2020汽车轻量化行业研究报告

主要观点: 在节能减排政策与电动化加速的驱动下，汽车轻量化正在加速。本篇深度报告从电动化加速发展下的视角洞察产业，解析驱动因素、实现途径、应用领域等要素的变化与趋势，汽车轻量化主要通过采用轻量化材料搭配特定的轻量化工艺来实现，其中铝合金和热成型高强度钢为主流，底盘轻量化为新蓝海，铝电池盒为全新增量。本报告全方位剖析汽车轻量化产业，试图为产业发展趋势画像，并提供未来的投资主线。 ► 政策+电动化驱动汽车轻量化加速 汽车的轻量化是指在保持汽车的强度和安全性能不降低的前提下尽可能地降低汽车车身质量。1）节能减排政策推动：传统汽车整车重量每降低10%，油耗降低6%-8%。我国在2020年和2025年燃料消耗目标值分别为5L/100km和4L/100km，2019实际值为5.7L/100km，距离目标值仍有差距，政策要求下使得主机厂加速轻量化布局。2）电动化加速驱动：新能源汽车对轻量化需求更为迫切，纯电动汽车整车重量每降低10kg，续航里程可增加2.5km。IEA数据显示，2019年全球新能源汽车（BEV和PHEV,下同）渗透率为2.6%，其中中国为4.9%，预计2025年有望提升至16%/25%。对应销量表现，2019年全球新能源汽车销量210.2万辆，其中中国新能源汽车销量为106.0万辆，预计2025年有望提升至1400/600万辆。特斯拉和蔚来汽车轻量化引领行业，在材料、工艺和结构轻量化上形成自身独有技术优势，比亚迪、北汽新能源、吉利汽车等传统车企亦纷纷加码轻量化布局。因此，在节能减排压力和新能源汽车性能提升需求的双重推动下，汽车轻量化正在加速。国际铝业协会统计2019年燃油与新能源汽车单车用铝分别为128/143KG，预计2025年达179/226KG。 ► 材料轻量化大趋势铝合金和热成型高强度钢为主流 目前实现轻量化可以通过三种途径：1）轻量化材料，如使用结构更轻的高强度钢、铝合金、镁合金、碳纤维复合材料对传统普通钢结构进行代替；2）轻量化设计，如通过开发全新的汽车架构实现轻量化，甚至优化车身零部件数量、减少零部件尺寸等；3）轻量化工艺，如热成型、激光拼焊板等工艺。实务中轻量化主要通过采用轻量化材料搭配特定的轻量化工艺来实现减重效果。目前最主流的轻量化材料为高强度钢和铝合金材料，预计2020年高强度钢和铝合金将占据汽车轻量化市场的85%以上，其中铝合金占比近65%,随着镁和碳纤维等渗透率提升,预计2025年高强度钢和铝合金占比将降至75%，其中铝合金占比为60%。 ► 底盘轻量化新蓝海铝电池盒为全新增量 汽车轻量化主要有四个领域：车身轻量化、底盘轻量化、动力系统轻量化与内外饰件轻量化。从性价比来看，由于簧下质量（悬挂以下的控制臂、卡钳、轮毂等）减重性价比远高于簧上质量（悬挂以上的车身结构件等），有着“簧下1公斤，簧上10公斤”的说法。2019年国内高强度钢及铝合金底盘市场规模分别为139/138亿元，随着材料成本逐渐降低，工艺制造技术升级，预计2025年将分别提升至349/398亿元。其中2019年铝合金转向节、副车架、控制臂、制动钳渗透率分别为28%/10%/19%/6%，预计2025年渗透率有望达到60%/25%/40%/20%，对应规模为 78/196/104/21亿元。新能源汽车轻量化发展速度更快，2019年国内新能源汽车底盘轻量化市场规模为46亿元，随着新能源汽车销量增长叠加轻量化渗透率提升，预计2025年有望提升至320亿元，CAGR达38%，其中铝电池盒、副车架市场规模分别为180/75亿元，CAGR分别为31%/55%。 投资建议 在节能减排政策与电动化加速的驱动下，汽车轻量化正在加速，其中底盘轻量化为新蓝海，铝制电池盒、副车架、控制臂、转向节等渗透率不断提升，同时热成型车身件也开始大规模应用，国产替代加速进行，我们建议重点关注底盘轻量化集大成者、铝电池盒供应商、热成型车身件先发者及精密铝件隐形冠军。 