2.1.3. 角度三：充电桩向大功率方向发展，SiC 器件渗透率进一步提升
中国公共充电桩快速增长，总量占比超过全球半数。IEA 数据显示，2021 年全 球共公共充电桩保有量为 176 万个，其中有 120 万个为低速充电桩（功率≤ 22kW），56 万个为高速充电桩（功率＞22kW）。根据各国已宣布的气候承诺方 案，预测 2022-30 年全球年均建设 100 万/50 万个低速/高速充电桩，2030 年全球将拥有 1000 万/550 万个低速/高速充电桩。 2021 年底中国拥有 115 万个公共充电桩，占全球 65%。根据中国电动汽车充 电基础设施促进联盟发布的最新数据，2022 年 1-9 月新增公共充电桩 48.9 万 台，充电配套设施建设逐步完善。
我国有望于 2025 年在城市和城际重点区域实现 2-3C 公共充电桩的初步覆盖。 根据《中国电动车充电基础设施发展战略与路线图研究（2021-2035）》，我国将 于 2025 年实现 2-3C 的充电桩在重点区域的城市和城际公共充电设施的初步 覆盖；于 2030 年实现 3C 及以上公共快充网络在城乡区域与高速公路的基本覆 盖；于 2035 年实现 3C 及以上快充在各应用场景下的全面覆盖。
充电桩向大功率方向发展。《交通运输部关于推动交通运输领域新型基础建设的 指导意见》中明确要在高速公路服务区建设超级快充、大功率充电汽车充电设施。 据 EVICPA 统计，2016-20 年中国新增直流桩的平均功率从 70kW 提升至 131kW，在新增直流桩中 150kW 的比例从 9%增至 28%；从用户使用习惯的 角度来看，99.3%用户在公用场站充电选择快充桩，87%用户选择 120kW 及以 上的大功率充电桩。国家电网是国内最大的充电桩公开招标企业，2022 年招标 的充电桩中，功率为 160kW、240kW 和 480kW 的占比分别为 53%、3%和 16%，160kW 超越 80kW 成为主力招标功率。
更高功率、更多数量的超充站布局。截至 2022 年 6 月，特斯拉在中国大陆已建 立 1200 多座超级充电站，8700 多个超级充电桩，其 V3 充电桩功率为 250kW， 未来还将推出峰值充电功率 350kW 的 V4 充电桩；小鹏汽车 22 年 8 月发布峰 值充电功率为 400kW 的 S4 超快充桩，计划到 23 年新增超过 500 座以上、到 25 年累计建设 2000 座超快充站。此外，2022 年 7 月中国主导发起的 ChaoJi 直流充电接口标准在 IEC 全票通过，有望促进超级充电基础设施加速布局。
大功率充电桩带动 SiC 渗透率不断提升。对于充电桩而言，采用 SiC 模块可将 充电模块功率提高至 60KW 以上，而采用 MOSFET/IGBT 单管的设计还是在 15-30kW 水平。同时，和硅基功率器件相比，SiC 功率器件可以大幅降低模块 数量。因此，SiC 的小体积优势在城市大功率充电站、充电桩的应用场景中具有 独特优势。
充电桩运营商从减少损耗率和储能对双向电流需求两方面，也倾向使用 SiC。 （1）对特来电、星星充电为首的公共充电桩运营商而言，从国家电网买电，到 给新能源车主充电的过程中，存在约 2%的损耗，通过使用 SiC 能够将损耗降低 到 0.5%，则运营成本能显著降低，加快回收投资。 （2）随着局部地区充电站数量增多、密度变大的情况，为了平抑对电网的冲击， 需要配套储能系统，在夜间进行储能，充电高峰期间通过储能电站和电网一同为 充电站供电，实现削峰填谷。充电与储能环节的电流方向变化，而 IGBT 只能单 向流通，使用 SiC 是唯一选择。
市场上主要由交流桩和直流桩两种充电桩类型构成。交流桩因为其技术成熟成本 较低，可接入 220V 居民用电而成为公共充电桩的主流，但其充电效率低，耗时 长，主要适用于家用领域，目前大多仍使用硅基功率器件，随着 SiC 功率器件成 本降低，未来交流充电桩中 SiC 功率器件的渗透率将进一步提升。 直流充电桩充电速度较快，但技术复杂且成本高昂，因此早期推广速度不如交流 充电桩；但对于公共充电桩来说，提升充电效率是用户的关注核心。根据 IEA 统 计，全球 22kW 以上的快充桩占比从 2015 年的 14.4%，上升至 2021 年的 31.8%，公共充电桩中直流桩的渗透率持续提升。据中国充电联盟发布的数据显 示，截止 2022 年 9 月我国 163.6 万台公共充电桩中，交流桩达到 93.1 万台， 而直流桩为 70.4 万台，直流桩占比 43.1%。直流充电桩技术的未来研发市场十 分广阔，SiC 功率器件需求量进一步增加。
2.1.4. 车用 SiC 解决方案市场规模可达 240 亿元人民币
