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U1 b8 k3 S& R. n# Z4 A: q0 M 文 | 蔡晓顺、严小方
: H- O# ~( @8 b; D 正文共计 4160字0 i* I" K9 t. s8 j ?( U2 ~
预计阅读时间 6分钟
1 C) G4 T7 k; p+ l& G3 j 这一轮全球新旧能源的结构变革中,中国有两股力量正同频共振——' O; a( T1 N; v6 P7 G
一是在“靠技术吃饭”的新能源“风、光、锂、氢”逐渐替代“靠天然储量吃饭”的旧能源“石油、煤炭”的过程中,我们依靠光伏电板、风电机组等全球领先的新能源装备技术在这轮能源竞赛中领跑。
. c, i4 e1 B' S; t6 }% ^- v 二是中国电力行业正全力向新型电力系统冲刺——
- h' T/ r/ ^% D, @$ h 政策持续发力,12月14日,中共中央、国务院印发《扩大内需战略规划纲要(2022-2035年)》(以下简称《纲要》),《纲要》指出,提升电网安全和智能化水平,优化电力生产和输送通道布局。9 f8 `/ W0 g" L6 d
推进汽车电动化、网联化、智能化,加强停车场、充电桩、换电站、加氢站等配套设施建设。
- W% ~( [% q% H ~& ^ 终端应用领域爆发,中国新能源汽车是我国能源电子产业最重要的终端应用领域之一。从2015年起中国新能源汽车连续7年全球产销量第一。2 J# ]) ^2 G& L, W+ ?/ Q$ l& {
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中国电网革命涉及的领域多,链条长,今天星船知造聚焦能源电子产业终端——新能源汽车产业中的一环——充电桩——# |/ \# u2 \# I- J) ^' t$ U+ h
和大家一起探讨充电桩“影响未来中国电力和汽车”的三个现状:
/ |4 T* _% C) |( N3 `; ^: E. z/ w 1,中国互联网造车企业、造车新势力在充电桩相关专利上都有哪些布局?9 C) i- V2 R) b6 {
2,关系到未来电网的“充电桩新概念车网互动(V2G,Vehicle to Grid)”,目前国内主要入局者有哪些?
4 Q) f! s M, r6 r' }, x+ W 3,现阶段最赔钱的充电桩运营商能否通过新场景私桩共享扭转颓势?3 g1 D% d7 T3 s2 a
充电桩专利储备战: w8 @5 x& K3 g3 e
充电桩产业凭借4 o7 i% }- S# i# u s
1、解决新能源汽车补能难题、解决用户“里程焦虑”# e9 C4 W8 \" e, P! o
2、结合数字化、智能化等技术,未来深度接入“虚拟电厂”) U9 R0 o5 E$ N& ~7 J7 s! _/ b
从而成为中国七大新基建之一。6 X; J" q( S- l1 P5 R. N _
中国新基建主要发力科技端,分别是:
$ ^! o, x& s: j( v) h 特高压、5G基站建设、城际高速铁路和城际轨道交通、新能源汽车充电桩、人工智能、工业互联网、大数据中心七大领域。
+ s1 H; |' t0 D 造车同时必须大力布桩,这样的共识深入新能源车1.0玩家和2.0玩家的意识。
3 L# R& F- f5 y0 j% a+ R3 ]" m “一流企业卖专利,二流企业卖产品,三流企业卖苦力”。目前几乎所有玩家都已进行充电桩专利布局。它将成为未来企业的核心竞争力之一。% S- Y: M6 A( U& T' g1 U+ p8 f
各家充电桩专利布局如下——
" I6 V2 o7 \+ O; {' [" x 2.0玩家:百度、阿里、腾讯、华为、格力、小米等企业
! V' C7 Q& ], t0 }, Z! P1 O. D J 1.0玩家:蔚小理等造车新势力. M8 C% y# S b- b8 ]& J
百度:目前百度有3项充电桩相关的授权专利,偏向于汽车充电、充电桩导航及车费预估的软件授权。颇有百度压箱底的硬技术“人工智能”的底色。
# v# c: A# `4 ?. \. F, g 腾讯:目前腾讯有2项充电桩发明授权专利,同样都在软件应用层面,包括充电桩信息管理方法及充电桩系统。
& H3 A( {& b! N- o! g' z* t 华为:既有制造基因又有软硬件技术背景的华为,在充电桩专利布局上同样是软硬两手抓。目前有26项充电桩授权专利,包括17件实用专利、8项发明专利及1项外观设计专利。; t% u+ |" Y: U8 G2 |" K2 Z
