1、鋁硅合金:工業硅重要下游之一
作為“硅能源”領域的上游原材料,工業硅在多晶硅、有機硅行業的應用被廣泛關注,但其實鋁硅合金對工業硅的需求同樣值得重視。本文將通過對未來不同牌號鋁硅合金的需求進行預測,結合各牌號鋁硅合金的單位耗硅量,從而測算未來幾年鋁硅合金領域的總耗硅量。工業硅的下游產品主要聚集于三大應用領域,分別是生產有機硅、制取高純度的晶體硅材料,以及配置硅鋁合金。其中,有機硅產品涵蓋了硅油、硅橡膠、硅樹脂、硅烷偶聯劑及氣象白炭黑,涉及到建筑材料、電子電器和日化紡織等常見領域;晶體硅產品主要包括太陽能電池片、芯片,主要用于光伏和半導體產業;而鋁硅合金產品是指添加了少量工業硅的鋁產品,最重要的用途是汽車制造業以及建筑業。據統計,22 年我國工業硅總消費約為 358 萬噸,其中有機硅仍為工業硅第一大消費領域,占比約為 31%;多晶硅占比由 21 年的 20%大幅提升至 29%,已基本與有機硅并駕齊驅;最后是鋁硅合金與出口,占比均在 18%左右,對總消費量亦具有一定影響。
鋁硅合金,是指以鋁為基添加一定量硅元素的合金, 一般含硅量為 11%,同時加入少量銅、鐵、鎳以提高強度,屬于鋁合金的一種。因此鋁硅合金既具有鋁的質量輕、導熱性能好的優點,又具備硅的強度硬度較高、耐蝕性能好的特質。除硅元素外,鋁合金還有其他的常見添加元素,比如銅、鎂、硅、錳、鋅等。在原鋁或者廢鋁的基礎上,合金化元素的加入能夠改善其組織和性能,使得自身具有更多純鋁以外的特性,從而滿足多種用途。
鋁硅合金屬于鋁合金的一種,是較為常見的鋁加工產品,在實際生活中應用廣泛。鋁的生產冶煉主要分為四個步驟:鋁礦石開采-氧化鋁制取-電解鋁冶煉-鋁加工生產。在氧化鋁制取過程中,原料主要用到由一水硬鋁石、一水軟鋁石或三水鋁石組成的鋁土礦,工藝主要是拜耳法或燒結法,其中使用拜耳法生產出的氧化鋁數量占到全球總產量的 95%以上。然后再以氧化鋁為原料,用冰晶石-氧化鋁融鹽電解法生產出原鋁,亦稱電解鋁。通過添加合金元素,將電解鋁加工成鑄造鋁合金或變形鋁合金,前者主要指通過鑄造工藝加工成的鑄造材,后者則包括通過擠壓工藝加工成的鋁型材,以及通過熱軋等工藝生產的鋁板帶箔,進一步應用在建筑、電力、家電、交通等終端領域中。
鋁硅合金屬于鋁合金中的一類,其終端消費領域與鋁合金多有重合,以地產、汽車、家電等領域為主。目前市場中針對鋁硅合金的分析較少,這里我們采用硅業分會對鋁合金整體的終端消費情況的統計結果,作為接下來對鋁硅合金分析的參考。對于鑄造鋁合金和變形鋁合金來說,兩者下游應用分布并不相同。在鑄造鋁合金下游應用中,最高的汽車占比在 63%左右,摩托車、電動車次之為 10%,接下來是機械制造、家用電器以及建筑五金等領域。變形鋁合金下游應用方面,建筑領域占比最高,約為42%,其次是電力電子、耐用消費品、包裝容器,分別占到 19%、17%和 8%。據了解,鋁硅合金在以上領域均有分布,但具體消費比重與鋁合金大類并不相同,還需要根據不同牌號鋁硅合金在不同領域的實際應用情況進行進一步分析。下面從鋁硅合金分類入手,對各牌號鋁硅合金對應的消費終端進行大致了解。
2、鋁硅合金分類:變形鋁合金與鑄造鋁合金
作為鋁合金的子集,鋁硅合金的分類方式與鋁合金較為相似,通常分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類,兩者在加工方式、精密度、應用領域等方面存在差異。從加工方式看,變形鋁合金是以各種壓力加工方法制成管、棒、線、型等半成品的鋁合金,因而具有強度較高、比強度高且易于塑性成型的特點;而鑄造鋁合金可用來直接澆鑄多種形狀的機械零件,因此具備具有低密度、 比強度高且抗蝕性和鑄造工藝性好的特點。前文提到的鑄造材屬于鑄造鋁合金,而鋁型材、鋁板帶箔則屬于變形鋁合金的范疇。此外,由于熔融澆注過程中鑄件會產生收縮縫,嚴重影響產品質量,因此要求鑄造鋁合金中含有足夠多的共晶型元素以增強流動性,對收縮縫進行填充。這里的共晶型元素主要是硅,所以鑄造鋁合金中的硅含量通常高于變形鋁合金。從產品精度看,鑄態下鋁合金難以達到高精度,而機加工決定了變形鋁合金能夠取得較高精度。用途上,鑄造鋁合金主要應用于汽車、機械行業,包括汽車的輪轂、氣缸蓋、活塞儀器殼體,以及各類儀器的殼體和增壓器泵體等零件;變形鋁合金用途則更為廣泛,其下游涵蓋了建筑、汽車、光伏等多個領域。
根據能否熱處理,變形鋁合金和鑄造鋁合金可分為可熱處理型鋁合金和非熱處理型鋁合金,進一步按照鋁合金中所含主要元素成分劃分為不同牌號。鋁合金的熱處理是指對鋁合金進行加熱、保溫、冷卻的操作,并控制各環節的溫度、速度及時長,改變合金的結構組織以提高其強度和硬度。而非熱處理型合金主要通過冷加工工藝來得以強化。在眾多牌號的鋁合金中,硅含量相對較高的鋁合金主要包括變形鋁合金中的4 系、6 系鋁合金以及鑄造鋁合金中的 Al-Si 系合金、Al-Cu-Si 系合金、Al-Cu-Mg-Si 系合金、Al-Mg-Si 系合金。 變形鋁合金中的 4 系合金以 Si 為主要合金成分,Si 含量在 4.5%-13.5%之間。由于4 系合金熔點較低、熔體流動性好、不易產生脆性,因此是較為理想的鋁合金焊料,常見的形態有焊條、焊絲、焊板等,用到的牌號主要為 4043,Si 含量在 4.5%-6.0%。另外,由于較為優秀的耐磨、耐高溫性能,部分含 Si 量較高的 4 系鋁合金也被用來制造活塞及耐熱零件,主要用到 4032 牌號合金,Si 含量在 11%-13.5%。
與 4 系鋁合金不同,6 系鋁合金以 Mg 和 Si 為主要合金元素,其中 Mg 含量約為0.35%- 1.20%,Si 含量約為 0.2%-1.7%。6 系鋁合金中 Mg、Si 總含量越高,合金的抗拉強度越高、伸長率越低,意味著力學性能越好。此外,選擇合適的 Mg/ Si 之比亦十分重要,兩者總含量固定時,增加 Si 含量會在提升強化效果的同時犧牲伸長率這一指標。6 系鋁合金的下游應用中,占比最大的是地產、交通、光伏領域,此外在航空、家電領域亦有大量分布。地產方面,6 系鋁合金主要用在門窗及幕墻,主要牌號為 6063,Si 含量在0.2%-0.6%。交通方面,6 系鋁合金的使用部位主要在汽車車身外板、汽車車架、鐵路車體,其中汽車車身外板、車架用 6061 牌號較多,Si 含量在 0.4%-0.8%,而鐵路車體主要用到 6005A,Si 含量在 0.5%-0.9%。光伏領域,組件邊框、分布式電站支架消耗大量的 6063 鋁合金。此外,電視邊框、手機邊框外殼、汽車車架、飛機骨架蒙皮還會用到6061 鋁合金。
