2018年中國汽車輕量化市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展前景分析【圖】

    20 世紀(jì) 70 年代的石油危機(jī)推動(dòng)了國外汽車輕量化技術(shù)的發(fā)展。經(jīng)過 40 多年的發(fā)展，形成了從車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化、新材料的開發(fā)、先進(jìn)制造工藝到材料回收再利用等技術(shù)。汽車輕量化主要有以下三種方法：（1）結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)；（2）輕量化新材料；（3）輕量化成形制造工藝。其中又以新材料和新工藝的效果最為顯著，因此本報(bào)告只闡述汽車輕量化材料。目前在汽車中應(yīng)用較多輕量化材料包括鋁合金，鎂合金，碳纖維和先進(jìn)高強(qiáng)度鋼。其中碳纖維復(fù)合材料減重效果最佳，最高可減重 70%。無論在傳統(tǒng)燃油汽車或者節(jié)能與新能源汽車領(lǐng)域，都有足夠的驅(qū)動(dòng)力為汽車“減肥”。如果說 20 世紀(jì)以前高端車型大量采用輕量化材料是基于提高汽車安全、操控和動(dòng)力性能的需求，那么如今越來越嚴(yán)厲的燃油限定政策，將會(huì)成為汽車輕量化的又一強(qiáng)力推手。

    一、汽車銷量增速放緩，但汽車輕量化細(xì)分領(lǐng)域?qū)⒕S持高增長

    1、全球汽車銷量首超 9000 萬輛，保有量已超 10 億，減排需求迫切

    1）我國汽車產(chǎn)量達(dá) 2900 萬輛，保有量超 2 億

    2017 年全球汽車銷量首次超過 9000 萬輛，我國汽車產(chǎn)銷量分別達(dá)到 2991.5 萬輛和 2887.9萬輛。

2005-2017中國汽車銷量年復(fù)合增長率14.4%（萬輛）

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    2000 年我國汽車全年銷售量僅有 208.6 萬輛，2000-2017 年間，中國汽車銷量增長 13.8 倍，復(fù)合增長率達(dá)到 22.7%。從 2006 年到 2013 年，全球汽車保有量平均以 4%的速度增長，而中國的增長速度更高達(dá) 20%以上。2014 年全球汽車保有量超過 10 億輛，預(yù)計(jì)至 2020 年全球汽車保有量將超過 14 億輛，截至 17 年 6 月份，我國汽車保有量已達(dá) 2.05 億輛。千人汽車保有量達(dá)到146 輛，但距離歐美、日本等發(fā)達(dá)國家的 550-800 輛/千人有較大差距，仍有較大提升空間。

2000-2017年我國汽車銷量CAGR22.7%（萬輛）

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中國千人汽車保有量遠(yuǎn)少于美日（輛/千人）

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    1）汽車排放是造成霧霾、光化學(xué)煙霧污染的主要原因

    隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，其造成的環(huán)境污染問題不容小視。2016 年 1 月，環(huán)保部發(fā)布《2015 年中國機(jī)動(dòng)車污染防治年報(bào)》：2014 全國機(jī)動(dòng)車排放污染物 4547.3 萬噸，汽車尾氣是大氣污染物的主要貢獻(xiàn)者，其排放的 NOx 和 PM 超過 90%，HC 和 CO 超過 80%。機(jī)動(dòng)車排放的污染物是造成灰霾、光化學(xué)煙霧污染的重要原因，其防治的緊迫性日益凸顯。

    1）2016 中國原油對(duì)外依存度高達(dá) 65.4%，汽車減排可使其降低 1.2%

    此外，中國原油對(duì)外依存度不斷攀升。原油是一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)的血脈，對(duì)外依存度的不斷提升嚴(yán)重威脅著我國的能源安全，不利于我國經(jīng)濟(jì)長期、穩(wěn)定、健康的發(fā)展。2016 年中國原油對(duì)外依存度升至 65.4%，比 2015 年提高 4.6 個(gè)百分點(diǎn)。2016 年我國全年原油表觀消費(fèi)量 5.778 億噸，同比增長 5.6%；原油產(chǎn)量為 1.997 億噸，同比下降 6.9%，為2012 年以來首次下降；原油進(jìn)口 3.81 億噸，同比增長 13.6%。2016 年我國汽油表觀消費(fèi)量為 1.2億噸，占原油表觀消費(fèi)總量的 20.1%。車用汽油占全國汽油消費(fèi) 70%以上，占原油表觀消費(fèi)量的14%以上，若按照我國汽車平均油耗降低 23.1%（由 2016 年的 6.7L/100km 降低至 2020 年的目標(biāo)值 5L/100km），至少可節(jié)約汽油 1938 萬噸，降低原油對(duì)外依存度 1.2 個(gè)百分點(diǎn)，大力推行汽車節(jié)能技術(shù)對(duì)緩解我國能源壓力意義重大。

