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文 | 蔡晓顺、严小方0 H% m. \5 b$ Z7 y
正文共计 4160字
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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——# I) m; M8 A' y- F$ L
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。
9 X' w- e1 s( j+ t6 ^ 二是中国电力行业正全力向新型电力系统冲刺——& |# u9 O2 w0 k) l
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。! l& h. }( Q8 M6 E% J7 n
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。3 `3 H6 M* y% J2 e
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。/ ]8 w$ Y8 q! C- @3 a" }' j" N
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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——
. r9 M3 u0 v# M o5 K 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:. Z/ y5 a0 \8 v$ K9 a7 \: P i S c
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?; A1 C7 E2 H ]1 x+ F1 U: l
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?( y& J" R1 {0 `5 F0 A# {
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 U2 u) ]6 Z/ q+ A5 U! L3 G& S/ O+ c
充电桩专利储备战* X1 r3 M [6 x v C* l
充电桩产业凭借
! l3 _2 W" `9 q% z1 C% B 1、解决新能源汽车补能难题、解决用户“里程焦虑”
" M( S1 ?4 j0 M1 s; d; w/ H 2、结合数字化、智能化等技术,未来深度接入“虚拟电厂”- d+ h B% |" y+ A6 c
从而成为中国七大新基建之一。9 ?! f. j/ K; h T
中国新基建主要发力科技端,分别是:
1 i: b: w/ G, ]9 {. i 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。
0 v) K* _' E( A5 J: D$ D6 a# K& { 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。* {" A* y1 [. A8 H: H
“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。. `$ Q1 j8 }' Q1 x
各家充电桩专利布局如下——4 G- k( P! D) }2 W1 G* m
2.0玩家:百度、阿里、腾讯、华为、格力、小米等企业, ~, L2 @ \: Z" g# ?* N
1.0玩家:蔚小理等造车新势力
& \! a; X, ]: e$ n. i7 X5 v 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。
) D0 N5 N" p1 d5 {0 p 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 m1 Q; {: k; ~: 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。
4 K9 t$ ^6 d1 A& O* _7 y- V! X! o 阿里:阿里目前暂无新能源汽车充电桩相关授权专利。% g$ N) U( Q0 | N
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。
6 X+ U" {& C% t% J/ j* ? 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——
. R! _" F6 @" Z: ] 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。
% }3 s }) k4 p6 }; \( n! i. h 格力目前围绕充电桩布局了21项授权专利,包括5项外观设计专利、6项发明专利等,产品、技术两手抓。% R \6 {# e! Y" H. P* ?1 R3 H: @* `
比如,安全性上,格力的充电桩在插枪座上设置有漏水结构,通过插枪座与立柱连接,能够快速地安装充电枪和插枪座。同时格力的充电桩配备了电动汽车充电诊断方法和系统,及早识别故障,降低新能源汽车引发火灾风险。$ y1 a: a5 n B/ O1 m& p1 N6 G
小米:小米造车近500天,目前小米汽车共有4项充电桩授权专利,分别为:9 E8 P( G; Y: B, b
1,一种供电组件及充电桩(实用新型专利):通过设置与充电枪并联的插座,使供电组件的应用范围广,通用性更强,使用更便捷。
, c( g- T3 n* k7 g/ G) F- y6 {4 w6 C 2,充电插头、充电插座、车辆、充电桩及充电系统(实用新型专利):充电插头的产热小,安全性高。) r! `' C5 q8 m0 W. i% H3 ?# @- m
3,充电站 (实用新型专利):节省为新车充电的时间和空间,并有效地提高充电准确率。
! S" N8 o2 z, r/ [# Q# b 4,充电电路和车辆 (实用新型专利):能够利用低电压的充电桩给高压的动力电池充电。7 B) z) |; |& `
目前小米汽车已经有402项专利,大部分专利集中在自动驾驶领域。/ v; J5 L& T3 a4 Q! M" H: {$ z* S
3 y! T8 {' R4 C2 q& N+ n 在充电桩专利布局上,目前造车新势力处于第二、第三梯队。需要采取差异化战略,集中力量专攻某一技术分支。3 M) r" f* ^) _8 c. z
第一梯队:国家队 专利布局1000件以上
7 N9 Y5 Z; {9 d' n0 g 未来新能源汽车将成为国家电网重要的储能终端之一。 f% u+ L5 F; P3 m! O# a; q, E5 m