鑄造鋁合金中,使用較為廣泛的是 Al-Si 系以及 Al-Cu-Si 系鑄造鋁合金,且其硅含量高于大多數變形鋁合金。Al-Si 系鑄造鋁合金的主要合金元素是 Si,Si 含量為 4%~22%。Al-Si 系合金的力學性能、物理性能、耐腐蝕性能、焊接性能都較為優秀,通常作為鑄造大型、薄壁、復雜和有氣密性要求零件的原材料。根據 Si 含量,Al-Si 系鑄造鋁合金可分為共晶鋁硅合金(Si 含量 10%-13%)、過共晶鋁硅合金(Si 含量 13%-21%)和亞共晶鋁硅合金(Si 含量 4.8%-10%),其中歸屬于亞共晶鋁硅合金的 ZL107 在汽車輪轂、氣缸體應用廣泛,而典型的共晶鋁硅合金之一 ZL102 在機械零件中使用較多。綜上,我們將鋁硅合金的主要消費領域錨定在建筑、汽車、光伏以及城市軌道交通領域,接下來對以上行業逐一進行討論。
3、需求側之一:建筑
3.1、門窗:門窗面積與鋁門窗市占率雙增,22-25 年門窗用硅 CAGR 約9.4%
在鋁硅合金的下游領域中,地產是最為關鍵的行業,主要應用在鋁合金門窗、玻璃幕墻、建筑模板以及龍骨吊頂這四個部位當中。建筑領域通常用到變形鋁合金,將其軋成鋁板、鋁箔、鋁帶等板材,或是擠壓成鋁棒、鋁管等鋁型材,最后經冷彎、切鋸、鉆孔、上色等工序加工而成。無論鋁合金型材或是板材,在建筑領域的應用均具有得天獨厚的優勢,一是鋁合金特有的質輕、高強的性質,導致其容重約為鋼材料的1/3,從而大幅減輕建筑物的重量,降低原材料運輸以及安裝成本;二是鋁合金型材及板材具有易加工性,可加工成多種形狀,因此能夠適應建筑中的各種連接工藝;三是鋁合金材料本身硬度高、拉伸強度高、耐腐蝕性好等一系列優勢所帶來的穩定性,在此基礎上選擇合適的加工方法以及表面處理方法,能夠有效鋁合金產品較高的使用壽命。在鋁合金具體牌號的選擇上,建筑用鋁合金主要使用 6063,這主要是由于 6063 鋁合金良好的塑性、適中的熱處理強度以及良好的焊接性能。
鋁合金門窗是典型門窗種類之一,2021 年我國鋁合金門窗市占率過半。門窗主要由門窗框、門窗扇、門窗梃以及門窗五金(鉸鏈、插銷、把手等)組成,而鋁合金門窗是指門窗框、門窗梃原料為鋁合金型材的門窗,鋁木復合門窗也包括在內。鋁合金門窗常見的分類方式有兩種:一是根據門窗開啟方式將其分為平開、對開、推拉、折疊、外翻門窗,二是根據門窗材質將其分為木門窗 、鋁合金門窗、鋼門窗、塑料門窗、塑鋼門窗等。在我國的門窗市場發展史上,塑鋼窗曾經憑借良好的耐腐蝕性、價格優勢以及政策支持,取代鋁合金門窗成為了主流產品,隨后由于塑鋼窗易黃變催化缺點的暴露以及政策支撐退坡,鋁合金重回市場占比首位,2021 年鋁合金門窗市占率超 50%。
鋁合金門窗在實際安裝及使用中有利有弊,一方面價格低廉且便于加工、安裝,另一方面導熱系數高導致房屋密封性差且不利于節能,但近年來興起的斷橋鋁合金門窗一定程度上克服了這一缺點。在最新出版的《鋁合金門窗》國家標準中,再次明確了門窗的各項性能,包括抗風壓性、水/氣密性、保溫隔熱性、耐火性等,并按照各性能指標將門窗分為普通型、隔聲型、保溫型以及隔熱型等,可見保溫性能對于門窗來講至關重要。然而鋁材天然的高導熱性并不利于門窗的保溫功能,其傳熱系數約為203W/(m 2·K),遠遠超過其它材料,比如鋼材、玻璃、松木等。這種情況下斷橋鋁合金門窗應運而生,通過將隔熱斷橋鋁型材與中空玻璃組合,從而減少一半左右的散熱量。其中隔熱斷橋鋁合金是指在鋁型材中間穿入隔熱條,將鋁型材斷開形成斷橋來阻止熱量的傳導。
2023-2025 年,鋁合金門窗仍占據市場主流,其中斷橋鋁門窗市占率或將明顯提升,從而帶來門窗單位面積用鋁量的整體提高。根據優居研究院統計數據,2021 年我國普通鋁合金門窗與斷橋鋁合金門窗合計市占率為 60%,其余的鋁包木門窗、塑料門窗各占20%。未來鋁合金門窗仍為市場主流,且將持續對耐久性與密閉性較差的塑料門窗進行替代,但鋁合金門窗內部細分領域發展趨勢存在分化。一方面,斷橋鋁門窗占比不斷提升,并在 2027 年前后實現對普通鋁合金的超車,預計 2025 年斷橋鋁門窗市占率將發展至 27%;另一方面,代表高端需求的鋁包木門窗使用率不斷提升,預計 2025 年鋁包木門窗市占率將升至 16%,考慮到鋁包木門窗價格較高且消費受眾有限,因此我們認為鋁木復合門窗市占率的上升相比斷橋鋁門窗更為緩慢。此外,普通鋁門窗、斷橋鋁門窗、鋁包木門窗的單位面積耗鋁量由于結構差異而有所不同。采用雙層型材結構的斷橋鋁門窗方面,根據《鋁合金門窗》中展示的斷橋鋁合金門窗原材料采購實例,將有無副窗的斷橋鋁門窗 C1、C2 用鋁量進行平均,總面積 259.2m 2,總用鋁量 3196.05kg (實際采購量相比表中所示最小采購量增加 5%),單位用鋁量約為 12.33kg/m 2;鋁包木門窗用鋁量可以參考森鷹窗業 2021 年數據,單位面積用鋁量約為 6.23kg/m 2,由于該結構采用鋁合金疊加木材,因此耗鋁量最低;普通鋁門窗用鋁量適中,在 8kg/m 2 左右。
門窗主要有工業建筑和民用建筑兩大類使用場景,前者主要指倉庫廠房,而后者則包括住宅、辦公樓和商業營業用房,不同類型建筑的窗地比有所不同。《建筑采光設計標準 2019》中曾按照窗地面積的比來進行采光值的估算,將采光值劃分為Ⅰ到Ⅴ級,在Ⅱ到Ⅴ級的情況中民用建筑采光值要求均略低于工業建筑。此外,《設計標準2019》還規定建筑臥室、起居室的側面采光分別不得小于Ⅳ級對應的 1/7,但這只是最低標準,根據門窗行業上市公司嘉寓股份數據,門窗面積通常占建筑面積的20%~25%。因此,我們假設工業建筑、民用建筑的采光值分別為 25%和 20%。
各類房屋竣工面積的增加會帶來門窗面積的增長,從而帶動門窗用鋁量的提升。2022 年國內竣工端受疫情影響較為嚴重,地產總竣工面積同比增速-14.98%,遠低于2021 年11.18%的同比增速。分月份來看,22 年 9-12 月地產竣工端邊際增速向好,單月新增竣工面積由 9 月份的 4017.83 萬平方米增至 12 月份的 30513.4 萬平方米,主要原因是保交樓政策的穩步推進。分板塊來看,住宅竣工端作為下半年保交樓的重點發力對象,9-12 月份出現明顯好轉,但全年來看表現依然不佳,住宅竣工面積同比增速錄得-14.35%;而商業營業用房、辦公樓受保交樓的促進影響相對較小,同時由于商業地產高庫存以及疫情影響,因此 2022 年國內商業地產竣工端修復有限,商業營業用房與辦公樓竣工面積同比增速分別錄得-22.0%、-22.63%。展望未來 1-3 年內的住宅市場,在保交付以及金融 16 條持續發力下,房企竣工意愿較強,預計住宅竣工面積轉增,同時銷售端改善、回款加速會傳導至開工端,或將對竣工端產生正向作用,2023 年住宅竣工面積增速或在 8%左右。而商業地產邏輯略有不同,近期竣工面積下滑關鍵取決于供給過剩的基本面情況,未來 1-3 年大宗存量項目供給增加、居民消費意愿和寫字樓租賃需求難以明顯反彈,預計 2023-2025 年商業地產竣工增速在 1%左右。經測算,預計 2025 年門窗對鋁硅合金消耗量約為 279.11 萬噸,工業硅消耗量約為 1.4 萬噸,22-25 年 CAGR 約為9.37%。