由于 SiC 器件在新能源车用领域的优势，随着 SiC 在新能源车领域的应用，SiC 成本的降低，各大厂商纷纷布局 SiC，未来 SiC 在车用领域渗透率会越来越高。
SiC 新能源汽车市场规模：根据 EV-Volumes 最新数据，全球 2022H1 新能源 汽车销量达 430 万辆，同比 62%，新能源汽车渗透率提升至 11.3%。预计到 2025年全球新能源汽车销量有望接近 2000万辆，渗透率有望突破 20%，2021- 25 年复合增长率有望达 30%以上。 我们假设车规 SiC 电驱模块价值量约为 3000-4000 元，加之 OBC、DC/DC 等部件使用，整车的 SiC 器件价值量约为 4500 元。中压车和低压车会部分采用 SiC 器件，通过对不同电压新能源车渗透率的计算，我们预计全球车用 SiC 器件 市场规模有望在 2025 年达到 240 亿元以上。
2.2. SiC 赋能光伏发电，市场规模有望增长至百亿元
政策驱动光伏国产化进程加速，新增装机量持续提升。光伏逆变器是可以将光伏 （PV）太阳能板产生的可变直流电压转换为市电频率交流电（AC）的逆变器， 可以反馈回商用输电系统，或是供离网的电网使用。根据中国光伏行业协会 （CPIA）数据，2021 年全球光伏新增装机规模有望达到 170GW，创历史新高，各国光伏新增装机数据亮眼，其中中国新增装机规模 54.88GW，同比增长 13.9%。 未来在光伏发电成本持续下降和全球绿色复苏等有利因素的推动下，全球光伏市 场将快速增长，预计“十四五”期间，全球光伏年均新增装机超过 220GW，我 国光伏年均新增装机或将超过 75GW。
SiC 赋能光伏发电，转换率提升显著。光伏系统是 SiC 器件除了汽车领域外的 重要应用领域之一。根据天科合达招股说明书，使用 SiC MOS 或 Si MOS 与 SiC SBD 结合的功率模块的光伏逆变器，转换效率可以从 96%提升至 99%， 能效损耗降低 50%以上，设备循环寿命提升 50 倍，从而缩小系统体积、增加功 率密度、延长使用寿命。SiC 还可以通过降低无源元件的故障率、减少散热器尺 寸、减少占地面积和节省安装成本等方式间接节约成本。
海外布局较早，国内 SiC 企业也逐渐将产品导入到光伏市场。在海外，英飞凌、 富士电机等全球知名厂商早在 2012 年起开始布局、开发、量产应用 SiC 器件的 光伏逆变器产品。三安、瞻芯、泰科天润等企业都已经与国内主流的光伏逆变器 生产企业进行合作，逐步扩大产能继续带动国产 SiC 器件的应用。
光伏逆变器市场规模有望增长至百亿元。CPIA 预测到 2025 年，乐观情景下全 球光伏新增装机量有望超 330GW。受益于光伏装机量上升，逆变器市场需求将 大幅增长，我们测算 2025 年全球 SiC 光伏逆变器新增市场有望增长至 108.90 亿元。
2.3.应用场景多点开花，渗透率逐步提升
1）轨道交通
SiC 特性满足轨交发展需求，节能提升符合“双碳”大趋势。SiC 高温高频耐高 压的特性可满足轨道交通大功率和节能需求，因此轨道交通中牵引变流器、辅助 变流器、主辅一体变流器、电力电子变压器、电源充电机尤其有使用 SiC 器件的 需求。 以牵引变流器为例，作为机车大功率交流传动系统的核心设备，使用 SiC 器件能 提高牵引变流器装置效率，从而满足轨道交通大容量、轻量化和节能型牵引变流 装置的应用需求，并提升系统的整体效能。根据中国城市轨道交通协会统计的数 据，使用 SiC 牵引逆变器可以节省至少 10%以上的电能耗，如果我国全面采用 SiC，以 2019 年全国轨交总电能耗为例，可节省 15.26 亿度电，相当于北京一 年的轨交电能耗。
2）智能电网
未来智能电网将大量采用电力电子装置来实现新能源接入,功率半导体器件是核 心元件，传统硅基功率半导体器件的发展已接近其物理极限,新一代 SiC 功率器 件的优异性能可以满足未来智能电网对高效率,高性能的需求，采用 SiC MOSFET 可以大幅度减小功率损耗,特别是器件的通态损耗，相比于采用硅基 MOSFET 的电力电子变换器,采用 SiC 功率器件损耗可以减少 60%以上，未来随着智能电网产业的升级，SiC 功率器件替代硅基半导体器件或将成为必然。
3）其他
由于 SiC 器件工作频率和效率较高、耐温性较强等特性，其对功率转换（即整流 或者逆变）模块中电容电感等被动元件以及散热片的要求大大降低，预期使用 SiC 器件可对整个工作模块产生优化，从而满足当前器件小型化和效率提升要求。 预期未来在 PFC 电源、不间断电源（UPS）、电机驱动器、风能发电以及铁路 运输等领域，SiC 应用场景可持续扩大。