国家电网很早开始进行充电桩专利布局,目前已有1504件充电桩专利,在各个IPC技术领域都有涉及。已经形成充电桩专利壁垒,占据主导地位。8 T' Q5 a7 n1 Z
第二梯队:专利布局100至500件
: L/ r6 T ~- ^/ q' L2 ` 蔚来处于充电桩专利布局的第二梯队,共有相关专利278件,主要集中在电池组供电装置、充电桩及充电站领域。
# Z; s3 w3 |1 m0 P( y. [+ r 充电桩制造商、第三方运营商星星充电的母公司——万帮数字——有185件充电桩专利。2 W! A. t4 H, o% @
此外,充电桩第三方运营商如国轩悦行、北汽新能源的专利数量都超过100件。
- B: X. v4 |( q. M# @ 第三梯队:专利布局少于100件$ C, C, D) s% P( ?3 O
小鹏汽车的充电桩专利数量为94件,在电池组供电装置、电力供应、充电桩、充电站上有少量专利布局。 i& D* |$ L9 B/ w4 j f
理想主打油电混动车型,根据国家知识产权局数据,暂未有充电桩方面的专利布局。但在补能方面,理想有一份无线充电专利。
0 ?. l2 N d1 S$ c. k6 m/ \5 {9 ?1 Q 星船知造认为,国家电网在充电桩专利布局上一枝独秀,在充电桩市场走向成熟期的当下,国家电网围绕基础专利继续优化布局,参与国家标准和行业标准的设立。
$ v8 b4 s! I9 g: N( R2 G% d, B 而像蔚来这样在充电桩专利布局上略逊一筹的企业,应当走差异化专利战略,集中资源在某一分支技术上研发赶超。小鹏这样充电桩专利布局上目前不具备太大优势的企业,可以跟随优势企业的技术及时调整研发策略,同时寻求研发合作伙伴。. N6 k6 u1 p C9 w6 G
车网互动国内主要入局者都有哪些?
! c( ]- M$ K, t 在车网互动概念中,电动汽车是储能终端——一个移动充电宝,可反向供电。- {4 b# D F9 w; l+ C1 z% {* x
来看一个案例:; ?9 X) \) f3 I" }9 C# o$ v! u6 P; Q
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?”9 d3 }6 t4 }3 j
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 `! I/ V! E& @# |; ^
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。3 j$ |4 F1 l1 B# z8 T/ V9 j
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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。
( i8 e2 }2 K0 T* }5 O' c 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。
p1 j' |, N9 C; S7 e 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。
) G$ v6 H$ M+ i' a 然而风光水电和燃煤、燃气不同:
6 P& _/ i, R( R" w Y. _ 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”。: O, S* q; @% S+ M2 N- n
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——4 }- v5 D8 Z ?0 K/ 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。
) ^) L7 l+ A: T, t& P; c# U 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。
$ e: _$ J, {8 X3 b 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。
3 [' M; V' e" E 从商业逻辑上看,V2G带来三方共赢——
& y9 O, \2 a3 e) l- g 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”。6 U5 d3 X* X$ E; w* r( m. ?
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。
9 j6 T$ ]2 X- t8 d# [* H! P3 V! K 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。
, c- ~3 q, J# d# F$ {9 O1 q& E/ ?3 | 车企:% S1 t& F' S3 e* M9 c
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。
0 I+ D1 \( d6 Z5 W' {( v+ Z% ~ 除此之外,像特斯拉、通用这样的车企尽管目前没在新能源汽车上装载V2G应用,但其能源业务线中的太阳能电板产品都已经用上了V2G。+ j4 m4 z# Y# D& U# a
车企都意识到,汽车革命与能源革命并非两个独立行业,而是一种融合产业。V2G是这个融合产业中的新增量点。
2 {7 _- z' P; d9 |- J4 e 国内车企方面,最早入局V2G技术的有威马汽车。2020年,威马抱上国家电网大腿,联合研发、实测、落地应用V2G。国家电网有基础设施网络,威马则储备相关技术,两者结合跑通了V2G的应用场景。$ g9 c. t' ?) x1 a0 L% y5 D! a
目前,星船知造查阅国家知识产权局相关信息发现,吉利、一汽、东风、蔚来、赛力斯、哪吒等车企都已有V2G方面的专利储备。% }0 c* C- G+ L& _' \/ R* r
吉利:V2G充电站
, K, x- @" U2 P/ y P$ Y 一汽:V2G放电控制系统及控制方法
% S6 l5 i$ W* a$ ? 东风:电动汽车V2G控制方法及装置
; T% b0 ^# `4 Z4 H2 T 蔚来:基于V2G使用场景下的电池健康度检测方法 e; \$ B+ P7 g1 h& M( K: N% Q
赛力斯:充电桩的充放电方法、装置、存储介质和充电桩0 S7 T" P. o+ {: _. q
电力企业:
/ g0 F. P0 ^: @; v 国家电网:布局V2G专利最多的企业,共有46条发明公布专利和26条发明授权专利。4 `# {$ B' z- S3 Z0 _' r
上海电气:一种基于V2G的电动汽车充放电控制系统及使用方法* [/ J- y# @. O2 h2 X
充电桩业务相关企业:0 V$ W" ^% P# P
星云科技:2款V2G充电桩外观设计及一项发明专利:利用VIN码匹配V2G直流充电桩的方法及系统
: p! f" Y+ a9 q4 J 特来电:充放电控制方法、车载充电机及终端设备