3.2、幕墻:地產復蘇驅動幕墻需求,22-25 年幕墻用硅 CAGR 約6.1%
建筑幕墻行業是建筑用鋁材的另一個重要應用領域,鋁硅合金主要用在玻璃幕墻的支承結構當中。建筑幕墻是指由面板和支承結構體系構成的、相對主體結構有一定位移能力且不承擔主體結構重量的建筑外圍護結構或裝飾性結構,其中支承結構通常為鋁合金或鋼材料。建筑幕墻面板種類多樣,可根據面層材料分為玻璃幕墻、金屬幕墻、石材幕墻、組合幕墻等。由于重量較大的金屬幕墻及石材幕墻通常采用鋼支承結構,因此鋁型材的使用部位主要包括玻璃幕墻中的支承結構和金屬幕墻中的鋁面板,其中支承結構用到 6063 鋁合金,鋁面板更多使用到 3 系及 5 系防銹鋁合金。因此,鋁硅合金在建筑幕墻中的使用集中在玻璃幕墻中的支承結構。其中玻璃幕墻由于在視覺上的統一感與美感得以廣泛使用,據中國幕墻網,2021 年玻璃幕墻市占率在 50%左右,未來幾年這一比例或將隨著我國商業建筑市場的發展繼續提升,但考慮到玻璃幕墻在成本、耗能方面的相對劣勢,我們認為 2022-2025 年玻璃幕墻市占率將以年均復合增長率不超過 6%的速度穩步增長。
根據根據支承結構的不同,玻璃幕墻可分為框支承玻璃幕墻、全玻璃幕墻和點支承玻璃幕墻,全玻璃幕墻與點支承玻璃幕墻的結構特征對支承材料的承重、穩定性能要求較高,大多采用鋼材料制作支承結構,因此框支承玻璃幕墻為鋁型材消耗的主要用途。在框支承玻璃幕墻當中,可進一步根據金屬框架顯露程度劃分為明框玻璃幕墻、隱框玻璃幕墻和半隱框玻璃幕墻,明框玻璃幕墻是指金屬框架的構件顯露于面板外表面,隱框玻璃幕墻和半隱框玻璃幕墻則是指金屬框架完全不顯露或是只有部分顯露的情況??蛑С胁A粔€可按照安裝方式分為構件式和單元式,前者是指在現場依次安裝立柱、橫梁和面板的框支承幕墻,后者是指由各種墻面板與支承框架在工廠制成完整的幕墻結構基本單位,直接安裝在主體結構上的建筑幕墻。相比之下,單元式幕墻具有施工現場安裝簡便、快速,工程施工周期較短的優點,但同時原材料用量、運輸成本較高,對單元式幕墻市占率的擴張形成一定制約。目前兩種類型幕墻均有較多中標項目,且市場上缺乏詳細的市占率數據,我們假設兩者各占 50%。根據國內幕墻上市企業金螳螂的招股說明書,構件式幕墻的單位用鋁量為 11.2kg/m 2,而單元式幕墻的單位用鋁量為 17.2kg/m 2。
作為新增幕墻面積的主要使用場景,商業營業用房和辦公樓新增竣工面積的提升將帶動新增幕墻面積的增長。在使用場合方面,建筑幕墻使用范圍包括商業營業用房、辦公樓以及住宅,其中商業建筑占到 65%以上,公共建筑占比約為 30%,住宅占比僅為個位數。未來各板塊發展有所分化,展望未來 1-3 年內的住宅市場,在保交付以及金融16 條持續發力下,2023 年住宅竣工面積增速或在 8%左右。而商業地產由于供給過剩的狀況,未來 1-3 年增幅相對有限,預計 2023-2025 年商業地產竣工增速在 1%左右。綜上,我們預計 2025 年國內新增幕墻面積約為 45686 萬平方米,22-25 年 CAGR 約為3.51%。 2025 年,預計我國幕墻領域對鋁硅合金消耗量約為 254.3 萬噸,工業硅消耗量約為1.27 萬噸,22-25 年均復合增長率在 6.1%左右。在幕墻安裝建筑種類不發生明顯改變的前提下,幕墻領域耗鋁量的增長主要來自兩部分:幕墻面積的增長與玻璃幕墻市占率的上升。未來需要密切關注國家在商業地產是否出臺相關政策刺激需求。
3.3、模板:綜合性能催生成長性,22-25 年建筑模板用硅 CAGR 約3.42%
建筑模板系統可分為鋁模系統、木模系統以及鋼模系統,其中發展勢頭最為迅猛的當屬鋁模系統。鋁模系統產品是應用于建筑施工中混凝土澆筑成形的臨時支護結構系統,由鋁合金模板、支撐件、加固件和輔件四大構件組成。鋁合金模板是鋁模系統中的重要組成部分,前者主要包括平面模板、角模板、鋁梁、支撐頭、樓梯模板等,實際使用中充當直接接觸混凝土的承力板,主要包括平面模板、角模板、鋁梁、支撐頭、樓梯模板等幾大類。根據《建筑施工用鋁合金模板與木模板的造價經濟性分析》,單位建筑面積約需 3.5 倍建筑模板面積。
在實際使用中,鋁合金模板相比木模板、鋼模板具有顯著優勢,但成本劣勢也相當明顯。據志特新材數據,2020 年我國木模板市占率在 60%左右,鋁合金模板占比增至30%,處于對木模板的替代階段。綜合來看,鋁合金模板在實際使用中的優勢較為明顯,相對木模板來說它強度更大、更易儲存、可多次循環使用,相比鋼模板來說則更輕、施工更為便捷。但也存在一定缺點,最明顯的就是成本高企所導致的價格劣勢,據中國模板腳手架模板協會統計,2021 年國內鋁合金模板平均銷售單價主體區間為900-1100 元/m 2,而木模板平均銷售單價遠低于此。鋁型材價格對鋁合金模板成本影響較大,據志特新材,公司鋁模系統的生產成本中鋁型材占比在 70%以上,其采購價格主要包括鋁錠價格和較為固定的加工費,而鋁錠的市場價格具有一定的波動性。
然而這一缺點可通過鋁合金模板的“以租代售”得以基本解決,疊加其自身實用性、國家產業政策支持,預計“以鋁代木”進程將持續推動鋁模板市占率進一步提升。鋁合金模板的最大可周轉次數在 300 次左右,循環使用可最大化發揮其價值,且其中約80%的模板為按照統一標準的規格尺寸制成的標準板,為鋁合金模板在不同項目間的循環流轉提供了客觀條件。有學術論文對木模板與租賃模式下的鋁合金模板使用成本進行對比分析,假設木模板單價為 10.17 元/m2,鋁合金模板租賃費為 18 元/m 2(參照志特新材披露數據),再加上使用過程中產生的清理費用、人工費用等各項支出,得出木模板的綜合單價約為 91.13 元/m 2,而租賃模式下鋁合金模板的綜合單價在71.83 元/m 2左右。說明采取租賃方式可以很好的解決自購模板周轉次數少的問題,有助于企業在保證施工質量的基礎上降低模板費用。近年來,國內主要幾個鋁模板上市公司的租賃業務收入規模均得以顯著提升,且租賃業務對毛利率的貢獻程度更為有力。此外,國家產業政策支持力度不容小覷,多項政策紛紛出臺以推廣鋁合金模板應用?;谏鲜鲈?,我們假設鋁合金模板市占率將以每年 2.5%的速度增長。