    2、政策壓力驅(qū)動(dòng)輕量化進(jìn)程：2020 年乘用車新車平均油耗 5.0 升/百公里

    基于環(huán)境壓力和緩解原油對(duì)外依賴，中國汽車工程學(xué)會(huì)發(fā)布《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》提出標(biāo)準(zhǔn)：至 2020 年，乘用車新車平均油耗 5.0 升/百公里，2025 年 4.0 升/百公里，2030年 3.2 升/百公里。同時(shí)，國務(wù)院印發(fā)的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》也指出到 2020 年，乘用車平均燃料消耗量降至 5.0 升/百公里。目前各國政府針對(duì)汽車能源消耗和污染排放制定高壓限制政策。以氮氧化物排放為例，歐盟、美國和日本自 1990 年代以來排放標(biāo)準(zhǔn)不斷趨嚴(yán)，2020 年歐盟、日本汽車百公里油耗目標(biāo)降到 3.8L、4.9L，而美國 2025 年將達(dá)到 4.84L。2016 年歐盟、美國、日本、中國汽車銷量占全球銷量的 67%，這些國家和地區(qū)的政策，影響著全球的汽車發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)這些國家和地區(qū)汽車發(fā)展的方向也代表了全球汽車的發(fā)展方向。

中日歐美燃油車油耗限值超嚴(yán)

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    為了提升乘用車節(jié)能水平，緩解能源和環(huán)境壓力，我國出臺(tái)了一攬子政策，為我國汽車輕量化水平的提高注入了強(qiáng)勁的動(dòng)力。

    美國、歐美對(duì)平均燃油經(jīng)濟(jì)性不達(dá)標(biāo)的企業(yè)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)處罰。到 2025 年，美國輕型車（包括轎車、SUV、MPV 及皮卡）的平均燃油經(jīng)濟(jì)性必須達(dá)到每加
侖 54.5 英里（mpg），約合百公里油耗 4.18 升。從 2016 年開始，未達(dá)到 CAFE（企業(yè)平均燃料經(jīng)濟(jì)性）標(biāo)準(zhǔn)的罰款額從 5.5 美元上漲到了 14 美元，因?yàn)槿绻x標(biāo)準(zhǔn) 0.1mpg，車企就需要付 8.5美元乘以車型年份所售出車型數(shù)量的總額。如果超過標(biāo)準(zhǔn) 0.5mpg，罰款金額還要乘以 5。2010 年歐洲平均每輛車的二氧化碳排放為 140g/km；至 2020 年，排放標(biāo)準(zhǔn)為 95g/km，每超出 1g 每輛車罰款 5 歐元，2g 罰款 15 歐元，3g 罰款 25 歐元，4g 以及以上罰款 95 歐元；至 2025年，排放標(biāo)準(zhǔn)為 75g/km，每超出 1g 罰款 190 歐元。若按照 2010 年汽車排放量 140g/km 來算，到 2020 年每輛車的罰款最高可達(dá)到 4035 歐元；到 2025 年，每輛車的平均罰款最高可達(dá)到 12350歐元。這樣高昂的罰款措施，對(duì)于整車制造商來說，是難以接受的。因此，盡量減少車輛的平均排放是唯一的選擇。

    3、汽車行業(yè)新趨勢(shì)為輕量化帶來新的機(jī)遇

    1）降油耗：車重每減少 100kg，燃油車百公里油耗可減少 0.3-0.6L

    汽車整備質(zhì)量的大小對(duì)于汽車的油耗起著重要作用，汽車的質(zhì)量會(huì)影響汽車的滾動(dòng)阻力、坡度阻力和加速阻力，這些阻力都會(huì)影響油耗。對(duì)于傳統(tǒng)燃油汽車來說，約 75%的油耗與整車質(zhì)量有關(guān)，汽車整備質(zhì)量每減少 100kg，每百公里可節(jié)約 0.3-0.6L 燃油。若汽車整車質(zhì)量降低10%，燃油效率可提高 6%-8%；若滾動(dòng)阻力減少 10%，燃油效率可提高 3%；若車橋、變速器等機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率提高 10%，燃油效率可提高 7%。

某越野車增重200KG油耗上升0.53L

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    2）電動(dòng)化：車重每減少 100kg，電動(dòng)車?yán)m(xù)航提升 6%-11%

    純電動(dòng)汽車目前的續(xù)航能力不能滿足大多數(shù)人的需求，動(dòng)力電池的能量密度仍然遠(yuǎn)小于汽油。為緩解續(xù)航里程焦慮，提高用戶體驗(yàn)，可采取的措施有：增加電池組、提高電池容量和使用輕量化材料。

    對(duì)于新能源汽車，整車質(zhì)量每減少 100kg，續(xù)航里程可提高 6%-11%，日常損耗成本減少 20%。

某純電動(dòng)汽車減重150KG，續(xù)航里程增加12%

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    我國新能源汽車則從 2012 年的 2.8 萬輛增加至 2017 年 77.7 萬輛，復(fù)合增長率高達(dá) 112%。2020 年將達(dá)到 200 萬輛。由于新能源汽車對(duì)輕量化的需求更加迫切，所以中國新能源汽車市場(chǎng)快速增長將會(huì)快速拉動(dòng)汽車輕量化行業(yè)。

