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文 | 蔡晓顺、严小方& U% ~4 c( ~+ U7 H8 a) X( C
正文共计 4160字
5 K. i. b, V$ X: q2 a 预计阅读时间 6分钟/ L# B, b7 l2 |8 @! G3 v
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——
6 t# B' O6 f9 l. m4 n 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。
/ b- a2 i5 K7 a2 S8 `* Y+ Q 二是中国电力行业正全力向新型电力系统冲刺——6 k) f7 a7 o* ?( F" F8 ^
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。
7 m1 s" _$ U# P$ V% L 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。
' K# G4 k/ s- N 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。
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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——
" ]! x1 O2 B# b* X; b' B4 @9 o9 _ 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:
5 p3 {1 h0 t! q! x; I" |5 D 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?# K3 o* S* ]9 l! i. z1 k3 \
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?
5 M3 W& G F/ _/ W" Z 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 a+ Z: U$ E7 }6 b* m f 充电桩专利储备战4 a" a2 y4 C+ W( c
充电桩产业凭借, p7 r9 K( p0 J
1、解决新能源汽车补能难题、解决用户“里程焦虑”6 _) j5 v, G* W6 R
2、结合数字化、智能化等技术,未来深度接入“虚拟电厂”
) l. c" h! Q" O3 N 从而成为中国七大新基建之一。) S0 A& P$ A5 O" Q: x- _
中国新基建主要发力科技端,分别是:7 }3 \0 b+ S: L$ _
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。' ]. E! g w- H5 g8 q) ]9 M
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。
. o Y" V% S, W “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。
7 z% S) K) i6 o: }+ Z! @( n 各家充电桩专利布局如下——
; Y6 A+ _, [: r" O) Y# j2 X 2.0玩家:百度、阿里、腾讯、华为、格力、小米等企业& E1 s1 \0 R5 Y; ~5 ^5 a, v
1.0玩家:蔚小理等造车新势力
. Q" E- ^+ ^# _3 u 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。
0 \' s9 x/ O W* b 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。
6 c- i L3 U, o# I6 h 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。: [. o: Z0 @& r+ }' n1 b
阿里:阿里目前暂无新能源汽车充电桩相关授权专利。/ E! f" h) ~! K+ X
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。/ F+ R8 @2 P1 j( F' F
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。
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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/ W O4 F" d/ y 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。
0 B" f# k% V" b! Y! P0 Q: X/ J 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。9 X, B# M$ G% f" g- P; Y- I# C6 m+ m
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。
2 p( H# s2 u/ V/ \" D 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:6 i% t4 E! ^) _- d
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。
# j/ b/ s/ a: n* t, d8 B$ E% L3 l$ A 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。
. _$ D+ g" A1 F U, G' x4 e* ~ 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。2 E; j. r, w7 _6 f I) |8 j9 U
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。5 |5 X- ]$ q2 B' G! Z7 g4 z
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。% m' E" C. U/ ]- G$ _* {$ l
& w: T- D/ @9 L8 B 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。
/ g: `9 y; L! Y. O, ~) G 第一梯队:国家队 专利布局1000件以上$ o8 {5 J- { Y' |2 @3 B2 m
未来新能源汽车将成为国家电网重要的储能终端之一。& @. [) q% r2 F" F" E7 e( g; b
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。5 p. X$ m$ _! m- D( s9 s4 q
第二梯队:专利布局100至500件" W; U; D9 s; s' G. K( c$ a
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。$ k4 }0 m8 V8 y! 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。
/ N! B5 j* a+ C# r- W: t: {* ] 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。
# w7 _4 k' p/ u: H/ Z \1 ] 第三梯队:专利布局少于100件
, W+ K1 e E' m 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。/ L1 c1 H$ |9 m) h- U, L
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。0 Z* n3 d- ]% J+ [
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。# s5 Z/ p4 q9 A: N r8 p8 d) \
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 ]0 E0 T9 m1 J) S 车网互动国内主要入局者都有哪些?
