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（报告出品方/作者：国联证券，贺朝晖、黄程保、唐嘉俊）

1汽车轻量化助力实现双碳目标

1.1政策端明确汽车节能减排目标

汽车行业节能减排对于实现双碳目标意义重大。为了维护生态环境并实现可持续性发展，我国于年提出了双碳目标，即年碳达峰与年碳中和。汽车行业的低碳发展，对于实现双碳目标会起到重要作用，因此节能减排成为了汽车行业的重要发展方向。油耗标准日趋严格。年由中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图（2.0版）》提出了中国汽车技术发展的总体目标，其中对各类车型都设立了相应的发展里程碑目标，如//年乘用车（含新能源）新车油耗将分别达到4.6L/km、3.2L/km、2.0L/km，传统能源乘用车新车平均油耗分别达到5.6L/km、4.8L/km、4L/km等要求。油耗标准趋严推动了汽车行业朝着节能减排的方向发展，因此降低油耗是车企的迫切需求。

续航里程决定车企积分获取及产品吸引力。年7月工信部公开征求对《关于修改乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法的决定（征求意见稿）》的意见。续航里程直接决定了纯电动乘用车能够获取的积分，而计算公式的修改减少了同一车型在-年能够获得的积分，进而影响新能源车企通过出售积分而获得的积分收入。另一方面，纯电动乘用车的发展也受到续航里程较短的制约，提升续航里程也将改善纯电动乘车对于消费者的吸引力。

1.2轻量化为汽车节能减排重要手段

汽车轻量化是节能减排最直接的方案。汽车轻量化是在保证汽车强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量。汽车的动力来自于发动机或电机，汽车的整备质量越大，克服滚动阻力、空气阻力所需要的动力也越大，因此要实现更低的油耗和更高的续航里程，降低汽车的整备质量是最直接的方案。汽车轻量化可显著降低油耗。在车辆动力性能保持一致的情况下，调整车辆的整备质量，在UDC循环工况下，整备质量每减少kg，百公里油耗下降0.44-0.58L；在EUDC循环工况下，整备质量每减少kg，百公里油耗下降0.28-0.42L；在NEDC循环工况下，整备质量每减少kg，百公里油耗下降0.37-0.43L。汽车轻量化对于车辆降低油耗的效果尤为显著，是汽车行业实现节能减排的关键技术路径。汽车轻量化可明显提升续航里程。对于电动轿车，A级车和C级车每降低kg整备质量，续航里程可分别增加12.3km和13km。若动力电池以外部件降重10kg，并将质量分给动力电池，动力电池能量密度按Wh/kg计，保持整车的整备质量不变，则A级车和C级车的续航里程将分别增加12.5km和9.3km。汽车轻量化对于电动车提升续航里程起到重要的作用。

整车轻量化系数成为衡量轻量化水平的重要参数。《节能与新能源汽车技术路线图（2.0版）》摒弃了以整车整备质量和轻质材料用量为衡量标准的传统做法，引入了整车轻量化系数、载质量利用系数、挂牵比等作为衡量整车轻量化水平的依据。国内汽车轻量化技术总体目标中，国内乘用车与客车的轻量化要求日趋严格。

整车轻量化系数越小，车辆轻量化水平越高。整车轻量化系数公式包含多个参数，以燃油车为例，M/V为车辆的名义密度、M/P为车辆的重要比功率、Q/A为脚印油耗，即在保证汽车综合性能指标的前提下，车辆的名义密度越小、脚印油耗越少、比功率越大，车辆就更加节能，整车的轻量化水平也就越高。