23-25 年國內新開工面積下滑,或將拖累鋁模消費。國內施工面積大體取決于去年年底的未竣工面積以及今年的新開工面積。2022 年國內施工面積與竣工面積分別為90.5 億平方米、8.6 億平方米,同比下降 7.2%、15%,新開工面積跌幅更是達到 39.4%,主要系銷售端表現較差、房企債務危機爆發,房企新開工、施工、竣工意愿及能力較弱,但后兩者表現相對好些。23 年 1-2 月,國內竣工面積同比上升 8%,明顯強于其他環節,顯示出房企資金陸續到位后著重發力保交樓。預測未來施工面積的關鍵在于房地產銷售,因為銷售端位于地產鏈條的最前端,其狀況決定著房企拿地、開工的信心和能力,而拿地也決定著新開工的上限,同時房企資金狀況對竣工端亦影響重大。未來地產銷售有望在供給側與需求側雙重發力下發生邊際改善,改善原因一方面是供給側推進的保優質房企、保交樓政策,另一方面是需求側實施的央行降息、放松限貸等措施,但考慮到支持資金落地偏慢、現有資金缺口較大、投機性需求萎縮以及居民債務壓力較大,實際改善幅度或較為有限。我們預計 23 年商品房銷售面積增速中樞在5%左右;24-25 年銷售面積增速或有一定邊際改善但不宜過分樂觀。增速邊際改善在于宏觀政策、地產政策將給予地產行業更多的支持,比如五年期 LPR 利率或將繼續下調以緩解居民負債壓力,以及一、二線城市限購政策有望進一步放開,但“房住不炒”大環境下商品房銷售向下趨勢仍將延續??⒐し矫妫诒=桓兑约敖鹑?16 條持續發力下,房企竣工意愿及能力有所提升,23 年住宅竣工面積增速或在 8%左右。新開工方面,預計 23 年新開工面積增速在-10%左右,主要是由于銷售回落導致拿地走弱以及保交樓帶來一定擠出效應;24-25 年新開工繼續受到銷售下滑拖累,且保交樓占用資金所產生的擠出效應依然存在,但考慮到供給、需求側雙重發力下銷售降幅有望收窄,因此 24-25 年新開工面積增速或將上漲至-9%、8%。施工面積方面,將受到新開工拖累而有所下滑,但保交樓推進下施工端表現要強于開工端,23 年增速在-4%左右,24-25 年增速或將在銷售端小幅轉好背景下有所上調。
22-25 年鋁合金模板總消費量將出現 GACR 為 3.42%的溫和增長,25 年建筑模板用鋁量將至 219 萬噸,對應工業硅消耗量約為 1.1 萬噸。根據志特新材招股說明書及SMM 數據,鋁模板展開面積與建筑面積之比約為 1:3,且每平方米鋁模板大約消耗 25kg 鋁型材。前文已經對 2023-2025 年度施工面積情況做出預測,鋁合金模板市占率方面我們假設將以每年 2.5%的速度增長。此外,根據上市公司公告信息,目前鋁合金模板所用鋁材主要為 6061 牌號型材,單位面積鋁合金模板用鋁量約為 250 噸/萬平方米。鋁模年度周轉次數為 120 次,每年存量鋁模中的非標準板都需要進行更換,非標準板在整塊鋁模中占比約為 20%。此外,鋁模報廢周期普遍為 5 年。
3.4、龍骨吊頂:集成吊頂滲透率穩增,22-25 年龍骨吊頂用硅 CAGR 約9.3%
吊頂龍骨,即日常生活中的天花板,主要由龍骨、吊桿和飾面材料組成。龍骨即為框架,由吊桿懸掛在上層樓板底下,飾面材料則與龍骨固定,主要起到安全和裝飾的作用。鋁型材在龍骨吊頂中的應用主要集中在飾面材料,部分龍骨和飾面材料采用鋁型材。具體來看,常見的龍骨材料有輕鋼、型材以及木條。早期木龍骨比較流行,但強度低、易燃易霉變等缺點影響其規模擴張。輕鋼龍骨則后來居上,它是由鍍鋅鋼板經剪裁、冷彎、滾軋、沖壓而制成的薄壁型鋼,其強度、耐火性以及耐潮濕性能遠超木龍骨,因此廣泛應用于公共場合、住宅廚衛部分。鋁龍骨性價比低于輕鋼龍骨,目前市占率很低。飾面材料方面,常見的有石膏板、鋁扣板等,一般來講家裝領域中衛生間及廚房區域基本都采用鋁扣板,主要是廚房油煙易導致石膏由白變黃、衛生間水汽易導致石膏吸水潮濕,而鋁扣板在上述方面均表現良好。此外,公裝領域以及家裝領域中除了廚衛外的其它部分之前均以石膏板為主。
近年來,集成吊頂的快速發展或將鋁扣板推向客廳、餐廳,甚至辦公樓、商場等場合。集成吊頂是將吊頂模塊與電器模塊,均制作成標準規格的可組合式模塊,然后安裝時集成在一起,其中大部分吊頂模塊采用 6061 型號鋁扣板,電器模塊則主要包括各種燈、排風扇、空調以及浴霸等。集合吊頂能夠有效合理排布各個電器安裝位置、美化協調頂部造型,且功能模塊拆分后電器的平均壽命將至少提升 3 倍。據奧維云網數據,2020 年我國集成吊頂行業總規模約為 280 億元,2021 年約為 300 億元,增速達7%以上。據觀研網,2021 年,我國集成吊頂行業基礎模塊產量約為 21.45 億片,功能模塊產量 1915.02 億片。未來,預計集成吊頂在家裝和工裝領域均有較大突破。家裝方面,當前廚衛吊頂已基本得到市場認可,并取得較高的市場占有率約為 50%,但客廳、臥室及走廊的集成吊頂滲透率整體不足 10%,預計未來伴隨集成吊頂從單一廚衛空間擴展至全屋定制吊頂空間,以集成吊頂為代表的家庭裝修集成化產品有望迎來新一輪快速發展期。我們假設家裝領域集成吊頂滲透率每年以 5%的速度增長。公裝方面,考慮到各大集成吊頂企業對新型產品的研發進展,以及國家對于全建筑行業集成材料應用的支持,未來公裝領域是集成吊頂行業的另一主力增長點,但其推廣速度或將低于家裝領域。我們假設家裝與公裝行業集成吊頂的滲透率以每年 1.5%的速度增長。
集成吊頂滲透率穩步提升背景下,龍骨吊頂用鋁增速十分可觀,預計 25 年龍骨吊頂用鋁量將至 296 萬噸,對應工業硅用量約 1.48 萬噸,22-25 年 CAGR 約為 9.26%。我們假設,集成吊頂的模塊規格一般都是 300*300 毫米,面積為 0.99 平方米,厚度為0.8 毫米,鋁的比重為 2700kg/m 2,則一片模塊的重量約為 1.6kg。
經匯總,可得未來幾年我國建筑行業對鋁型材消耗量將以年均 7.1%左右的速度增長,對應建筑型材對工業硅消耗增量增速亦較為可觀。2025 年我國建筑用鋁材或將達到1023 萬噸,假設 6 系鋁合金硅含量在 0.5%左右,則對應 2025 年工業硅消費量約為5.11 萬噸,較 2022 年增加 0.95 萬噸。由此可見雖然 22-25 年建筑用鋁仍將維持 7%以上的增速,但由于變形鋁合金含硅量較低,因此對工業硅消費的拉動作用十分有限。
4、需求側之二:汽車
汽車輕量化是指在滿足汽車安全性能的基礎上,通過對車體的減重來達到節能減排的目的。節約能源消耗一直是全世界普遍關注的問題,在影響汽車能耗的幾大因素(車身設計、技術、交通狀況等)中,無論是對于傳統燃油車還是新能源車,車重都是影響能源的關鍵因素。工信部數據顯示,汽車每減重 100 公斤,其行駛 100 公里就可節省0.4 升柴油或 0.6 千瓦時電力,而目前最具可行性與顯著效果的途徑就是實現鋁材對鋼材的替代。鋁材是較為理想的汽車材料,最為突出的優點就是低密度,據估算同等體積的鋁材重量大約只有鋼材的 1/3,此外鋁材的可塑性在較為成熟的加工技術下能夠得以充分發揮,生產出各種滿足實際需求的汽車部件,同時鋁的耐腐蝕性也大大強于鋼。在國務院印發的《中國制造 2025》中,明確提出要重點發展“節能與新能源汽車”,掌握汽車輕量化材料的工程化和產業化能力?!豆澞芘c新能源汽車技術路線圖 2.0》進一步明確了不同時期輕量化目標,該路線圖計劃 2025 年燃油乘用車和純電動乘用車分別較 2020 年分別減重 10%、15%。
