿元，CAGR为53%。
3)售车提成。受益于新能源车产销增长和充电桩规模效益凸显，预计未来三年售车提车收入将保持快速增长。按照10%销售提成、充电运营商电动汽车销售占比由5%逐步提高到15%的假设条件计算，2020年售车提成收入规模有望由2017年的6亿元增至29亿元，CAGR为69%。
4)广告费收入。当充电桩数量增加到一定规模并积累了用户资源后，充电桩广告位可形成新的盈利途径。通过在充电桩上安装液晶屏或广告灯箱，招租广告位、收取广告宣传费来创造收入。按照每个充电桩可获广告收入150元/年估算，2020年充电桩广告市场规模将由2017年的1亿元增至8亿元，CAGR为100%。
预计至2018-2020年全国充电运营市场规模将超千亿元。经上述测算，2020年充电设施运营环节市场规模近550亿元，未来三年合计规模超千亿元，CAGR约30%，远大于设备制造环节市场规模增长，其中充电服务费/4S服务/售车提成/广告累计收入规模分别占比81%/12%/5%/1%。
充电网V2G模式有望得到推广。随着电动汽车保有量的不断增长和使用频率持续提升，大规模的电动汽车无序充电将对传统电网造成冲击。充电桩作为电动汽车唯一的能源入口，仅靠单桩模式难以满足电动汽车的充电需求。通过智能充电网的V2G模式可通过高峰充电、低谷卖电，对电网负荷削峰填谷，并进行峰谷电价差套利。
能源区块链为充电站长期发展打开想象空间。基于电动汽车的移动属性和充电桩的分散部署，利用区块链、闪电网络和智能合约构建区块链生态系统，可实现去中心化、安全、高效和自动的充电桩点对点共享交易环境，可大幅改善用户使用便利性，提高充电桩利用率。远期来看，通过融合闪电网络和智能合约技术，开发充电服务、售电管理、需求响应和新能源消纳管理等多种能源区块链应用，有望成为能源互联网新的发展方向。
全球充电运营模式多样，国内向专业化平台过渡
充电运营模式因地制宜，专业化平台迎来利润改善。全球充电运营模式各有差异:美国ChargePoint采取“线上+线下”双轮驱动，充电规模快速扩张;日本NCS依靠政府补贴和车企补助，专注为多家车企提供充电运维服务，但缺乏创新精神和增长活力;法国Autolib通过车桩联营同步推广电动汽车租赁和充电服务，但经营效益低下，已逐步退出市场;特斯拉则利用自建免费的充电网络，助推自身车辆销售。
从海外经验来看，拥有完善充电网络布局的专业运营商具备快速增长和连续盈利能力。目前国内充电市场逐步由国网主导转向专业化平台运营，随着电动汽车规模放量和运营平台轻资产模式转型，加速增长。
报告来源：中信证券（弓永峰，刘丹琦）
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