目前主流的轻量化方案为结构优化、材料替代以及工艺改进。在结构方面，通过拓扑优化、尺寸优化、形状优化与形貌优化来实现零部件的集成或优化零部件的布局，进而实现结构轻量化。在材料方面，通过使用轻量化材料，如铝合金、镁合金等材料来代替目前主流的低碳钢，在不影响安全性能的前提下降低车辆的整备质量。在工艺方面，通过一体化压铸工艺，即将多个独立的零部件进行集成后使用大型压铸机进行一次成型，减少零部件数量，降低车辆的整备质量。结构优化可分为拓扑优化、尺寸优化、形状优化和形貌优化。汽车的结构优化是在原有设计的基础上，使用CAE仿真软件对仿真对象的承载状态、工艺特性进行分析并进一步对原结构进行优化，常用的结构优化方法为拓扑优化、尺寸优化、形状优化和形貌优化。在实际的优化过程中，由于拓扑优化处于零部件概念设计阶段，因此一般先进行拓扑优化，得到优化后的拓扑结构后再进行其他的结构优化方案。

拓扑优化使车身结构同时满足性能与轻量化需求。拓扑优化可分为连续体拓扑优化和离散体拓扑优化，连续体拓扑优化是从总成的角度来找到有效载荷传递的最佳路径以及材料分布方式，从而提升总成件的整体性能，而离散体拓扑优化是从单个零部件的角度进行优化，如改变零部件的大小与位置。在车身的结构设计中，通过在给定的空间范围内不断使用拓扑优化进行迭代，车身结构可以既满足相应的性能需求，也可以减轻自身的质量。

尺寸优化寻求最佳尺寸组合。尺寸优化是以零部件的尺寸为变量，在零部件的厚度、截面积以及其他尺寸参数之间寻找最佳的尺寸组合。尺寸优化会在保证原有结构性能的前提下，对零部件的尺寸进行变更，从而最大程度地实现零部件的轻量化。

形状优化使用减重孔实现零部件轻量化。形状优化是改变模型的形状参数，如倒圆角半径、加强肋高度、减重孔形状，在保证刚度等性能满足要求的情况下，来优化零部件整体的性能。在实际的形状优化过程中，通过减重孔来降低零部件质量是常用的轻量化方法。拓扑优化在概念设计阶段给出的最佳的设计形状往往是不规则形状，因此形状优化还可以在拓扑优化的基础上将形状进行规则化处理，同时满足轻量化和易于制造的需求。

形貌优化在不显著增加质量的情况下改善结构刚度。形貌优化通常用于薄壁结构的优化处理，薄壁结构在面对外部压力时可能会产生不良噪音、振动甚至损坏。为了改善振动性能，形貌优化会在薄壁的局部结构加入加强筋或凹凸结构来增强结构刚度。在实际的结构优化过程中，多个优化目标往往会互相影响，因此形貌优化可以在不显著增加质量的情况下，保证其他优化目标满足要求。

2铝合金汽零率先受益于轻量化趋势

2.1铝合金材料降重经济性突出

使用轻量化材料可有效降低汽车行业碳排放。全球碳排放中有21%来自于汽车行业，其中用于负荷汽车自重的燃料约占13%，因此降低该部分使用的燃料可以为汽车行业减排提供较大的贡献。汽车各材料中钢铁的质量占比达到55%，通过轻量化材料来代替钢铁，可以减少车辆的整备质量，进而降低用于负荷汽车自重的燃料。

目前主流轻量化材料为高强度钢、铝合金、镁合金以及碳纤维复合材料。高强度钢广泛应用于客车的车身结构中，但存在减重效果不明显的缺点。铝合金材料具备低密度和高强度的特点，是目前最具发展优势的轻质合金材料。镁合金是目前工业应用中最轻的金属材料，密度仅为钢的2/9,铝合金的2/3，抗冲击性能较好的特点使其有助于改善汽车的NVH性能。碳纤维复合材料减重效果较其他金属合金更高，但由于碳纤维价格较高，成本压力导致其未能广泛应用。

轻量化材料中铝合金与镁合金具备性价比优势。从大众和奥迪等欧洲品牌轻量化技术路线来看，高强度钢减重效果并不明显，铝合金能在普通钢的基础上减重40%，镁合金能够减重49%，金属与碳纤维的复合材料能减重52%，仅使用碳纤维则能减重76%，碳纤维减重效果最为明显。考虑到目前碳纤维价格远高于铝合金和镁合金，铝合金和镁合金在轻量化材料中更具有性价比优势。

