汽车轻量化路径及产业链市场研究

　　一、轻量化路径分析

　　汽车轻量化路径主要有三个：

　　（1）结构优化设计：使零部件薄壁化、中空化、小型化、复合化以及对车身零部件进行结构和工艺改进等。

　　（2）轻量化新材料：采用轻量化材料来降低零部件重量。

　　（3）轻量化工艺：利用轻量化材料成型制造工艺，达到减轻零部件重量的目的。

　　结构优化设计和轻量化成型制造工艺主要侧重于车辆前期设计和生产制造过程层面，若需进一步优化需大幅提升技术、工艺，在目前技术水平下提升空间不大；新材料应用是目前汽车轻量化的最主要途径，也是目前整车厂和汽车零部件厂商加大研发和推广力度的重要环节。

　　二、我国汽车轻量化目标

　　我国制定了汽车轻量化三步走计划，计划于2020年达到单车用铝量190kg、单车用镁量15kg，于2025年达到单车用铝量250kg、单车用镁量25kg，于2030年达到单车用铝量350kg、单车用镁量45kg。

　　三、轻量化材料

　　汽车轻量化目前使用的材料主要有：高强钢、铝合金、镁合金、以及碳纤维复材。

　　从减重性来看，高强度钢-铝合金-镁合金-碳纤维呈现减重效果递增的态势，从成本端来看，高强度钢-铝合金-镁合金-碳纤维呈现成本递增的态势。

　　铝合金性价比较高，且技术相对成熟，是现阶段绝大部分车企减重的优选材料。碳纤维材料拥有最理想的减重效果与综合性能，但造价过高，未来随着技术解禁，生产规模扩大，有望带来新一轮的投资机会。

　　碳钢正在被高强度钢所取代，这是比较成熟的技术。未来汽车轻量化材料里面，高强度钢、铝合金、镁合金与碳纤维都会根据自身的性价比在汽车上得到应用。

　　1、高强度钢

　　高强度钢是指冷轧340MPa、热轧490MPa以上的钢。钢的强度越高，减重效果越好。相对于传统的340MPa的材料,600MPa级的钢种在理论上的减重潜能大约为20%，800MPa的材料减重潜能会提高至30%以上。

　　1.1应用范围

　　目前高强钢主要应用在汽车安全件、底盘及车身等方面。

　　1.2产业链及供应商情况

　　高强度钢的产业链包括上游采掘冶炼-中游加工-下游应用三个环节。在行业供应商方面，掌握第三代高强度钢技术的宝钢股份、抚顺特钢等钢企巨头将占据市场先机。

　　1.3目前现状

　　高强度钢板的性能、成本等方面的综合因素，是中低端乘用车轻量化材料的首选。预计在未来3-5年内，车身高强度钢板的用量将达到65%-70%。

　　1.4未来发展趋势

　　预计到2020年全球汽车先进高强度钢需求量2839万吨，年均复合增长12%，对应市场规模4258亿元（先进高强度钢1.5万元/吨）。

　　2、铝合金

　　铝合金是仅次于钢材的汽车用金属材料，以加工形式分为压铸、挤压和压延三种形态，其中压铸件在汽车领域的用量占比最高，达到80%左右，挤压件和压延件在汽车上的应用占比各约10%左右。

　　2.1应用范围

　　压铸件主要用于发动机、车轮等部位，挤压件主要用于座架、行李架、门梁等，压延件主要用于生产车身用铝板等。

　　2.2产业链及供应商情况

　　车用铝合金的产业链是“铝土矿-氧化铝-电解铝-铝材-汽车及零部件”。

　　2.3目前现状

　　①中国乘用车单车用铝量距离发达国家仍有一定距离

　　我国2015年单车用铝量为115kg，全球单车用铝量为168kg，中国单车用铝量相对较低，未来有较大发展空间。预计到2020年，我国乘用车平均单车用铝量将达231kg，年平均复合增速达15%。

　　2.4未来发展趋势

　　①未来铝合金前盖用铝普及率最高，车门、后盖车顶提升较大

　　未来铝合金应用的快速增长主要集中在覆盖件、白车身等车身结构件上。全铝车身将从现在的4%提升至18%，年均复合增速16%以上。

　　②未来车用用铝量预计将持续增长

　　2015年我国汽车用铝量为312万吨，预计2020年我国汽车用铝量为510万吨，按照车用铝合金4万元/吨市场价计算，市场空间可达2500亿元。2016-2020年CAGR为12%，其中SUV和轻量化将是汽车用铝成长最快的领域。

　　3、镁合金

　　镁合金是目前商用的最轻的金属结构材料。采用镁合金可在使用铝合金的基础上再减轻15%-20%。目前镁合金制品的62%应用在汽车产业上，汽车产业中镁合金用量较多的国家和地区主要是北美、欧洲、日本。