阿里:阿里目前暂无新能源汽车充电桩相关授权专利。
7 V! H5 ~# L U* g. p" \ 百度重AI、腾讯有用户生态,在充电桩的专利布局上,这两家大厂更多是将原先的技术优势和经验延伸至充电桩软件领域。
. Z1 `. m7 ?( v8 Y$ z: {0 E 既有制造基因又有软硬件技术背景的华为,在充电桩专利布局上同样是硬件产品和技术软件两手抓。/ [3 y, o- u* L y
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目前小米、格力还未有具体乘用车车型推出,但在充电桩上都已有布局——
' U% U/ ]* ?/ P7 {* v1 V3 D 格力:格力造车计划走to B到to C路线,布局了包括新能源汽车上的锂电池、电机等核心零部件。今年,董明珠透露格力将成为特斯拉供应商。
6 l3 d, d* L- i: \7 c3 x 格力目前围绕充电桩布局了21项授权专利,包括5项外观设计专利、6项发明专利等,产品、技术两手抓。
/ e( C# ^8 ~, q! M4 r. g 比如,安全性上,格力的充电桩在插枪座上设置有漏水结构,通过插枪座与立柱连接,能够快速地安装充电枪和插枪座。同时格力的充电桩配备了电动汽车充电诊断方法和系统,及早识别故障,降低新能源汽车引发火灾风险。
6 p) T% x ]: ^3 L) ~ 小米:小米造车近500天,目前小米汽车共有4项充电桩授权专利,分别为:
9 C# \% n0 {3 n0 s3 @; L1 e 1,一种供电组件及充电桩(实用新型专利):通过设置与充电枪并联的插座,使供电组件的应用范围广,通用性更强,使用更便捷。
6 H" R8 N; K% }/ Y 2,充电插头、充电插座、车辆、充电桩及充电系统(实用新型专利):充电插头的产热小,安全性高。' x3 I' l2 W; U1 ?3 S2 ^' D
3,充电站 (实用新型专利):节省为新车充电的时间和空间,并有效地提高充电准确率。
% Y) s0 I3 t' m/ `. @- p! o9 F 4,充电电路和车辆 (实用新型专利):能够利用低电压的充电桩给高压的动力电池充电。! a6 k" v9 P0 C2 w! Z: Q
目前小米汽车已经有402项专利,大部分专利集中在自动驾驶领域。' h! S; p5 m" l
7 \& Q2 y! m( C6 x 在充电桩专利布局上,目前造车新势力处于第二、第三梯队。需要采取差异化战略,集中力量专攻某一技术分支。
/ W4 k0 _+ [; }: z 第一梯队:国家队 专利布局1000件以上
3 \, E1 C) ]' } 未来新能源汽车将成为国家电网重要的储能终端之一。) f: ~. R: M1 i
国家电网很早开始进行充电桩专利布局,目前已有1504件充电桩专利,在各个IPC技术领域都有涉及。已经形成充电桩专利壁垒,占据主导地位。- e Q7 n( Q( E7 e
第二梯队:专利布局100至500件 d( ]8 v+ n5 D8 ^1 c
蔚来处于充电桩专利布局的第二梯队,共有相关专利278件,主要集中在电池组供电装置、充电桩及充电站领域。0 `7 G, O3 n8 v5 G
充电桩制造商、第三方运营商星星充电的母公司——万帮数字——有185件充电桩专利。4 h* \2 H9 S: N5 K% i( N
此外,充电桩第三方运营商如国轩悦行、北汽新能源的专利数量都超过100件。
: Q- N% A1 ^; a 第三梯队:专利布局少于100件0 [& ~; U" c$ @! _- c; V L
小鹏汽车的充电桩专利数量为94件,在电池组供电装置、电力供应、充电桩、充电站上有少量专利布局。
3 [8 I$ b, Z( h; S3 K' p 理想主打油电混动车型,根据国家知识产权局数据,暂未有充电桩方面的专利布局。但在补能方面,理想有一份无线充电专利。: X: s3 f9 P/ y; k3 i/ v9 Z
星船知造认为,国家电网在充电桩专利布局上一枝独秀,在充电桩市场走向成熟期的当下,国家电网围绕基础专利继续优化布局,参与国家标准和行业标准的设立。. }& Z. B( B5 S4 \
而像蔚来这样在充电桩专利布局上略逊一筹的企业,应当走差异化专利战略,集中资源在某一分支技术上研发赶超。小鹏这样充电桩专利布局上目前不具备太大优势的企业,可以跟随优势企业的技术及时调整研发策略,同时寻求研发合作伙伴。4 N4 Q& I7 V" q: Q$ ?