由于車重差距較大,新能源車的減重需求相對于燃油車更為迫切。據國際鋁業協會數據,新能源車當中純電動車的整備重量比燃油車重 100-250kg,其中動力系統重量差距較大。純電動車沒有燃油車的發動機和變速箱結構,但多出的動力電池重量相對更大,燃油車中常見的 4 缸發動機和自動擋變速箱重量一般在 150-200kg、70-90kg,而新能源車電池包則重得多,比如特斯拉 Modol3 電池包重量約 478kg、大眾 ID3 電池包重量約 375kg、蔚來 ES8 電池包重量約 525kg。根據國際鋁業協會預測,2023-2030 年我國新能源車平均用鋁量均高于傳統燃油車,2030 年預計純電動車和燃油車的平均每車用鋁量為 283.5kg、222.8kg,CAGR 分別為 5.63%、4.87%。
汽車不同部位的重量與結構不同,因此潛在減重空間與用鋁需求大小存在差異,其中車身、底盤以及傳動系統或將成為汽車中用鋁最多的部位。從我國乘用車各子系統平均重量來看,車身(結構件+覆蓋件)占比最高,在 37.2%左右,其次是底盤以及傳動系統,分別占到約 23.8%、16.9%。因此車身減重至關重要,其中包括汽車骨架、“四門兩蓋”等部位用鋁量的提升。此外,底盤系統中的輪轂、發動機缸體缸蓋,以及傳動系統中的變速箱殼體等都有較大的潛在用鋁需求。汽車用鋁合金以鋁硅合金為主,常用牌號為 6063 和 A356。對于純電動車與燃油車來說,2025 年鋁合金重量分布亦有所不同。
汽車用鋁合金主要包括變形鋁合金和鑄造鋁合金,其中鑄造鋁合金占據主導地位,用量占比在 60%以上。其中鑄造鋁合金主要用于制造發動機缸體、缸蓋、離合器殼、保險杠、車輪等,而變形鋁合金主要用于車身,包括車身覆蓋件與結構件,目前市占率不高但未來有廣闊發展空間。我們從各型號鋁硅合金需求量及單位合金耗硅量來估計工業硅需求,因此根據加工類型分開預測較為直觀,主要分為型材、鍛壓件以及鑄造材。
4.1、鋁合金型材的應用
鋁合金型材在汽車中的應用部位廣泛,包括保險杠防撞梁、吸能盒、車門防撞梁、儀表盤支架、車身結構件、油管、導軌、熱交換器等截面一致且形狀復雜的構件,其中用到鋁硅合金的部位主要是前后防撞梁、儀表盤支架以及車身結構件,分別對以上三部分進行測算。 鋁合金防撞梁由防撞橫梁、吸能盒、安裝底板和拖鉤套筒組成,作用在于可以將碰撞時產生的巨大能量傳遞到能夠吸收碰撞能量的吸能部件,從而緩和外界對車身的沖擊,具體可分為前防撞梁及后防撞梁。相對鋼制防撞梁,鋁合金防撞梁兼具輕量化與安全性的優勢:一方面,在滿足相同碰撞和性能要求的條件下,鋁合金防撞梁比鋼防撞梁輕 35%~60%;另一方面,鋁能夠比鋼多吸收 50%~70%的碰撞能量。然而防撞梁并非百分百使用鋁合金,前防撞梁主要起到固定和連接的作用,因此大多使用鋁合金,而后防撞梁的目的是保護后保險杠的外觀完整性,所以仍以鋼材為主。在具體型號上,防撞梁各零件以 6 系鋁合金為主,僅有小部分防撞橫梁采用 7系擠壓鋁型材。
我國汽車輕量化的持續推進疊加中高端車型銷量占比提升,推動鋁合金防撞梁需求量穩步擴大。目前鋁合金前防撞梁較多使用在中高端車型中,并逐漸向低端車型推廣普及。2021 年,鋁合金防撞梁平均質量在 11 kg 左右,預計未來滲透率提升將帶動每車平均鋁防撞梁質量小幅上升。據國際鋁業協會數據,在防撞梁領域,2025 年新能源乘用車的滲透率約為 71%,平均每車用鋁約為 13.2kg;燃油車的輕量化進度相比之下則略為落后,2025 年的用鋁滲透率為 61%,平均每車用鋁約 12.1kg。 在國內宏觀經濟恢復的大背景下,國內汽車產銷量有望實現溫和增長,23 年國內汽車產銷增速約為 3%左右。今年政府工作報告將 23 年 GDP 目標設定為 5%,并配合以一系列穩增長、促消費政策,汽車消費活力有望進一步釋放。此外,需求釋放還得益于三點因素:一是疫情放開后居民出行意愿增加,以及低收入群體收入改善帶來消費能力提升;二是我國汽車出口發展勢頭良好,近年來憑借自身智能駕駛技術優勢、較高的性價比以及相對較弱的供應鏈沖擊,在海外市場中逐漸奪得一席之地,22 年中國汽車出口量 311 萬輛、僅次于日本的 350 萬輛,且出口量仍在擴張當中,23 年 1-2 月我國共出口 63 萬輛汽車,同比增長 52.9%;三是“缺芯”問題或將改善,據 AFS 數據,22 年我國汽車因“缺芯”減產約 18.6 萬輛,購車者因芯片不足而推遲交付的情況時有發生,而今年由于全球范圍內的復工復產、芯片的國產替代以及各車企提前對接芯片廠,“缺芯”問題或將改善。但汽車消費復蘇較為平穩,一是 23 年國內經濟發展追求以穩為主,二是 22 年末對 23 年部分需求提前透支,長遠來看還有人口出生率下降、結婚等級人數減少的趨勢,預計 24-25 年國內汽車產銷增速環比回落。
為擺脫石油依賴、實現產業彎道超車,國內新能源車滲透率 2025 年有望超預期出規劃的 20%滲透率。受國內雙碳政策對新能源車發展的長期支持基調影響和短期新能源車購置稅延期取消的消費利好,消費者購車積極性將持續提升。同時,新能源車電池技術迭代推動續航里程的持續提升(特斯拉新款 Roadster 續航力預計達 1000km)和充電樁基礎設施的全年覆蓋,使得新能源車在 性價比上逐漸優于傳統燃油車。不斷豐富的車型和智能前衛的設計理念也符合年輕一代消費者的消費需求。在國內汽車市場逐漸成熟,每年新增汽車銷量占汽車保有量比例趨于穩定的趨勢下,我們預估新能源車銷量在 2025 年達 937 萬輛,占汽車年度銷量的 38%。結合未來新能源乘用車以及傳統燃油車年度產量預估,可得出 2025 年汽車防撞梁總用鋁量約為 17.1 萬噸,其中新能源車8.8 萬噸,燃油車 8.3 萬噸。
儀表盤支架是鋁型材的另一重要應用,主要包括主管梁、側端支架、管柱固定支架總成以及下支腳等零件。儀表板支架的作用主要是固定儀表板及其附屬件,通常安裝在駕駛室前端,隱藏在儀表板下方。根據材質可以分為金屬及非金屬支架,其中金屬支架包括鋼制和鋁合金制。傳統支架以鋼制材料居多,但不利于輕量化設計,因此近年來鋁支架市占率逐漸上升。目前單件鋁合金儀表盤支架用鋁量 2kg 左右,國際鋁業協會估計鋁制儀表盤支架平均每車最大用量在 5kg 左右,其中新能源乘用車約為 4.8kg,傳統燃油車約為 5.6kg,預計 2030 年可基本達到。結合未來我國傳統燃油車及新能源乘用車產量,可得 2025 年汽車儀表盤支架總用鋁量約為 8.1 萬噸,其中新能源車 2.9 萬噸,燃油車 5.2 萬噸。