我國新能源汽車銷量爆發(fā)（萬輛）

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    3）高端化：國內(nèi)乘用車高端化趨勢(shì)明顯，可減輕輕量化帶來的價(jià)格焦慮

    對(duì)于高性能和安全性的追求使得高端車型在汽車輕量化方面不惜代價(jià)，比如豪華品牌捷豹已實(shí)現(xiàn)全鋁車身。因輕量化材料價(jià)格普遍高于普通鋼材，在中高端車型中應(yīng)用尤為普遍。自主品牌邁入中高端市場(chǎng)有望促使采取更加激進(jìn)的輕量化策略。汽車整備質(zhì)量每減少 100kg，0-100 km/h加速性能提升 8%-10%；制動(dòng)距離縮短 2-7m；采用高強(qiáng)度材料，在減輕車身重量的同時(shí)，還可提高車身強(qiáng)度，提升車輛的安全性，降低車輛重心，提升車輛穩(wěn)定性和操控性。高端車型車在拉動(dòng)汽車銷量中扮演著越來越重要的角色。廣證恒生對(duì) 2009 年至 2016 年國內(nèi)不同價(jià)位區(qū)間的乘用車銷量進(jìn)行了分析，2009 年售價(jià) 25 萬以下的車型增長速度最快，10 萬以下、10–15 萬、15–25 萬的增長率分別高達(dá) 71%、67%和 51%，遠(yuǎn)高于 25 萬以上車型的增長率。2009 全年的汽車銷量增速為 45.5%，此后呈現(xiàn)出波浪式的下滑，但 25 萬以上車型銷量的增速下滑較慢，到 2015 年以后，銷量增速與銷售價(jià)格的呈反相關(guān)趨勢(shì)明顯，2017 年，中國乘用車銷量達(dá)到 2472 萬輛，同比增長 1.7%。同期豪華品牌 230 萬輛，增速 13.7%。2017 年中國自主品牌中高端系列市場(chǎng)火爆，如廣汽傳祺 GS8 在 17 銷量達(dá)到 10.2 萬輛，長城 WEY VV5 與 WEY VV7 兩款車型 8 個(gè)月銷量達(dá) 8.6 萬輛，吉利領(lǐng)克 01 上市不到一月銷量突破 6000 輛。自主品牌成功邁入中高端乘用車領(lǐng)域，將成為我國汽車輕量化發(fā)展的利好因素。

    二、2020 年中國汽車輕量化材料市場(chǎng)空間將達(dá) 3807.5 億元

    2000 年我國乘用車全年銷售量僅有 208.6 萬輛，2000-2017 年間，中國汽車銷量增長 13.8倍，復(fù)合增長率達(dá)到 22.7%。我國汽車工業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)張，形成了規(guī)模巨大的汽車工業(yè)。2017年 1-7 月，汽車工業(yè)重點(diǎn)企業(yè)累計(jì)工業(yè)總產(chǎn)值 19301.19 億元，同比增長 12.36%；累計(jì)完成工業(yè)增加值 4360.43 億元，同比增長 8.49%。一輛汽車 50%左右的成本來源于制造環(huán)節(jié)，因此，汽車輕量化相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模巨大。2015 年全球汽車輕量化市場(chǎng)空間為 7172 億，預(yù)計(jì)到2020 年全球輕量化市場(chǎng)空間可達(dá) 12416.6 億，復(fù)合增長率高達(dá) 11.6%。目前轎車中 90%以上的材料為鋼材、鑄鐵、塑料、鋁、復(fù)合材料、陶瓷及玻璃，其中鋼材占自重比例達(dá) 55%-60%，是最主要的車身材料。2015 年我國單車用鋁量為 120kg，全球單車用鋁量為 150kg；中國單車用鎂量僅有 1.5kg，全球平均達(dá)到5kg，整體上來說，我國汽車輕量化程度較低，未來仍有較大的發(fā)展空間，指出近期優(yōu)先發(fā)展高強(qiáng)度鋼與鋁合金，中長期發(fā)展鎂合金及碳纖維復(fù)合材料的技術(shù)路線。隨著政策倒逼車企提高燃油經(jīng)濟(jì)性，我國汽車輕量化水平有望迅速提升。