车网互动国内主要入局者都有哪些?
! m+ o0 R K, `4 T& Y8 m 在车网互动概念中,电动汽车是储能终端——一个移动充电宝,可反向供电。9 {+ \- u$ K9 {) k/ f% ~
来看一个案例:
, c) k9 K g; F# s. T 今年9月底,飓风席卷美国佛罗里达州,当地90%的县城断电。那天美国社交媒体上,佛罗里达州人讨论最多的话题是风暴、洪水、停电以及“你开的什么车?”
8 E! O! n( i7 H2 o' y 当时某车主启动了一辆福特F-150电动卡车,利用卡车中的锂电池给房子供电——, C) n# q7 G$ K' h
汽车电源一插,联排别墅里的灯管、电视机、唱片机和冰箱全都照常旧运作。这辆福特电动卡车正配置了V2G技术。
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2 a' y# ~+ h. T4 u6 p8 O 电这种能源一旦产生,就需要即时消耗。理想状态下,电力网络供需实时平衡,但维持这样的平衡正变得越来越难。. n9 V* ^. ]6 V5 B6 H. L$ {/ P6 v
用电端:目前中国电力消耗场景主要在工业用电和生活用电。如今中国是全球最大的新能源汽车市场,预计到2030年,国内电动汽车保有量将达到8000万辆,成为用电端的新增负荷。
+ T: _- f( P$ I) M 发电端:在3060政策下,未来新增发电量主要来自风光水电为代表的绿电。5 ~1 z" A5 M* J4 B' d
然而风光水电和燃煤、燃气不同:; B. i: o) t, E# F
风电要清风和煦,光伏靠阳光普照,水电得观测汛期。一句话——得看天气。要将这些绿电稳定供给电网,就必须要用储能做“蓄电池”。/ I% U* d: @- x4 K; _& m5 L+ \
如果将新能源汽车、充电桩作为储能终端,我们就有了削峰填谷的调控能力——
6 q5 T' }, z- m" q 用电高峰时,新能源汽车向电网供电。用电低谷时,电流向新能源汽车——具备V2G技术的新能源汽车和充电桩将成为未来灵活调控电网的手段之一。) O, F! J) s, w7 p5 v v) |! F e5 `
虚拟电厂通过5G、AI、大数据、云计算等数字化手段把分散的电源、负荷和储能打通,统一调度管理。
* P$ o, O9 A+ }1 M 从长远发展看,V2G概念是未来电网转型升级的重要组成部分。* b4 S' a7 A, q- B7 W9 V
从商业逻辑上看,V2G带来三方共赢——0 L2 f6 d, J6 t/ @+ g- s4 F
电网缓解了用电压力;充电桩企业获得更多商业模式;新能源车主能“赚零花钱”。
' ]5 w6 r7 K4 x5 e* z' z2 L& N5 K 英大证券做过一项测算,一块锂电池的循环充放电次数可以有8000次。如果拿出5000次用来“卖电”,按照1元峰谷电差价以及一天卖50度电算,车主就能有25万元收益,甚至超过了很多新能源汽车的价值。
3 t! X8 T {7 ]- o2 t 目前着手布局V2G技术的企业主要有“车企、电力企业、充电桩企业、锂电企业、通信运营商”等。, A# c& j3 g# M& J2 @
车企:
% K% o& d8 _4 a' P6 T; C8 r9 ] 沃尔沃最新款SUV EX90已经用上了V2G技术。SUV EX90可以连接壁挂式充电盒、家用电表以及沃尔沃汽车APP,通过数据上云灵活管理电池电量。
) E+ P* L7 P+ U6 t/ S- Z7 t# V0 Q 除此之外,像特斯拉、通用这样的车企尽管目前没在新能源汽车上装载V2G应用,但其能源业务线中的太阳能电板产品都已经用上了V2G。
. n3 M% [9 Y! ^; Z& h! {$ V 车企都意识到,汽车革命与能源革命并非两个独立行业,而是一种融合产业。V2G是这个融合产业中的新增量点。
) ]4 g) `% w6 t8 V; U0 Q 国内车企方面,最早入局V2G技术的有威马汽车。2020年,威马抱上国家电网大腿,联合研发、实测、落地应用V2G。国家电网有基础设施网络,威马则储备相关技术,两者结合跑通了V2G的应用场景。% ]& G3 B3 Y, |+ F