車身結構件在汽車總重量中占據相當比重,鋁制結構件的應用近年來得到眾多關注。車身結構件是指完成焊接但未涂裝、不包括四門兩蓋等運動件的車身,主要由前后縱梁、三對支柱和前后輪旋組成,亦稱白車身。車身結構件主要負責承載其他部件,同時滿足汽車的耐碰撞、耐久疲勞等性能。過去汽車結構件基本完全采用鋼材料,近年來鋁合金結構件開始興起,但成本原因導致其應用車型主要局限在部分高端汽車。通過大幅提高鋁合金在車身結構件中的使用比例,汽車廠商希望在保證車身剛度與碰撞安全性的基礎上,實現動力提升與能耗節約的兩大目標。近年來鋁合金車身結構件在部分燃油乘用車高端車型中得以應用,例如 2020 年雪佛蘭發售的高端跑車Corvette C8,其車身結構件以鋁板材和鋁型材為主,合計占比近 80%,鋼沖壓件用量極少。從具體重量看,該車型的車身結構件總重量(不含覆蓋件)約為 285.7kg,其中鋁合金用量約 228kg,其中以 6063 鋁合金為主。通過采用鋁型材增強嵌入式結構,將鋁鑄件插入鋁型材,大大增強了鋁型材的吸能效果,從而實現了 6063 鋁合金對鋼材的大量替代。
然而車身結構件中鋁合金含量過高亦會引發問題,最值得關注的是鋁合金強度不高所導致的安全性隱患。由于鋁合金強度與剛度弱于熱成型鋼,過高的鋁合金比例不利于車輛在碰撞事故中的安全性,因此汽車廠商面臨著鋁合金與熱成型鋼間的優化平衡。以最早推行全鋁車身的奧迪為例,歷代 A8 經歷了從全鋁車身向鋁鋼混合車身的轉變,在第一代 249kg 的白車身重量的基礎上,第二代減到 215kg,而后轉而開始提升熱成型鋼的比重,直至第四代升至 282kg。在第四代 A8 中,整體框架多采用鋁型材,個別關鍵部位使用鋁制鑄件進行連接以保證結構強度,在對強度要求更高的車廂部分則采用高強度合金鋼,此外車廂后部采用了碳纖維材料以更好達到減重目的。從各材料重量分布來看,鋁合金重量占 70%,熱成型鋼 20%,其他為鎂合金及高強鋼,廠商在鋁合金和熱成型鋼用量之間尋求到了較為合適的比例。 目前鋁合金在車身結構件領域的滲透率較低,據國際鋁業協會數據,2022 年新能源乘用車與燃油車車身結構件中的鋁合金滲透率均在 10%左右,這主要是由于全鋁車身或鋁材占比較高的鋁鋼混合車身應用仍局限在部分高端車型上,且未來幾年這一局限性或將繼續存在,因此預計 2021-2025 年國內汽車結構件用鋁量的年均復合增長率較低。2025 年新能源車、燃油車平均每車結構件用鋁量分別為 18.5kg、33.7kg,結合未來幾年國內新能源車、燃油車銷量,可得 2025 年對應總用鋁量約為 70 萬噸。
4.2、鋁合金鍛壓件的應用
鋁硅合金鍛壓件在汽車中的應用較為集中,主要以板材形式用于汽車覆蓋件。車身覆蓋件主要包括“四門兩蓋”、頂棚以及翼子板,其中“四門兩蓋”包含前后車門、引擎蓋、后備箱蓋。覆蓋板剛度性能與汽車密閉性、安全性、乘坐舒適性息息相關,因此其結構設計與選材十分重要。對于在外觀方面有一定要求的乘用車來說,覆蓋件結構主要采用內外板組合式,因此車身覆蓋件又可進一步分為內板、外板,其中內板主要使用 2 系和 5 系鋁合金,而外板通常使用 6 系鋁合金,常用 6061、6111。外板對于材料的成形性、烤漆硬化能力、應力腐蝕性能以及抗凹性能要求較高,以上要求缺一不可。從性能角度看,2 系、5 系和 6 系鋁合金的拉長率均較高,說明其成形性能良好,然而 2 系鋁合金的烤漆硬化能力較差、5 系鋁合金的表面質量問題嚴重,相比之下綜合性能較為優異的 6 系鋁合金在車身外板中得以廣泛應用。
在覆蓋件領域實現“以鋁代鋼”帶來的輕量化效果相當可觀,但車廠需要在輕量化與成本控制之間進行權衡取舍,因此滲透率大幅提升面臨瓶頸。一般情況下,采用鋁合金覆蓋件替代鋼覆蓋件將帶來 10%-15%的減重效果,但鋁材價格相比鋼材價格高的多,此外鋁板遭受沖擊變形后難以鈑金修復從而只能整塊換掉,因此鋁合金覆蓋件的原材料成本及修理成本增加不容忽視。在一定程度上,以上成本增量對鋁合金覆蓋件的滲透率形成限制,且滲透率在不同價位車型中的應用比例分化較大。從各大品牌開發鋁合金車身的情況看,全鋁合金覆蓋件主要集中在價格≥50 萬元以上的高端車型,近年來出現了逐漸向中低端車型擴張的趨勢,比如平均售價低于 10 萬元的奇瑞小螞蟻也采用了鋁合金車身結構件及覆蓋件。 預計 2023-2025 年鋁合金覆蓋件滲透率穩步提升,疊加該部件用鋁基數較大,因此鋁合金汽車板需求或將明顯放量。從國際鋁業協會估測的單車覆蓋件最大用鋁量來看,新能源乘用車約為 59.1kg,略低于燃油車的 68.2kg,可能是考慮到未來碳纖維或將在部分高端新能源車型中得以應用。分部位來看,車門用鋁潛力最大,占比超 50%,剩下依次為引擎蓋、頂棚和后備箱蓋、翼子板。未來隨著中高端車型占比提升以及技術進步帶來的成本下降,鋁合金覆蓋件平均單車用量將明顯增加,其中新能源車用量始終高于燃油車。2021 年,新能源乘用車平均每車覆蓋件用鋁量約為 13.3kg,2025 年約為23.3kg;燃油乘用車平均每車覆蓋件用鋁量約為 8.6kg,2025 年約為 14.2kg。結合未來我國汽車產量,可測算出 2025 年汽車覆蓋件總用鋁量約為 44 萬噸,其中新能源車、燃油車均為 22 萬噸左右。
4.3、鋁合金鑄造材的應用
汽車行業鑄造材主要應用在底盤系統中,包括副車架、轉向架、輪轂等多種零部件。底盤系統通??梢曌黩寗酉到y、轉向系統、制動系統、傳動系統和燃油系統的集合,作用是支承、安裝汽車發動機及其各部件。在汽車重量分布方面,底盤系統的重量占比僅次于車身,占到整車質量的 23.8%左右。此外,大部分底盤系統零件屬于簧下質量,其減重后效果為簧上零件的數倍,因此底盤減重的重要性不言而喻。目前底盤主要采用鋁合金材料進行減重,牌號上以鋁硅合金 A356、ADC12 為主。底盤系統的多個子系統均對其有所使用,比如(1)驅動系統中的輪轂、副車架和發動機缸體缸蓋;(2)轉向系統中的轉向節;(3)傳動系統中的離合器殼、變速箱殼。從牌號來看,發動機缸體缸蓋、離合器殼、變速箱殼主要用到 ADC12,其它零部件則通常使用A356。