    2017 年我國乘用車產(chǎn)量約 2472 萬輛，按照每年 4%的增長率估算，2020 年我國乘用車產(chǎn)量可達(dá) 2780 萬輛，乘用車的輕量化市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 3807.5 億元，2015-2020 年的復(fù)合增長率為25.9%。對(duì)于先進(jìn)高強(qiáng)度鋼，《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》中給出的規(guī)劃是至 2020 年，強(qiáng)度 600MPa 以上的 AHSS 鋼應(yīng)用達(dá)到 50%。屆時(shí)高強(qiáng)度鋼的單車用量約為 550kg。按照 9000 元/噸的單價(jià)，先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的市場(chǎng)空間將超過 917.4 億元。對(duì)于鋁合金和鎂合金，“路線圖”中給出的規(guī)劃是至 2020 年單車用量分別達(dá)到 190kg 和 15kg。按照鋁合金零汽車零部件 4 萬元/噸的市場(chǎng)價(jià)格計(jì)算，其市場(chǎng)空間將達(dá)到 2112 億元；鎂合金汽車零部件按 10 萬元/噸來計(jì)算，2020 年的市場(chǎng)空間達(dá)到 417 億元。目前碳纖維在寶馬 I 3 系列車型上得到了大規(guī)模的應(yīng)用，2016 奧迪 R8 Spyder 和 Coupe 車型的后壁均采用了碳纖維復(fù)合材料。碳纖維正在在高端車型上得到越來越廣泛的應(yīng)用。隨著我國碳纖維行業(yè)在自主研發(fā)方面的不斷突破，碳纖維的產(chǎn)量將會(huì)保持較快增長，預(yù)計(jì) 2020 年有望達(dá)到 3 萬噸，市場(chǎng)空間將超過 360 億元。

    1、高強(qiáng)度鋼與鋁、鎂合金中短期受益，碳纖維中長期發(fā)展受益

    1）鋁、鎂合金，碳纖維材料先天優(yōu)勢(shì)明顯，高強(qiáng)度鋼兼具成本和強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)

    作為傳統(tǒng)材料，普通鋼鐵材料在汽車上占有統(tǒng)治地位，但高強(qiáng)鋼、鋁、鎂合金，碳纖維等材料與普通鋼鐵材料相比具有天然的優(yōu)勢(shì)。高強(qiáng)鋼：在碰撞性能、制造成本方面較鋁、鎂合金具有明顯的優(yōu)勢(shì)，能夠在降低汽車整備質(zhì)量的基礎(chǔ)上不大幅度提高造車成本。目前我國 25 萬以下車型銷量占我國乘用車銷量的 70%以上，高強(qiáng)度鋼的市場(chǎng)需求極大。為了應(yīng)對(duì)汽車輕量化的趨勢(shì)，國際鋼鐵企業(yè)聯(lián)合投入了大量資金，開展了超輕質(zhì)鋼鐵車身（ULSAB），超輕質(zhì)鋼鐵覆蓋件（ULSAC）和超輕質(zhì)鋼鐵車身-先進(jìn)汽車概念（ULSAB-AVC）等多個(gè)項(xiàng)目，研發(fā)新型高強(qiáng)鋼和超高強(qiáng)鋼材料的汽車。鋁合金：兼具易成形、比強(qiáng)度高、耐腐蝕等優(yōu)勢(shì)，采用鋁合金制造的汽車零件，與傳統(tǒng)鋼鐵材料相比，可減重 30%-50%。與鎂合金、碳纖維等材料相比，鋁合金價(jià)格適中，約為 4 萬元/噸，工藝成熟，生產(chǎn)效率高比較容易適應(yīng)汽車結(jié)構(gòu)件對(duì)性能、價(jià)格、質(zhì)量穩(wěn)定性和供貨響應(yīng)速度等多重的要求，因此是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的輕量化材料。鎂合金：減重效果更加明顯，最高可達(dá) 70%，但鎂的化學(xué)性質(zhì)活潑，存在質(zhì)量不穩(wěn)定、價(jià)格昂貴且不耐腐蝕等不利因素，制約了其在汽車上的大規(guī)模應(yīng)用。但 2015 年我國單車用鎂量僅為1.5kg，歐洲單車用量已達(dá) 14kg，成長空間較大。碳纖維復(fù)合材料：密度低、強(qiáng)度高、耐腐蝕等優(yōu)秀特性，是未來汽車材料的主要發(fā)展方向。但是目前國內(nèi)車用碳纖維復(fù)合材料剛剛起步，還處于技術(shù)探索和積累階段，原材料成本高及加工效率低，依然阻礙著碳纖維復(fù)合材料的推廣應(yīng)用。隨著寶馬等公司碳纖維車身的規(guī)?；a(chǎn)，寶馬 I 3 累積銷量達(dá)十萬輛，單車碳纖維用量超過 200kg，碳纖維在汽車領(lǐng)域初步實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；瘧?yīng)用。但目前碳纖維仍主要應(yīng)用于航空航天、體育休閑等行業(yè)，隨著碳纖維制備工藝的進(jìn)步和規(guī)模效應(yīng)不斷凸顯，有望打破技術(shù)及成本壁壘，迎來行業(yè)拐點(diǎn)。
汽車輕量化，比如大規(guī)模使用鋁合金，還可以降低汽車在生產(chǎn)、使用以及回收全壽命期間總的能量消耗。

使用高強(qiáng)鋼、鋁合金汽車全生命周期能量消耗優(yōu)于基線值

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先進(jìn)高強(qiáng)度鋼、超高強(qiáng)度鋼和鋁在車身上用量將逐漸增多