　　3.1应用范围

　　现阶段镁合金在汽车上的应用主要集中于车身、发动机和内饰三大部分。

　　3.2产业链及供应商情况

　　镁合金与铝合金产业链相似，包括“白云石-粗镁-镁合金（铸材、型材、板材、棒材等）-汽车及零部件”。

　　3.3目前现状

　　①北美、欧洲、日本等地汽车用镁持续增长，我国成长空间大

　　目前北美地区单车用镁量已达到3.8kg，使用和研发中的镁合金零部件达100多种；日本单车用镁量高达9.3kg，越来越多的在汽车的变速杆、座椅架等部位采用镁合金材料；欧洲车用镁合金铸件的使用量以年均25%的速度增长，奔驰、通用、宝马的部分车型，镁合金用量已超过20kg。相比而言，我国2015年单车用镁量约为1.5kg。

　　3.4未来发展趋势

　　①未来车用用镁量预计将持续增长

　　预计2020年我国单车用镁量将达到10kg，平均复合增长率达46%。

　　②预计2020年汽车业对镁合金需求将超过40万吨

　　2016年国内轻量化达到2802万辆，同比增长13.7%。2017年中国汽车销量预测为2940万辆左右，汽车增速为5%。预计2020年国内单车用镁量目标为10kg，则预测到2020年汽车业对镁合金的需求量将达到33.1万吨。

　　4、碳纤维

　　碳纤维是有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的，一种含碳量在95%以上的高强度、高模量的新型纤维材料。

　　4.1应用范围

　　碳纤维复合材料（CFRP）在汽车中可应用于车身、底盘、车顶、车门、头盖、引擎盖、尾翼、压尾翼、中控台、装饰条、传动轴、板簧、构架、刹车片、内饰和外饰配件等系统。

　　4.2产业链及供应商情况

　　碳纤维产业链包括了原丝生产、碳纤维生产、CFRP加工生产和装备生产。

　　4.3目前现状

　　①碳纤维目前主要应用于风电叶片、航空航天领域

　　以2015年的数据来看，碳纤维的下游应用主要集中在风电叶片、航空航天、体育休闲和汽车等领域。

　　②国内碳纤维行业集中度低，产能低

　　中国目前的碳纤维供应商主要是中复神鹰、江苏恒神、威海拓展等。产能都在5000吨级别以下，没有形成行业集中度，缺乏与国外巨头竞争的优势。

　　4.4未来发展趋势

　　①碳纤维复材的总体需求量将不断上升

　　预计到2020年，碳纤维复材的需求量可以达到约20万吨的左右。

　　②未来车用碳纤维使用量将持续提升

　　2015年全球汽车用碳纤维产量约为1.3万吨，预计到2020年，全球汽车用碳纤维产量将达4万吨。

　　5、改性塑料

　　塑料种类繁多，根据各种塑料不同的使用特性，主要分为通用塑料、五大工程塑料和特种工程塑料。主要品种如下图所示：

　　改性塑料，是指在通用塑料和工程塑料的基础上，经过填充、共混、增强等方法加工改性，提高了阻燃性、强度、抗冲击性、韧性等方面的性能的塑料制品。

　　5.1应用范围

　　目前改性塑料主要应用在外装饰件、内装饰件、功能与结构件。

　　5.2产业链及供应商情况

　　改性塑料以初级形态树脂为原料，通过改善树脂在力学、流变、燃烧性、电、热、光、磁等某一方面或某几个方面性能的添加剂或其他树脂等为辅助材料。

　　5.3目前现状

　　①我国汽车改性塑料用量低于国际水平

　　与全球42%的改性塑料用于汽车行业相比，在我国仅为10%左右，预计未来几年汽车行业将成为工程塑料消费量增速最快的领域。

　　目前，我国中、高级轿车塑料用量约为100-130kg/辆，远低于汽车工业发达国家汽车塑料最高用量200-300kg/辆、占整车质量比重20%的技术水平。预计到2020年前后，国外汽车最大塑料用量将达到500kg/辆，占整车质量的比重将达到30%-40%。

　　②国内本土企业市占率远低于外资企业，且核心零部件塑料国产化程度低

　　目前国内拥有超过3000家改性塑料生产企业，多数年产量不足3000吨，规模以上企业(产能超过3000吨)只有70余家。从产能上看，国内企业占73%左右，国外或合资企业占比约为27%，但从市场占有率情况来看，国内企业市场占有率仅为30%，而国外企业市场占有率高达70%。

　　本土材料供应商的产品主要应用于保险杠、挡泥板、车轮罩等部件，在转向节、底盘悬挂等核心件的轻质化材料供应上。

　　5.4未来发展趋势

　　2016年我国汽车产量达到2811.90万辆，按照4%的年复合增长率保守计算，到2020年我国汽车年产量将达到3289.53万辆，我国汽车用改性塑料市场需求量已达到986.86万吨。2016-2020年复合增长率约22%。