降低整备质量可变相降低动力电池成本。通过使用轻量化材料来代替钢材可以降低整车的整备质量，从而使得车辆的续驶里程得到增加；而在维持续航里程不变的前提下，电动车的带电量可以得到相应的降低，进而节约动力电池的采购成本。H1全球动力电池价格为.2元/kWh，动力电池成本的节约可部分抵减车企使用轻量化材料时带来的材料成本增加。

铝合金材料在轻量化浪潮中有望充分受益。经我们测算，通过将kg普通钢分别替换为铝合金和镁合金，材料成本将分别上升.43/.00元，而在续航里程不变的情况下可节约的动力电池成本分别为.86/.99元。综合考虑材料成本和电池成本，铝合金和镁合金的降重成本分别为35.14/40.30元/千克，铝合金材料的降重成本较低，有望将在汽车轻量化的趋势中充分受益。

材料差价决定铝合金渗透速度。在铝材和钢价的差价为36.02元/千克（普通钢年均价5.29元/千克、铝合金年均价41.31元/千克）且动力电池价格为.2元/kWh时，铝合金的降重成本为35.10元/千克，铝合金的降重成本主要取决于铝材与钢材的差价。经我们测算，若动力电池价格不变，差价小于11.95元/千克时，使用铝材较钢材更具备经济性。

2.2产业链进入加速扩张期

铝合金在车身上的应用领域较多。铝合金与钢铁相比，具有质量轻、耐腐蚀性好、易于加工等特点，在车身上具有较多的应用领域，目前已应用于汽车的发动机、电机、底盘系统、车轮、传动系统、热管理系统、车身结构件等部位。铝合金的加工工艺主要可分为铝压铸、铝挤压、铝轧制和铝锻造，根据不同工艺生产出的铝合金产品可用于车身上不同部位的零部件。

国内车企目前未大规模使用全铝车身，仍有较大发展空间。汽车行业中最早的全铝车身始于本田NSX，而首次实现全铝车身大规模量产的是奥迪ASF空间框架，该车身框架被应用于奥迪A8、TT、R8等车型上。国内自主品牌大规模使用铝材制造汽车较晚，部分新能源车企在全铝车身领域进展较快，蔚来ES8的白车身用铝量达到了96%。国内整车企业目前大多仍停留在铝机盖和铝防撞梁上，未来随着轻量化趋势的不断深入，铝合金在国内汽车行业有较大的发展空间。

电动车整备质量高于同级别燃油车，减重需求更为迫切。电动车与燃油车整备质量主要差异点在于发动机、传动系统、电池包和电机电控等零部件。电动车较燃油车省去了发动机、传动系统及其他的部件，但同时也增加了电池包和电机电控部件，以A级车为例，A级电动车电池包和电机电控带来的质量增加超过了发动机和动力总成节省的质量。

新能源汽车行业为车用铝合金带来增长新动能。目前全球新能源汽车行业呈现高速发展的态势，年全球新能源汽车销量.3万辆，同比增长.6%，-年CAGR为55.9%。由于同级别纯电车的平均整备质量均高于燃油车，纯电车使用轻量化材料的必要性得到了增强，纯电车用铝量较燃油车也得到了增加。新能源汽车行业的快速发展能够为铝合金材料在汽车行业提供新的增长空间。

轻量化趋势推动零部件用铝渗透率快速提升。受益于汽车行业轻量化趋势的不断深入，纯电动车与燃油车零部件的用铝量以及渗透率均有所提升。国际铝业协会曾发布数据，预测年和年纯电动车整体用铝渗透率将分别达到50%和56%，年和年燃油车整体用铝渗透率将分别达到36%和44%。分零部件来看，底盘与悬架、传统系统、车轮与制动器、车身封闭件的用铝渗透率提升较快。