风险提示 汽车行业销量不及预期；政策落地不及预期；产品拓展不及预期；车企布局不及预期等。 首席分析师：崔琰 SAC NO：S1120519080006联系电话：15800865715 政策+电动化驱动汽车轻量化加速 政策+电动化驱动，汽车轻量化加速。汽车的轻量化是指在保持汽车的强度和安全性能不降低的前提下尽可能地降低汽车车身质量。1）节能减排政策推动：传统汽车整车重量每降低10%，油耗降低6%-8%。我国在2020年燃料消耗目标值为5L/100km，2019实际值为5.7L/100km，距离目标值仍有差距，政策要求下使得主机厂逐渐接受轻量化带来的成本上涨，渗透率进一步提高。2）电动化加速驱动：新能源汽车对轻量化需求更为迫切，纯电动汽车整车重量每降低10kg，续航里程可增加2.5km。因此，在节能减排压力和新能源汽车性能提升需求的双重推动下，汽车轻量化正在加速。 产业助力，轻量化技术为汽车行业的重要发展方向。《中国制造2025》中在汽车发展的整体规划上强调了“轻量化仍然是重中之重”；2016年，中国汽车工程学会节能与新能源汽车技术路线图发布会中，指出汽车轻量化技术将成为汽车行业未来重点发展目标之一，其中要在2025年，力争整车质量平均减轻20%，汽车钢铁比例占汽车总重的30%，单车用铝合金达到250kg，单车用镁量达到25kg，碳纤维使用量占车辆比重的2%，对汽车轻量化提出了具体目标。 全球倡导节能减排轻量化势在必行 各国禁售时间逼近，轻量化刻不容缓。欧洲地区先行：欧盟委员会在《欧洲2020战略》中提出将以“创新”和“绿色”为导向，逐步形成建立在绿色低碳经济基础之上的产业竞争力；《2050年迈向具有竞争力的低碳经济路线图》中又提出要求2050年欧盟的碳排放量比1990年下降80%至95%。意大利罗马最早将在2024年禁售柴油车，随后荷兰、挪威将开始在2025年禁售燃油汽车。2019年3月海南省政府提出2030年“禁售燃油车”时间表，并在2020年6月获得官宣，打响我国禁售燃油车第一枪。未来随着全球环境保护标准要求的提升，我国各地区禁售时间陆续推进，汽车轻量化将成为节能减排的重要途径。 污染排放降速缓慢，汽车污染排放占比高。根据生态环境部门数据，2018年全国机动车四项污染物排放总量为4065.3万吨，中国产业调研网预测，2020年四项污染排放物总量3844.1万吨，较2018年同比减少5.4%，而2017年至2018年同比增速为-6.7%，相比之下污染排放量降低速度趋缓。2018年四项排放物中，汽油车在CO、HC排放占比最高，占比分别达87.5%/77%；柴油车在NOx排放占比达71.2%，几乎贡献PM所有的排放量，占比达99%以上。随着国家不断提高汽车排放标准，国 六、双积分政策落地实施，有利于倒逼汽车轻量化发展，实现降低排放要求。 燃油减耗目标高轻量化优势凸显 油耗减耗要求高，整车减重目标远。根据工信部最新政策《乘用车燃料消耗量限值》和《乘用车燃料消耗量评价方法及指标》要求：我国乘用车新车平均燃料消耗量水平在2025年下降至4 L/100km，对应二氧化碳排放约为95 g/km的国家总体节能目标。2019年我国乘用车百公里油耗为5.5L/100Km，同比减少3.7%。自2013年起6年百公里油耗同比年均降幅为4.4%，实现2020年目标值同比降幅需达到9.6%，实现2025年目标值同比年均降幅需达到5.3%，实现百公里油耗降低目标仍有一定距离。2019年汽车整备质量均值达1461Kg，同比增长0.3%，根据油耗降低标准，预计2020年、2025年需达到1355Kg/1155Kg，与汽车整备质量长期递增趋势有较大差异，在我国百公里油耗降低同时，汽车减重趋势缓慢，距离减重目标仍有较大差距。 考虑未来轻量化持续推进，汽车油耗及汽车整备减重将逐步达到预期。 各国目标齐降，中国降幅居前。2015-2020年间，中国油耗目标降幅达6.2%，均高于美国、欧盟及日本的2.2%/5.6%/3.6%；2015-2025年中国目标油耗降幅达42%，年均降幅为5.3%，仅略低于欧盟（目标降幅46，年均降幅6%）。