1 i9 V+ B3 I1 @2 B6 g3 [3 [ 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。8 p! \- ~$ u1 {8 \5 O
来看一个案例:
6 `6 r; m3 W5 O 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 i( V7 s ?& m5 p7 C- u 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——
9 O9 g9 `0 R' C- Y8 F 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。: [' Y- {4 T$ U
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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。
) `4 }8 y! X- V r( g. h 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。
) ]2 N/ |: e0 }- B1 s7 T0 x 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。$ Y' V0 R6 J$ z: e- a
然而风光水电和燃煤、燃气不同:
: q, C( l& D' ^( R; s z 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”。
7 V5 f6 V' t1 ^) J7 }, r! Z 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——
1 f9 m' T/ F1 G& B* c4 {4 |5 X1 j: @ 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。
% W+ Z5 |3 U& N" {( \; K. } 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。* |* O0 C5 h4 {
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。, K# s5 m4 D# _3 ~& K
从商业逻辑上看,V2G带来三方共赢——2 y8 c, j9 k5 k- W' F$ y1 h
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”。
" c2 J- j5 e. r4 ~( } 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。
+ i3 w+ L$ V% g Q1 k5 w4 y 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。; M3 u0 H" j9 }! z# G
车企:
0 p% M" z0 f9 W 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。
/ [9 y; {3 y8 L& ?1 e 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。
% B4 y* D; d* T3 A) u! E" W 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。! V; ~9 i/ q3 b. I
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。# J- b) O% n! m
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。; _3 T( U f+ T& j ?+ M, s2 `
吉利:V2G充电站: V/ J" j7 Y/ i0 c1 l% ~% t% z
一汽:V2G放电控制系统及控制方法3 ]5 L0 b& Y. C
东风:电动汽车V2G控制方法及装置
0 \( ?. u/ B( M# C$ {0 b$ u z3 G3 u 蔚来:基于V2G使用场景下的电池健康度检测方法/ b4 N* L( w, j7 v' u4 _
赛力斯:充电桩的充放电方法、装置、存储介质和充电桩* @, i& K# j: V! ]) B; ^+ k
电力企业:
( [5 n3 B5 R4 q; G) ~ 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。& B5 L' w/ A# r$ S6 j4 Q1 D
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3 @; O" i1 u* ?, s) ]% z
充电桩业务相关企业:6 J6 C. E6 t/ x; p: a' Y, ^: ^
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# ~2 F8 m4 i; } g$ j
特来电:充放电控制方法、车载充电机及终端设备
* ?# t# A3 H" a: F( l$ w0 n 中科智充:应用于V2G中智能风光储存一体化装置" I' T F% z# U
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
& o; ^6 _( T9 w& R 锂电池企业:* K4 k7 m2 b I P7 w. a' I
蜂巢能源:电动车V2G模式放电量确定方法、装置及存储装置
( n6 K9 k. Z* ? 通信技术相关企业:
* E7 y0 M$ L8 N. D; g: [ 中国电信:V2G能源交易方法、装置、电子设备及存储介质* k6 k% @& O$ w% ?* m3 c
北变能控:V2G直流双向充电模块
5 g$ P: k' M- n. d) o2 Z 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。
: [5 R8 e8 W) ? 根据相关政策,中国V2G发展将分三步走:' Y @3 \3 S% @3 R. |1 c
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。9 ^& x) B2 B& r" O1 E
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。
0 B4 ?; @% \% h 2026年之后:逐步商业化推广。- W" J% D- B( B6 [. j
最赔钱的充电桩运营商能通过新场景扭转颓势吗?
" c+ F# N- y9 }# H& O/ T# U: o 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。
7 T8 @ O2 k Z0 q' }% ~, `+ Y' V 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。
6 k( @/ M6 J* `. i8 O4 } 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。
' z" b! S v8 g( ~7 F o 然而,这门新生意恐怕难以快速回血——主要有三只拦路虎。' w/ w' }' |: v3 Y' k4 O% f
1.找桩难+ {9 t$ {8 c) y) j3 t r
私桩共享的用户参与度低。; y C- y7 Q5 i4 C1 R, Q
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。0 u& X/ O: l! C2 l: A' [
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。
$ ~% m2 K* D: T4 o 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。
- t8 d/ M8 D! G; u6 b! S( x 2.用桩难
6 Q" ]$ D9 ^3 F( [ 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。0 A' m( \9 C; n9 ~: A% s" O B" 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。1 z8 F! }* L2 S; q$ M% V' i
3.确权难0 `" k7 v X+ q. B# w, 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。: p) j9 h* L( E% l, O- A9 i0 v
找桩难、用桩难、确权难的困局短期内难以改变。
$ c0 n1 ^& Z! v' |; A- y0 x 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。
$ Z# t2 ^! g& y3 N 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。
5 |! g' ?' |9 ]' D3 M. @ 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。$ }5 v7 `6 k6 f3 v: {. P
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。' o1 z' p# V3 n0 }3 s0 D
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参考资料:
, A3 @2 P& B: c8 ^- D [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; M+ L& E+ D7 J9 P" T: g; g
[2] 私桩共享难在哪? 中国能源报+ w0 c& `# s. w. T
[3] 小米造车,下半场还有戏吗? 独角兽挖掘机
A8 O9 ]9 h% I: A4 F [4] 小米汽车“充电站”专利获授权 IT之家
6 l; G, K. m& I) q! x [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
8 e0 x. S7 f/ o [6] 新能源车企,谁是亏损王? 中国新闻周刊* q- N& q/ y: c3 R4 [% |9 ]
[7] “藏电于车”V2G千亿市场,全面商业化还有多远?- k# b; Z4 s; f
[8] 德州仪器入局新能源充电桩,积极探索V2G模式 第一财经
- t, u" u0 P; t# e8 T4 ` [9] 基于大规模 V2G 的区域电源低碳优化策略 电力建设' g/ ~8 E r+ z r9 J1 u
[10] 推动电动汽车车网互动(V2G)储能技术发展 新清华- [' _. w: S- ]0 V
[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
! [) H9 z8 q6 Z% S4 d0 ` [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
& O' g2 H' m( V [13] 基于大规模 V2G 的区域电源低碳优化策略 电力建设3 H4 m# y1 F+ o+ ] ?
[14] 动力电池V2G规模化落地还有多远?CBEA
1 ]. K' [9 _& z! |5 Z1 J [15] 虚拟电厂:云程发轫,拥抱蓝海 国海证券9 ~8 k( U5 N2 x( p+ C' q" f( j
[16] 2022年虚拟电厂行业深度研究 中泰证券
2 p9 ]- q8 ~) x" O, ` 本文基于访谈及公开资料写作,不构成任何投资建议。5 W. h4 ]& j8 v2 k; e
本文为星船知造原创内容
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