鑄造鋁合金輪轂減重效果好、價格合理,當前已得到廣泛運用,未來滲透率提升空間相對有限。輪轂是輪胎內廓支撐輪胎的、中心裝在軸上的金屬部件,常用材料分為鋼和鋁,其中載重量較大的大貨車、大客車通常采用鋼輪轂,乘用車則一般使用鋁輪轂。鋁輪轂在重量及安全性方面具備優勢,平均每個鋁輪轂比鋼輪轂輕 2kg,從而帶來節省能耗、增大發動機壽命的效果,此外鋁合金散熱性更好,有利于防止輪胎溫度過高而發生爆胎的情況。目前鋁輪轂已經得到廣泛應用,2021 年鋁合金汽輪滲透率已達73.24%,預計 2025 年新能源乘用車、燃油乘用車滲透率均可達到 96%左右。據《汽車材料及輕量化趨勢》,平均每個鋁輪轂用鋁量 6.5kg,每車四個輪轂,主要采用鑄造鋁合金 A356。基于以上觀點,可測算出 2025 年我國汽車輪轂總用鋁量約為 62 萬噸,22- 25 年 CAGR 約為 14.8%。
底盤系統中,副車架、發動機缸體缸蓋、轉向節、離合器殼、變速箱殼均屬底盤系統中用鋁最多的部分。副車架是連接車橋、懸掛與“正車架”的結構,作用是阻隔振動和噪聲,所以通常在中高檔轎車和越野車中使用。其中,鋁合金副車架造價明顯高于高強度鋼,因此僅在部分高檔車型中應用,假設 2023 年鋁副車架滲透率在 28%左右,鋁合金副車架單個重量在 5kg 左右。發動機缸體缸蓋形狀通常較為復雜,材料上多采取鋁合金鑄材。鋁合金缸體缸蓋具有質輕、導熱性好的優點,有利于實現輕量化、提高發動機效率,鋁合金缸體缸蓋總重量約 20kg。轉向節是轉向橋中的零件之一,作用是傳遞并承受汽車前部載荷,帶動前輪繞主銷轉動從而使汽車轉向,因此轉向節對材料強度要求很高,近年來輕量化背景下鋁合金轉向節滲透率顯著提升,每個鋁合金轉向節可以降低約 2kg 左右的車重。一般情況下,單個鋁合金轉向節重約 2.5kg,每輛車通常使用兩個轉向節。近年來新生產的離合器殼、變速箱殼材料多選擇鋁合金,主要是因為鋁合金能夠有效消散汽車行駛過程中的熱量。對以上零部件分別測算,可得2025 年我國汽車底盤(除輪轂)總用鋁量約為 62 萬噸。
此外,汽車中仍有部分 A356 鋁鑄件得以使用,比如活塞、進氣歧管、水泵泵體等,種類多且單項用鋁量較小,此處列為鋁鑄件中的其他項目。雖然以上零件看起來不如車架、缸體缸蓋等關鍵,但此類零件質量的好壞對整個汽車的安全性影響重大。而且廠商可以通過規模經濟攤低生產成本,因此在汽車廠商中得以廣泛應用。加總后,發現這部分大概燃油車單車用量在 60.7kg 左右。2025 年,假設國內汽車總銷量為2488 萬輛,則此部分鋁鑄件消費量可達 151 萬噸。以上是對于傳統燃油車的假設,據國際鋁業協會數據,新能源車的電池包、電驅殼體、OBC 殼體較燃油車的發動機系統重25- 30kg,這里假設為 27.5kg,則新能源車電池包、電驅殼體、OBC 殼體用鋁量相對增加25.8 萬噸。
綜上,在汽車輕量化及汽車產銷變動的共同作用下,2022-2025 年國內乘用車用鋁量呈現波動趨勢。預計 2023 年乘用車用鋁需求有所回升,2024 年小幅回落后,2025 年或將達到近幾年來的峰值。2025 年,預計我國乘用車總用鋁量為 802.7 萬噸,對應用硅量為25.5 萬噸。這里仍設定 6 系鋁合金含硅量為 0.5%,A356 為 7.5%,ADC12 則由于原料中已有部分硅含量,實際添加比例在 5.5%左右。
4.4、非乘用車中的鋁材
除了上述在乘用車中的應用以外,鋁硅合金在卡車、公交車、特種車輛以及 2 輪/3 輪車中仍有大量使用??ㄜ嚪矫?,卡車的總重量主要受卡車類型的限制,因此其自身重量對最大承載量影響極大,車身較輕意味著可以裝載更多的貨物,從而獲得更多的利潤。當前,鋁主要用于卡車的變速箱外殼、油箱和熱交換器,鋁合金車身和拖車滲透率依然較低,未來發展潛力可期。單車用鋁量方面,預計將從 2022 年的 146.7kg/輛增長到 2025 年的 181.4kg/輛。隨著中國卡車運輸市場的成熟,對卡車的需求更有可能來自車隊的更換,因此我們假設 2023-2025 年國內卡車產量的 CAGR 將為 2%,22-25 年我國卡車產銷量將從 353 萬輛增長到 374 萬輛。客車方面,目前主要用于車輪、電池外殼,覆蓋件,未來最大發展空間仍在車身。近年來可以看到國內一線城市已出現全鋁車身的旅游巴士和城市公共巴士,這一趨勢將持續下去??蛙嚨膯挝挥娩X量方面,預計將從 2022 年的 138kgpv 增加到 2025 年的 163kgpv。客車市場需求量將繼續受到高鐵發展的影響,但由于旅游業的擴大和新能源客車的推廣,2023-2025 年年度客車新增產量將會先恢復到 2020 年的水平,而后以 1%的速度小幅增長。
5、需求側之三:光伏
鋁在光伏領域的應用主要集中在組件邊框以及支架,鋁漿消費占比極低。鋁在光伏領域的應用包括組件邊框、支架以及鋁漿,消耗量上以邊框、支架為主。鋁漿通常作為陽極漿料涂在電池片背面以提高電性能,實際消耗量較少,2021 年光伏電池鋁漿用量僅 2 萬噸左右,且隨著 N 型電池 TOPCon 和 HJT(不使用鋁漿)市占率越來越高,單位 GW 耗鋁漿量將繼續減少。組件邊框用于固定、密封太陽能電池組件,從而保護玻璃邊緣、加強組件密封性能與機械強度。支架的作用是擺放、安裝、固定光伏面板,當前國內鋁支架與鋼支架并存。組件鋁邊框與鋁支架通常采用 6063 牌號鋁合金。
在組件邊框領域,新增光伏裝機量高景氣疊加單瓦用鋁量微降,總用鋁量表現為穩步增長。邊框單瓦用鋁方面,據鑫鉑股份數據,2022 年組件邊框平均每吉瓦用鋁量為0.6 萬噸左右,預計 2023-2025 年國內組件功率持續優化,同時鋁價較高驅使企業減少組件鋁邊框厚度,因此 2023-2025 年組件邊框單瓦用鋁量或將小幅減少。鋁邊框滲透率方面,2022 年鋁合金邊框滲透率約為 95%,其余部分主要是鋼邊框。從鋁邊框和鋼邊框的性能來看,兩者均滿足組件邊框對于材料強度和穩定性的要求,然而鋼組件在防腐能力、運輸成本以及和玻璃形變的同步程度上處于劣勢,決定了鋁合金在組件邊框中不可替代的地位。近年來由于鋁價高企給組件廠成本帶來壓力,部分組件廠開始積極尋求用鋼邊框替代鋁邊框,但預計難以形成較大比例替代。因此我們預計 2023-2025 年滲透率基本穩定在 95%左右。
光伏支架方面,鋁合金支架基本用于分布式光伏場景中,未來需求有望受到分布式光伏新增裝機帶動。鋁支架相比鋼支架在重量上存在較大優勢,單位面積鋁支架重1.5k g 左右,鋼支架約為 3.5kg,而分布式光伏大多安裝在屋頂上,因此鋁支架毫無疑問更適合應用在分布式光伏。此外,在風沙、水中等腐蝕性較強的場景,支架均需采用鋁合金。從單位用鋁量看,2022 年光伏支架平均每吉瓦用鋁量為 0.35 萬噸左右,預計2023- 2025 年光伏支架單瓦用鋁量基本保持穩定。