部分主流车型已开始应用铝合金材料。在汽车轻量化的趋势下，近年来有越来越多的主流车型开始应用铝合金材料。在新能源轿车中，比亚迪汉、Model3、埃安AionS、小鹏P7已在底盘中部分应用铝合金材料；在新能源SUV中，ModelY、比亚迪唐、理想ONE、极氪也已应用铝合金材料，而蔚来ES6在副车架、控制臂、转向节部分已全部使用铝合金。铝合金在市场主流车型中的应用反映了轻量化是行业发展的确定性趋势。

轻量化领域重点企业加速融资扩大产能。年和年仅有少量轻量化领域重点企业进行融资，而年的融资扩产开始加速。//年轻量化领域重点企业的募集资金金额分别为38.47/47.98/.58亿元，/年募集金额同比增速分别为24.72%/.84%，零部件企业在轻量化领域的融资扩产是为了进行产能储备，从而满足未来汽车市场对于轻量化零部件的旺盛需求，汽车行业的轻量化趋势正在加速兑现。

主流新能源车企纷纷布局轻量化领域。针对渗透率仍待提升的动力总成、车身结构件和底盘，部分新能源车企已开始推进相应零部件的轻量化进程。特斯拉的电池托盘等部件采用铝合金材料，德国西格里碳素公司为蔚来研发碳纤维增强型塑料电池外壳，小鹏与理想采用了底盘铝合金车架产品，比亚迪采用了高强度钢作为车身结构件材料。车企在轻量化领域的布局有望助力国内乘用车用铝量的增长。

国内乘用车用铝量预计保持稳定增长。考虑到汽车轻量化的趋势不断深入，各类车型的单车用铝量预计将持续提升，经我们测算年和年国内乘用车市场的用铝量将分别达到.0万吨和.6万吨。中性情境下年乘用车铝合金市场空间有望达到.5亿元。-年铝合金的最高月平均价格为5.79万元/吨，假设按最高价的90%/70%/50%，即5.21/4.05/2.89万元/吨分别作为乐观/中性/悲观情景的铝价。在三种情境下年国内乘用车铝合金市场空间分别为.7/.4/.2亿元，年国内乘用车铝合金市场空间分别为.6/.5/.4亿元，在中性情境下年市场空间超过亿元，-年CAGR为14.0%，-年CAGR为11.2%。行业空间广阔。

3一体化压铸产业化加速落地

3.1一体化压铸助力轻量化降本增效

一体化压铸颠覆传统汽车制造工艺流程。传统的汽车制造工艺流程可分为冲压、焊接、涂装、总装四个步骤。随着汽车轻量化趋势的不断深入，能实现结构件轻量化的一体化压铸工艺应运而生。使用一体化压铸的汽车制造工艺流程中，下车身的前底板、前机舱、后底板可以使用一体化压铸工艺，原本需要先冲压成大量的小型车身结构件再进行焊接的步骤可以被简化为使用大型压铸机直接一步就压铸为大型车身结构件。

一体化压铸具备减重、增效、降本优势。一体化压铸工艺使用铝合金进行材料的压铸成型，从而帮助结构件实现减重。使用传统的冲压焊接工艺加工70个零部件需要两个小时，而使用一体化压铸工艺仅需80-90秒，生产效率显著提升。一体化压铸节省了传统工艺中模具、机器臂、传输线和各类夹具的生产成本，由于大型压铸机占地面积较小，又能节省工厂土地成本，并且使用一体化压铸工艺还能节省90%的工人数量，一体化压铸在生产成本、土地成本、人工成本方面实现了三重降本。

特斯拉首推一体化压铸工艺，行业迎来新机遇。一体化压铸工艺由特斯拉在年首次提出，采用传统工艺生产的Model3后车体有70个部件，而采用一体化压铸工艺生产的ModelY后车体仅有1-2个部件。一体化压铸工艺大幅简化传统制造流程，同时实现减重、增效和降本，在提升产品竞争力的同时也改善了企业的盈利能力。一体化压铸工艺已受到行业的高度

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