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    2）高強(qiáng)度鋼應(yīng)用普及化，寶鋼占據(jù)國內(nèi) 50%市場(chǎng)空間

    根據(jù)強(qiáng)度分類，屈服強(qiáng)度在 210-550 MPa 和抗拉強(qiáng)度在 270-700 MPa 的鋼為高強(qiáng)度鋼（HSS），而屈服強(qiáng)度大于 550 MPa 和抗拉強(qiáng)度大于 700 MPa 的鋼為超高強(qiáng)鋼（UHSS）。如果根據(jù)冶金學(xué)特征進(jìn)行分類，分為普通高強(qiáng)度鋼（C-Mn 鋼、高強(qiáng)度 IF 鋼、BH 鋼、IS 鋼、HSLA 鋼）和先進(jìn)高強(qiáng)度鋼（DP、CP、TRIP、M、HF）。圍繞著汽車鋼強(qiáng)度高、易成形的發(fā)展趨勢(shì)，目前的汽車高強(qiáng)度鋼板可分為第一代、第二代、第三代。其中第三代高強(qiáng)鋼引起汽車及冶金企業(yè)的廣泛關(guān)注，它彌補(bǔ)了第一代汽車鋼強(qiáng)塑積較小和第二代汽車鋼工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高的不足，以強(qiáng)度高、吸能性強(qiáng)、塑性適中、冶金性能穩(wěn)定、成本適中為主要特點(diǎn)。目前國內(nèi)高強(qiáng)度鋼在車身上的使用量、高強(qiáng)度鋼的強(qiáng)度級(jí)別、使用技術(shù)水平、鍍層板的使用量，以及使用水平和車身設(shè)計(jì)水平等方面與國外還有較大差距。未來，普通鋼材在汽車上的應(yīng)用將逐漸減少，但高強(qiáng)度鋼的使用量將迅速提高。通過對(duì)在售熱銷車型車身高強(qiáng)度鋼的使用情況進(jìn)行整理，目前高強(qiáng)度鋼已經(jīng)成為主流的車身制造材料。同時(shí)在車身的關(guān)鍵部位，強(qiáng)度 1500MPa 以上的超高強(qiáng)度鋼得到了一定程度的應(yīng)用。

第三代高強(qiáng)度鋼性價(jià)比最高，是未來發(fā)展趨勢(shì)

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    鋼鋁混合車身也是未來的一種趨勢(shì)。從最新款的寶馬 3 系、5 系、奔馳 S 級(jí)、奧迪 A8、特斯拉 Model 3 上來看，它們的車身都是由多種材質(zhì)混合搭配組成，最有代表性的是奧迪 A8，拋棄了堅(jiān)持了二十余年的全鋁車身，車身鋼鐵含量從上一代的 8%變到了 40%，17%的車身結(jié)構(gòu)件使用熱成形鋼，車身結(jié)構(gòu)中所使用的高強(qiáng)度鋼材的比例已經(jīng)大大增加，再加上少量的鎂合金和碳纖維材料，使得鋁合金的比重只占到整個(gè)車身結(jié)構(gòu)的 58%。由于鋼鐵材料的進(jìn)步，目前超高強(qiáng)度鋼能夠達(dá)到 1500MPa 以上的屈服強(qiáng)度，更有利于提升車輛被動(dòng)安全性。由于高強(qiáng)鋼相對(duì)于傳統(tǒng)鋼材具有減重作用，同時(shí)具備明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，可同時(shí)滿足輕量化、安全性、造價(jià)低等條件。所以說，從輕量化角度來說，它是綜合考慮安全性、成本、減重效果之后，平衡出來的解決方案。

    3）我國鋁鎂合金增長將高于全球，行業(yè)競(jìng)爭力不斷提升

    目前我國鋁消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，建筑業(yè)是主要消費(fèi)領(lǐng)域，而汽車與交通運(yùn)輸業(yè)正成為重要的增長點(diǎn)之一。鋁合金是最先采用的輕量化材料，目前已成為汽車制造中用量僅次于鋼材和鑄鐵的材料，在汽車輕量化中占有重要地位。鋁合金的密度只有鋼鐵的 1/3，具有輕質(zhì)、可回收和易成形的特點(diǎn)。理論上鋁制汽車可以比鋼制汽車減輕重量達(dá) 30%-40%，其中鋁質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)可減重 30%，鋁散熱器比銅的輕 20%-40%，全鋁車身比鋼材減重 40%以上，汽車鋁輪轂可減重 30%。因此，鋁合金材料是汽車輕量化最理想的材料之一。大量使用鋁合金的汽車，平均每輛汽車可降低質(zhì)量 300kg （從 1400kg 降低到 1100kg）。鋁材碰撞時(shí)可吸收大量能量，可在輕量化的同時(shí)提高汽車的安全性。雖然鋁代鋼的成本目前仍然略高，但是鋁代鋼仍可以通過減輕車重所減少的油耗來幫助消費(fèi)者節(jié)約用車成本。在汽車輕量化材料中，鋁合金材料綜合性價(jià)比要高于鋼、鎂、塑料和復(fù)合材料，無論應(yīng)用技術(shù)還是運(yùn)行安全性及循環(huán)再生利用都具有比較優(yōu)勢(shì)，國內(nèi)外全鋁汽車的快速發(fā)展，就足以證明這一點(diǎn)。