9 I) w3 i7 s [; f; }1 x" v3 J! }1 t 中科智充:应用于V2G中智能风光储存一体化装置
1 b/ d- r7 q5 J: Q% E3 r 远景科创:V2G充电站的充电控制方法、装置、服务器及存储介质
f# K3 E% \) a, w 锂电池企业:
# \! o0 P- n7 a! g( {! |( }, E 蜂巢能源:电动车V2G模式放电量确定方法、装置及存储装置5 D2 K5 c" w* l7 t
通信技术相关企业:# R& W' ^, `$ I8 i
中国电信:V2G能源交易方法、装置、电子设备及存储介质
) M; t$ {' `( I. T7 U& u1 x* m 北变能控:V2G直流双向充电模块
3 m# I8 [9 L* B- e6 O1 Y0 } 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。
9 k' Z1 T# N1 f8 \" A/ U 根据相关政策,中国V2G发展将分三步走:
! }; b7 f1 Y* Z( R# }' n 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。0 r/ C" D- `2 H# w4 l9 T$ @
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。6 f- a7 w0 u% q
2026年之后:逐步商业化推广。
6 |' k0 O/ G! |+ W1 G9 a 最赔钱的充电桩运营商能通过新场景扭转颓势吗?
" g4 R+ B" u5 w 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。
2 F$ }2 L9 a) G$ X7 i2 h# ?) N$ S 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。+ L/ c. B& Q( Q7 s
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。: r8 S0 {& {0 ~! U0 i/ x
然而,这门新生意恐怕难以快速回血——主要有三只拦路虎。
5 `; Q0 i9 Q- z# _+ N7 W 1.找桩难
8 c, ^7 s9 @( n! M 私桩共享的用户参与度低。0 Z ~" o+ Z& N4 h8 H. m
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。
3 ~3 ?) D) |8 ? 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。& j, l9 p u1 W. I1 k
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。
) h, H+ d! j0 p; A 2.用桩难
6 W% F9 B- a$ { 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。
6 Z% s2 Z' s3 l1 D 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% Q) ?1 a" J8 R; Q
3.确权难
2 V1 a$ j6 L6 E7 y6 n* u# L 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。+ C1 l( H: j) y% b4 g" j
找桩难、用桩难、确权难的困局短期内难以改变。* V4 g9 Z6 k6 U+ q7 c- ~( ^' M
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 {: ?( g; S$ ^2 T5 j. \ 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。. } y/ `$ t8 g; t; `5 [
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。
% h' C- h( E( N6 M) I4 S 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。
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参考资料:" l; I' U" b1 S
[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6 t3 G, }' {$ o+ C5 x" g8 h5 p9 |% C
[2] 私桩共享难在哪? 中国能源报6 w2 J$ Z8 N: D) F: G6 D0 J
[3] 小米造车,下半场还有戏吗? 独角兽挖掘机
$ g% a# N6 Q' P [4] 小米汽车“充电站”专利获授权 IT之家
' Z4 h% L/ I% C$ k' P [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/ n E8 m; E# [ m7 O
[6] 新能源车企,谁是亏损王? 中国新闻周刊
' ~( B: A9 L5 j [7] “藏电于车”V2G千亿市场,全面商业化还有多远?+ |+ B/ S' Q: N; i
[8] 德州仪器入局新能源充电桩,积极探索V2G模式 第一财经 N; J& B7 M) M" L& W
[9] 基于大规模 V2G 的区域电源低碳优化策略 电力建设3 C# j; h) k+ V
[10] 推动电动汽车车网互动(V2G)储能技术发展 新清华# n" b8 y, Y1 C |2 t5 ^( ]0 _$ h
[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" c( r; t( m, G
[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
' d; d( {1 z: O5 J; z- Q5 @ [13] 基于大规模 V2G 的区域电源低碳优化策略 电力建设) C; C' g* L: H/ f- p! D% `* G
[14] 动力电池V2G规模化落地还有多远?CBEA' {/ Q+ w W* O/ X4 A* `$ N$ f w
[15] 虚拟电厂:云程发轫,拥抱蓝海 国海证券/ }8 |, m: b2 z8 K4 p
[16] 2022年虚拟电厂行业深度研究 中泰证券
! ^9 g# `( E& m `5 @6 b 本文基于访谈及公开资料写作,不构成任何投资建议。0 n6 n% R. x: w9 n
本文为星船知造原创内容4 B! b% S T$ V9 |5 N
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