目前,星船知造查阅国家知识产权局相关信息发现,吉利、一汽、东风、蔚来、赛力斯、哪吒等车企都已有V2G方面的专利储备。
9 g' M) D$ z R$ Y5 b: g 吉利:V2G充电站
" c) U- @: G0 ~& X% ^$ m- t$ C7 R0 l8 Y7 V 一汽:V2G放电控制系统及控制方法
& c% i- S0 }3 w9 N! m4 l! i 东风:电动汽车V2G控制方法及装置& L+ F* v, a# |. ]/ }4 {9 n
蔚来:基于V2G使用场景下的电池健康度检测方法
# I8 G5 y; y1 b$ g/ [: c 赛力斯:充电桩的充放电方法、装置、存储介质和充电桩! `. J5 j; |. m$ q
电力企业:
8 {0 [4 K3 f& b1 m# m 国家电网:布局V2G专利最多的企业,共有46条发明公布专利和26条发明授权专利。
[8 Y# ]+ Q# m; L# Q7 q 上海电气:一种基于V2G的电动汽车充放电控制系统及使用方法. t7 D9 Z! z' t9 S- Z4 {
充电桩业务相关企业:( R7 V4 w4 Q6 D7 C1 _
星云科技:2款V2G充电桩外观设计及一项发明专利:利用VIN码匹配V2G直流充电桩的方法及系统3 b& B+ _5 c7 n0 b7 X# s3 L2 \
特来电:充放电控制方法、车载充电机及终端设备' [6 _% {2 n+ ~* ~
中科智充:应用于V2G中智能风光储存一体化装置
2 g) ^/ x8 I% T7 x' R 远景科创:V2G充电站的充电控制方法、装置、服务器及存储介质5 Y0 Y3 j! R, }9 F4 \6 a3 N5 Y
锂电池企业:8 N( c' k+ w1 K5 F7 T" X# @ Z
蜂巢能源:电动车V2G模式放电量确定方法、装置及存储装置/ L+ s6 P3 R7 o3 k0 Z1 ]$ l
通信技术相关企业:; i- L" @: s5 ?6 W
中国电信:V2G能源交易方法、装置、电子设备及存储介质0 W N! Z& s% H# I4 x$ g S
北变能控:V2G直流双向充电模块/ d6 P0 q) f, `7 S$ [/ @
就目前情况来看,中国V2G技术仍处于示范运行期——需要等待技术跑通商业模式以及电力市场化改革的进一步推进。
( J) k3 Q5 G. O4 l+ b 根据相关政策,中国V2G发展将分三步走:" s* M p& f; ?: @" k; y0 n5 ^: F
2020年之前:开展小批量多批次的V2G试验验证,参与双向充电的电动汽车数量可控制在10~300辆,主要任务是验证多台电动汽车与电网双向充电技术,实现多辆电动汽车的相互充电放电。
& O$ U8 |& v! ~8 j 2020年—2025年:主要开展规模化电动汽车(数量一般不少于500辆)与电网双向充电的示范运行。
I; a2 N4 L, k, y5 n% m) |' s 2026年之后:逐步商业化推广。
Y3 O' n+ b" G; H 最赔钱的充电桩运营商能通过新场景扭转颓势吗?3 J6 A3 n; [. A8 N- c+ J
在充电桩产业中,上游的设备制造商可以卖桩创收,下游的车企能与用户生态捆绑,反倒是中游的运营商仍陷在这个“高投入、慢回血”行业,盈利迟迟未见。* _% c; H' f( l1 I
星星充电、特来电这样的第三方运营商正试图开辟新业务场景——私桩共享——扭转局势。
g) ?4 |- y- z# Q 目前进入私桩共享蓝海的,除了星星充电、特来电、云快充这样的第三方运营商,也有威马、蔚来这样的车企。
8 ^, K" X% |& X6 d3 v6 ] 然而,这门新生意恐怕难以快速回血——主要有三只拦路虎。# a. S, v/ _- r: l
1.找桩难
- w# d$ x% F: p0 l! \& W 私桩共享的用户参与度低。. f7 U! w% _6 @# E: u/ e$ X
按照前瞻产业研究院数据,2021年全国有240万根私人桩,仅有约6%私桩参与共享。如果用户不愿意贡献桩,就影响到了私桩共享的供给生态。& M) K: S" b& o% v* [- S- a2 m
星船知造了解到,一些共享私桩业务目前还建立在自有生态中——比如在星星充电平台APP发布共享信息,需要从星星充电平台购买充电桩。1 {5 f: h1 W- k( c7 m