北美輕型汽車單車用鋁量連續(xù)增長55年

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    目前鋁合金材料的應(yīng)用主要集中在車身、底盤、發(fā)動(dòng)機(jī)和車輪四個(gè)系統(tǒng)，涉及的零件包括：車身結(jié)構(gòu)件、車身覆蓋件、車門、底盤支架、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋、輪轂等。根據(jù)其結(jié)構(gòu)和加工工藝不同可以分為鋁鑄件和鋁板帶材、型材以及鋁鍛件。鋁合金如今已經(jīng)不僅僅是零部件級(jí)別對(duì)鋼鐵材料的替代，市場(chǎng)上已經(jīng)成功出現(xiàn)多款全鋁車身的車型。目前實(shí)現(xiàn)全鋁車身的車型最為知名的有：奧迪 A8、捷豹 XFL、福特 F-150、特斯拉 Model S 等。

    2015 年-2020 年間，北美輕型汽車上，鋁合金的平均單車使用量將從 397磅提高至 466 磅，年增長 4.2%。在汽車底盤轉(zhuǎn)向節(jié)、副車架、保險(xiǎn)杠、車身覆蓋件、減震塔（采用真空壓鑄）、其他車身真空壓鑄件以及其他車身結(jié)構(gòu)件等零件上，鋁合金用量將迅速提高。國內(nèi)壓鑄件產(chǎn)量以每年 10%左右的增速穩(wěn)定增長。

北美輕型汽車重要零件中的鋁合金用量（磅/車）

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    鎂合金作為輕金屬材料的新寵，是近年來研究的熱點(diǎn)。鎂合金的密度比鋁合金還要輕 33%，比鋼材輕 77%，是工業(yè)金屬結(jié)構(gòu)材料中最輕的材料。采用鎂合金可以在鋁合金實(shí)現(xiàn)的輕量化基礎(chǔ)上再進(jìn)一步減輕 15%-20%。鎂合金的比強(qiáng)度和比剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋁和鋼，而且鎂合金的剛度隨著厚度的增加而成比例增加。鎂合金具有良好的阻尼減振性能，對(duì)于汽車振動(dòng)的噪聲能極大地降低并吸收沖擊能量更強(qiáng)。同時(shí)鎂合金還具有良好的散熱性、抗電磁干擾性以及優(yōu)異的鑄造性能和加工性能，其回收再生利用性能也與鋁合金不相上下。目前鎂合金發(fā)展最快的北美，在三大汽車公司的某些車型上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了單車使用 20-40kg 鎂合金的水平。而歐洲和日本也在加快鎂合金在汽車零件上的應(yīng)用。到目前為止汽車上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了 60 多種零部件應(yīng)用鎂合金制造，成功應(yīng)用鎂合金零部件的車型有福特 Ranger、雪佛蘭Corvette、Jeep 1993、保時(shí)捷 911 等。

我國單車用鋁量元少于國外（KG）

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我國單車用鎂量遠(yuǎn)少于國外（KG）

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    中國汽車輕量化起步較晚，目前我國鋁合金、鎂合金在汽車上的單車使用量遠(yuǎn)小于歐美日等汽車大國，提升空間大。值得一提的是，以下兩個(gè)因素會(huì)也會(huì)推動(dòng)我國鋁、鎂合金汽車零部件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

    （1）我國新能源汽車銷量的突飛猛進(jìn)：我國對(duì)新能源車采取財(cái)政補(bǔ)貼政策，極大的推動(dòng)了

    新能源汽車銷量的增長，2020 年-2017 年我國新能源汽車銷量從 1.28 萬輛增長至 77.7 萬輛，復(fù)合增長率高達(dá) 112%，近三年復(fù)合增長率也達(dá)到了 43%。新能源汽車由于電池組重量過大，必須采用激進(jìn)的輕量化方案才能最大限度的提高續(xù)航。另外，一些國外品牌如特斯拉、奔馳等計(jì)劃來華投資建設(shè)新能源汽車工廠，國外品牌新能源汽車用鋁量較大，材料成本的驅(qū)使因素，將部分就近采購中國零部件。這對(duì)相關(guān)鋁、鎂加工企業(yè)來講，將是進(jìn)入外資新能源汽車供應(yīng)商體系的機(jī)會(huì)。

    （2）由于鋁合金成形與制造產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我國也涌現(xiàn)出一批優(yōu)秀的汽車鋁合金零部件

    供應(yīng)商，如中信戴卡、上海匯眾、成都凱斯曼等公司在低壓、差壓鑄造技術(shù)領(lǐng)先，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)一些汽車關(guān)鍵底盤結(jié)構(gòu)件的國產(chǎn)化替代。