随着全球陆续更新油耗降减标准，各国出台环境保护政策，同时我国汽车不断完善汽车排放限制标准，轻量化将作为百公里油耗降低的必然途径，开启汽车节能减排新进程。 汽车减重好处多，轻量化优势明显。汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%-8%，寿命增加50%，动能节省10%，刹车距离减少5%等。汽车质量减轻不仅降低了油耗，而且带来了了汽车驾驶安全性以及驾驶舒适性等其他方面的改善，随着消费者对汽车驾驶需求增加，轻量化带来的经济性、安全性、舒适性将更加迎合消费者需求，轻量化优势更加明显。 续航里程成难点轻量化助力前行 新能源汽车对轻量化的需求更为迫切： 由于智能网联化的配置要求，新能源汽车搭载三电系统和大量智能化设备，相对传统汽车增重比较大，国创中心研究认为，我国新能源汽车轻量化严重落后，对标国外同类产品，我国电动乘用车普遍偏重10%-30%，电动商用车普遍偏重10%-15%。 纯电动汽车整车重量每降低10kg，续航里程可增加2.5km。 轻量化技术的应用有利于减少制动距离，增加动能节省，亦有利于减轻噪音振动性。 由于消费者对于续航里程及充电时间的敏感，轻量化对于新能源汽车尤为重要，随着未来新能源汽车不断普及，充电设施陆续覆盖，节能环保需求提高，新能源汽车轻量化市场空间非常广阔。 质变撬动需求，新能源汽车渗透率有望迎来加速提升。新能源汽车产业正处于从政策驱动向供给端驱动转变的关键时刻：政策端国家补贴延长两年至2022年，同时2020版“双积分”政策落地明确最新积分要求，长效激励机制逐步完善；供给端爆款车型密集上市成为核心驱动力，类比智能手机发展史，爆款车型的出现将推动行业从导入期迈入成长期，从2.0时代迈入3.0时代。新能源汽车渗透率有望加速提升根据IEA数据，2019年全球新能源汽车（BEV和PHEV，下同）渗透率为2.6%，其中中国新能源汽车渗透率为4.9%，预计2025年有望提升至16%/25%。对应销量表现，2019年全球新能源汽车销量210.2万辆，其中中国新能源汽车销量为106.0万辆，预计2025年有望提升至1400/600万辆。 造车新势力引领传统车企跟进 特斯拉汽车轻量化布局 特斯拉引领新能源汽车轻量化。作为新能源汽车领域领军企业，特斯拉在新能源汽车的轻量化方面持续加码，拥有极为深厚的技术基础，在多方面对其旗下车型进行轻量化。 1）电池密度：特斯拉电池能量密度的提升赋予了Model 3更长的续航能力，且应用单个容量更大的2170电池还可降低电池数量的使用数量，从Model S的7000多节降低到Model 3的4416节，电池节数的下降使特斯拉质量进一步减重。 2）电池连接工艺:特斯拉电池模组里的电池连接方式比起传统的电阻焊有着质的改变，与Model S相比，Model 3上将正负极连接片从一整片铝片连接变成了布局在电池组两侧，将两面铝片结合成了单面铝片，减少铝片使用量，降低电池重量。 3）电池包结构：减少模组使用，相较于Model S车型（电池包分为16个小模组），Model 3长续航版的电池包则只有4个模组，更少的模组意味着更少的电池包内部隔断、电池组BMS、线束和散热管路接口；电池壳结构变迁，与Model S专门设置电池壳保护电池不同，Model 3的电池组安装位置基本覆盖了乘员舱，利用车身底部高强度钢结构同保护电池，电池包结构组件只用于承载电池包自身重量，相较Model S电池包减重125KG。 4）轻量化材料：目前铝合金和高强度钢仍然是轻量化材料的首选。车身支架上，特斯拉Model S采用了全铝合金车身有效的降低了车身重量，Model 3由于考虑到自身定位与成本控制更多采用了高强度钢。2019国产Model 3采用钢铝混合车身，铝材占比下降至21%，超高强钢占比上升至15%；在高压导线上，特斯拉使用高压铝导