目前,绝大多数用户使用随车购买、赠送的充电桩,较难绑定APP。5 ~( V' f- f( k/ k) g) {9 f
2.用桩难7 @7 K/ p/ e6 n9 P
私桩归业主所有,但建桩的地由物业方协助管理。即便找到了桩,仍有小区物业不愿意放陌生车辆进场——还是用不了。
; o. t/ H" n/ u2 @5 g0 a4 ?! l8 s 另外,部分私桩使用时需支付额外的停车费,增加了充电成本。
: N/ A# a+ y# p4 k# z( G 3.确权难
0 ]3 \ u$ p( L, E8 g 如果充电桩在共享过程中损坏、存在安全隐患,谁来维修和赔付也将成为问题。
/ g& c/ O: P& m5 L B. s 找桩难、用桩难、确权难的困局短期内难以改变。) f# R( Q }/ m- n/ D4 w) W& s& W" F
长期来看,如果与C端用户更接近的车企、关注民生的国家队都参与到私桩共享市场,第三方运营商依旧缺乏优势。
9 n3 S& o! Z# G 今天,我们已经习惯了电力的平稳可靠,它的充足稳定是那么理所当然。让人忽视保电路上的压力和不易。
" ?- Q7 f) p3 @6 S/ J; V8 K) f 未来,我们将完善全社会充换电网络。随着车网协同、充电桩等产业的发展,“里程焦虑”将成为过去,越来越多人能开上价格合适、“万物互联”的新能源汽车。0 c% ~. T0 ]# G5 ?; \8 ~2 G) f
国家电网也将在信息革命和新能源浪潮中迎来新的挑战和活力。7 }9 l: A$ r. Z8 [- E
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参考资料:" W4 s( T: G: G# A
[1] “藏电于车”提上日程千亿市场待激活 V2G距全面商业化还有多远?21世纪经济报道. o7 q5 [9 v. ?
[2] 私桩共享难在哪? 中国能源报/ Z; M/ A9 g& ]1 r8 s1 c1 i7 P& n8 q
[3] 小米造车,下半场还有戏吗? 独角兽挖掘机7 }/ ~+ t$ M: ~& J7 e* v, A- U, n2 T
[4] 小米汽车“充电站”专利获授权 IT之家
# [. _; A0 z( ?2 `+ ^ [5] 国内外新能源汽车充电桩技术预测分析——基于生命周期和国际专利分类号 科技管理研究
6 L4 n9 O. [: M* S [6] 新能源车企,谁是亏损王? 中国新闻周刊! X8 ^" G" \( s7 ~
[7] “藏电于车”V2G千亿市场,全面商业化还有多远?4 i2 n8 E2 D& [, s& F t
[8] 德州仪器入局新能源充电桩,积极探索V2G模式 第一财经6 k: g, ~" Y& Z* L0 V
[9] 基于大规模 V2G 的区域电源低碳优化策略 电力建设
, ~- ~% ~, m+ u# W4 n% z5 j/ n [10] 推动电动汽车车网互动(V2G)储能技术发展 新清华
; K- Q" n/ ]: P# V B0 f [11] 智能电动车双向充电渐成主流 V2G进入快速发展期仅差“临门一脚” 科创板日报% |% }" b# f7 R: \
[12] 充电桩行业研究报告:市场和政策双重驱动,充电桩市场空间持续扩大英大证券
% C: @2 D( u" R4 R [13] 基于大规模 V2G 的区域电源低碳优化策略 电力建设3 q9 h4 I1 _9 G+ y8 M+ s0 D, B o. ~2 z
[14] 动力电池V2G规模化落地还有多远?CBEA( F! r! E, y. b1 z% u4 @$ F
[15] 虚拟电厂:云程发轫,拥抱蓝海 国海证券
+ u: G1 d. H6 s }5 e2 r9 m5 \ [16] 2022年虚拟电厂行业深度研究 中泰证券
) c) d1 l( M2 |; g9 L& O 本文基于访谈及公开资料写作,不构成任何投资建议。
2 e7 H- |7 }$ b/ M 本文为星船知造原创内容, ]4 T1 o$ p; t5 g: S" z
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