    全國有 3000 多家壓鑄企業(yè)，產(chǎn)業(yè)集中度不高，主要分布在東北、長三角、珠三角、和我國中南部地區(qū)，形成了四大產(chǎn)業(yè)集群，又以珠三角和長三角實(shí)力最為強(qiáng)勁。國內(nèi)壓鑄行業(yè)企業(yè)眾多，大部分壓鑄企業(yè)主要從事競(jìng)爭激烈的日用五金、燈具、玩具等普通壓鑄件產(chǎn)品的生產(chǎn)，只有少數(shù)規(guī)模較大的壓鑄企業(yè)擁有較先進(jìn)的設(shè)備與技術(shù)，能夠符合汽車壓鑄零部件對(duì)壓鑄件質(zhì)量、精密度要求較高的產(chǎn)品。受益于行業(yè)的高速增長，在國家的支持下，經(jīng)過多年的發(fā)展，部分壓鑄企業(yè)具備了較強(qiáng)的技術(shù)積累與設(shè)備能力，如廣東鴻圖、鴻特精密、旭升股份、愛柯迪、文燦股份、重慶瑜江壓鑄等。已具備量產(chǎn)性能要求高的車身結(jié)構(gòu)件的實(shí)力，并成功進(jìn)入奔馳、寶馬、特斯等一線豪華品牌供應(yīng)商體系，躋身國際一線壓鑄企業(yè)行列。

2010-2018E我國壓鑄件產(chǎn)量以每年10%左右增速穩(wěn)定增長（萬噸）

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    碳纖維復(fù)合材料作為性能先進(jìn)的新材料，最早在航空、航天及軍工等高精尖科技行業(yè)開始應(yīng)用。碳纖維復(fù)合材料獲得汽車行業(yè)輕量化的青睞，來源于是由于其突出的物理特性：碳纖維復(fù)合材料密度小，比鋁輕 30%，比鋼輕 50%，抗拉強(qiáng)度卻是鋼的 7-9 倍。碳纖維替代鋼鐵結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)減重 40%-60%。同時(shí)，碳纖維復(fù)合材料還易于集成化，可減少零部件數(shù)量。吸收沖擊性能是金屬的 5 倍，可提高碰撞安全性和減振性能。其特殊的模壓和粘結(jié)工藝則可代替沖壓和焊接工序。隨著國內(nèi)碳纖維自給能力的提高，預(yù)計(jì)我國碳纖維的需求也將能得到較好的釋放。按照近年來我國碳纖維需求量年均增速，預(yù)測(cè)“十三五”期間我國碳纖維需求量將保持 14%左右的年均復(fù)合增速。

2009-2018全球碳纖維在汽車工業(yè)領(lǐng)域需求及預(yù)測(cè)（噸）

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    碳纖維未來的應(yīng)用將不僅僅局限于航空航天等尖端領(lǐng)域，而是大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用。但碳纖維昂貴的價(jià)格使其應(yīng)用范圍受到了極大的限制，國內(nèi) T300-T800 級(jí)別碳纖維成本 80-350 元/kg不等，遠(yuǎn)高于鋁合金，只有降低價(jià)格門檻才能擴(kuò)大碳纖維的應(yīng)用范圍。除了航空航天等傳統(tǒng)的碳纖維應(yīng)用領(lǐng)域，一般工業(yè)領(lǐng)域?qū)Φ统杀咎祭w維的需求越來越多，其中市場(chǎng)潛力最大的是汽車、能源等領(lǐng)域。碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈主要包括了原材料、原絲、碳纖維（包括石墨纖維）、碳纖維復(fù)合材料（包括預(yù)浸料等半成品）、碳纖維復(fù)合材料零件制備等環(huán)節(jié)。碳纖維相關(guān)生產(chǎn)裝備主要是兩方面，一方面是碳纖維原絲的生產(chǎn)裝備，另一方面是將碳纖維原絲壓制成復(fù)合材料以及最終部件的成形裝備。

PAN 基碳纖維生產(chǎn)流程

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    高端宇航級(jí)碳纖維絕大部分是小絲束的聚丙烯腈（PAN）基碳纖維。產(chǎn)品主要被東麗、東邦和三菱麗陽三家企業(yè)壟斷，但由于中國、土耳其和韓國等新興國家碳纖維產(chǎn)業(yè)的崛起，三家企業(yè)在小絲束碳纖維市場(chǎng)的份額已由前幾年的約 70%下降至 55%；工業(yè)級(jí)大絲束碳纖維主要有 Zoltek、SGL 和三菱麗陽三家生產(chǎn)商。美國、日本在生產(chǎn)設(shè)備以及高性能碳纖維制造領(lǐng)域仍具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，倚仗其技術(shù)優(yōu)勢(shì)和牢固的市場(chǎng)壟斷地位，從 2005 年開始，日本、美國等開始嚴(yán)格控制向中國出口碳纖維，給中國軍用復(fù)合材料的科研和生產(chǎn)造成了嚴(yán)重困擾。例如，2014 年我國碳纖維總需求約 15000 噸，占全球消費(fèi)量的 20%左右，但是，國內(nèi)產(chǎn)量約 3200 噸，進(jìn)口約 11700 噸。隨著中國的崛起，我國在碳纖維制造領(lǐng)域投入了巨大的人力物力。目前國產(chǎn)高性能碳纖維逐漸打破國外封鎖，T300 級(jí)和 T700 級(jí)碳纖維產(chǎn)品在軍用和民用多個(gè)領(lǐng)域初步實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；瘧?yīng)用。受益軍工需求，高端產(chǎn)能不斷放大，但低端產(chǎn)能結(jié)構(gòu)性過剩。產(chǎn)業(yè)鏈上下游，已有多家企業(yè)布局。碳纖維業(yè)務(wù)占公司主營 80%以上的吉林碳谷、光威復(fù)材和中簡科技三家公司已實(shí)現(xiàn)盈利。我國碳纖維制備過程中的一些通用裝備與工藝的匹配性、相應(yīng)專用裝備的設(shè)計(jì)和技術(shù)改造缺乏一些必要的基礎(chǔ)研究支撐，專用裝備的制造水平相對(duì)較低，引進(jìn)與仿制成為主流，使得碳纖維綜合指標(biāo)協(xié)調(diào)與可控性不高。目前，噴絲板、蒸汽牽伸機(jī)、卷繞退繞設(shè)備、高溫碳化爐和石墨化爐等部分裝備依然依賴進(jìn)口。國內(nèi)千噸級(jí)裝備設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行系統(tǒng)集成能力缺乏，使國產(chǎn)碳纖維成本問題未得到有效解決，影響碳纖維產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。中簡科技 2016 年軍品銷售收入占比未99.74%。公司規(guī)?；a(chǎn)的 ZT7 系列碳纖維性能高于日本東麗的 T700 級(jí)和 T300 系列碳纖維。通過自主研發(fā)，突破了由于國外碳纖維核心設(shè)備廠家對(duì)我國采取的技術(shù)封鎖，設(shè)備國產(chǎn)化率達(dá)到 98%。隨著生產(chǎn)技術(shù)日益成熟、新產(chǎn)品逐步的導(dǎo)入并放量，實(shí)現(xiàn)規(guī)模效應(yīng)、成本進(jìn)一步下降，有望在汽車上得到大規(guī)模的應(yīng)用。國內(nèi)車企在第三和第四階段油耗限值的壓力下，紛紛尋找解決方法。目前，電池組能量密度提升速度仍然不足以完全緩解里程焦慮問題，且價(jià)格短時(shí)間內(nèi)難以大幅度下降。碳纖維輕量化 在汽車上的應(yīng)用，是完全有可能的。許多汽車廠和零部件供應(yīng)商，包括上汽、長城、奇瑞、北汽、比亞迪等、CATL，都在積極開展碳纖維復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用研究，為將來的大批量生產(chǎn)積累技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。
中國汽車輕量化起步不足十年，借助新能源汽車崛起契機(jī)，對(duì)發(fā)達(dá)國家呈現(xiàn)趕超之勢(shì)。汽車輕量化已經(jīng)從分散化、高端化、單一化的時(shí)代走向集約化、普及化、多元化的 2.0 時(shí)代。輕量化的發(fā)展受到汽車電動(dòng)化、節(jié)能減排、性能提升等多重需求牽引，其中新能源汽車細(xì)分市場(chǎng)將有望率先取得突破。中國輕量化材料市場(chǎng)廣闊。一方面，對(duì)比國外發(fā)達(dá)國家，中國的輕量化技術(shù)起步晚，平均整車質(zhì)量更大，以國外的輕量化材料占比作為標(biāo)桿，中國發(fā)展的空間還很大；另一方面，受益于政策的驅(qū)動(dòng)，中國新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展將帶動(dòng)輕量化的需求，促使車企往輕量化方向前進(jìn)。由于汽車各個(gè)部位工作條件不同、形狀結(jié)構(gòu)不一，單一材料很難滿足所有需求。不同的零件有最優(yōu)化匹配的輕量化材料和工藝。對(duì)于有些零件，則有多種材料和工藝可選。從近期來看，高強(qiáng)鋼、鋁合金仍然是主流的輕量化材料。雖然鎂合金有價(jià)格高昂、耐腐蝕性差、成形性不好、不耐高溫等缺點(diǎn)，無法達(dá)到鋁合金和高強(qiáng)鋼的應(yīng)用規(guī)模，但其輕量化效果好，在車身上也有一定的應(yīng)用空間，且目前國內(nèi)汽車鎂化率過低，所以仍然存在較大的增長空間。碳纖維材料則是未來車身結(jié)構(gòu)件的主流材料，但由于其制備條件苛刻、工藝流程復(fù)雜、生產(chǎn)節(jié)奏慢、價(jià)格過于高昂等原因，在大規(guī)模制造汽車件上還存在諸多的難題，目前主要在高端車型上逐漸開始應(yīng)用。

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