全球對環保目標下的凈零排放已基本達成共識,疊加光伏項目經濟性逐漸顯露,各國積極探索發展可再生能源發電。近年來,世界各國紛紛做出實現碳減排的承諾,溫室氣體主要排放國大多制定了相應的可再生能源目標,可再生能源裝機量空間巨大。IRENA 基于 1.5℃的溫控目標,預測 2030 年全球可再生能源裝機可達 10.8TW。此外,據 WOODMac 數 據, 中 國、 印 度、 美 國等 國 家太 陽 能發 電 的平 準 化度電成本(LCOE)已低于最便宜的化石能源,未來還將進一步下降。各國政策的積極推動以及光伏發電自身的經濟性,導致近年來全球及中國光伏累計裝機量的穩步增長。2012- 2022 年,全球光伏累計裝機量從 104.3GW 上升至約 1,071.5GW,我國光伏累計裝機量更是從 6.7GW 上升到 387GW 左右,實現了超 56 倍的增長。此外,2022 年我國新增光伏裝機約 80GW,占全球新增裝機規模的 36%左右。這主要得益于我國豐富均勻的光能資源分布、完善發達的上下游以及國家政策的大力支持,在此期間我國發揮出了光伏發電的巨大潛力,累計裝機規模占比從不足 6.5%躍升至 36.12%。
未來全球及我國新增光伏裝機規模方面,考慮到上游硅料降價對下游裝機需求的刺激作用,預計在樂觀和保守兩種情況下,2025 年全球新增裝機規模分別為 416、456GW,國內新增裝機規模分別為 138、150GW。
基于每年新增裝機規模,我們對 2021-2025 年光伏組件邊框以及支架的總用鋁量進行了測算,預計 2025 年國內光伏組件邊框用鋁量約為 326.6 萬噸,終端光伏裝機樂觀及保守情況下國內光伏支架用鋁量約為 33 萬噸、30 萬噸。2021-2025 年光伏用鋁需求或將迎來快速釋放,光伏裝機樂觀及保守情況下 CAGR 將達到 24.8%、24.4%左右。
6、需求側之四:軌道交通
6.1、鋁合金在高速列車中的應用
鐵路方面,鋁硅合金廣泛用作動車車廂材料,已經基本完成了對不銹鋼材料的替代。業內專家指出,時速 300 公里以上的高速列車車體必須采用輕量化的鋁合金材料,350 公里以上的列車車廂除底盤外全部使用鋁型材。鋁合金車廂對不銹鋼車廂的取代基于幾點優勢:首先,鋁合金更有利于車身輕量化,與含銅耐磨鋼車體結構相比,不銹鋼車體的質量可降低 15%左右,鋁合金車體的質量可降低 35%以上。減重后可增加運輸量 10%,能夠對鋁合金高出的價格進行彌補;其次,新技術的開發應用大大改善了鋁合金的抗疲勞性和抗沖擊性,使其更適合作為車廂材料;此外,鋁合金有更好的耐腐蝕性。一個高鐵車廂使用的鋁合金大概有 10 噸左右,整個車身的重量要比全部使用鋼材減輕 30%-50%。
2023-2025 年,我國鐵路及高鐵新增營業里程將持續增長,從而拉動對相關鋁合金材料的需求。2018-2022 年,全國鐵路新增營業里程從 13.17 萬公里升至 15.5 萬公里,高鐵新增營業里程從 2.9 萬公里增至 4.2 萬公里,CAGR 分別為 4.2%、9.7%。根據《現代綜合交通運輸體系五年發展規劃》,預計 2025 年全國鐵路營業里程將達到 17 萬公里左右,其中高鐵(含城際鐵路)5 萬公里左右,鐵路基本覆蓋城區人口 20 萬以上城市,高鐵覆蓋 98%城區人口 50 萬以上城市?!缎聲r代交通強國鐵路先行規劃綱要》也規劃到2035 年我國高鐵運營里程要達到 7.0 萬公里左右。2019-2021 年,我國動車配備密度穩定在 71%-73%,考慮到 2011-2018 年配備密度均在 80%以上,屬于較為恰當的水平,因此預計 2022-2025 年配備密度將從 72%增至 73.5%左右,2030 年可達 76%。由此可得,2025 年我國動車保有量在 36500 輛左右,年度動車產量為 2440 輛。
目前動車組保有量中約有 90%的車體材料為鋁合金,在動車組新增產量基本全部車體都采用鋁合金,主要使用 5 系、6 系鋁合金。我國動車組分為“ 復興號”、“和諧號”兩大商業品牌,其中和諧號動車組簡稱 CRH 動車組,目前國內絕大多數動車組(CRH2、CRH3、CRH5、CRH6、CRH380A/B/C/D)車體都采用鋁合金材料,只有CRH1 型動車組(1A、1B、1E)采用了不銹鋼材料,而且最新出廠的新一代 CRH1A 也已經改換成鋁合金車體,復興號則基本全部使用鋁合金。對于一般動車組,除司機室鋁結構蒙皮型材采用 6008 外,其他部位都采用合金 6005A,即使是受力比較大的部位,如牽枕部位也采用合金 6005A。350 km/h 車體對于不同的受力部位選用的材料是不一樣的,對于受力大的牽枕部位,采用了屈強比和抗拉強度更高的 6082 鋁合金外,在車體板材主要采用 5083-H111,而 250km/h 車體板材主要采用 5754-H22 和 6082-T6。根據上海有色網數據,目前每輛高鐵大約用鋁量 13.8 噸,其中 85%為鋁型材,此外6 系鋁合金約占 60%,考慮到國內高鐵繼續提速激發對車身輕量化需求,鋁合金用量或將小幅增長。此外,在高強度、輕量化鋁合金車體的基礎上,“復興號”在車體局部結構件中使用了更輕、阻燃性更強的碳纖維復合材料,如果碳纖維復合材料能夠解決原材料價格和工藝成本高昂的問題,那么這種高性能先進復合材料的發展空間值得期待。
6.2、鋁合金在城軌交通中的應用
除高速鐵路外,鋁合金還在城市軌道交通系統中有所應用,其中以地鐵為主。城市軌道交通主要分為磁懸浮、地鐵、輕軌、有軌、單軌等,其中無論是從線路長度還是配備車輛數來看,地鐵都占據主要地位。據統計,2011-2021 年地鐵營運里程均占據城軌交通系統總營運里程的 80%以上,且 2011-2021 年地鐵配備車輛數均占據城軌交通系統總配備車輛的 90%以上。在《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和 2035 年遠景目標綱要》中,提出要在 2025 年實現新增城市軌道交通運營里程3000 公里,結合各省市新增城軌項目規劃,預計這一目標達成基本可行。因此預計 2025 年全國地鐵運營里程可達 9265 公里左右。2018-2021 年,全國地鐵車輛配備密度由5.11 輛/ 公里升至 5.81 輛/公里,預計未來幾年將回到 6 輛/公里左右,因此 2025 年地鐵車輛保有量約為 54571 輛,較上一年增加 2624 輛左右。
地鐵用鋁滲透率仍然較低,未來或將貢獻相對增量。地鐵對鋁合金的應用集中在車體材料上,主要采用大斷面中空擠壓鋁型材模塊化車體結構設計,輕量化驅動下對傳統不銹鋼車體形成一定替代。鋁合金在地鐵中的應用主要包括車體、車鉤及緩沖器、車門系統、轉向架、空氣制動、空調和通風等,其中以車體為主。相比不銹鋼車體,鋁合金車體的優勢主要在于低密度帶來的減重效果以及零件數量少、焊接工作量少帶來的制造工藝簡化。早在 2001 年,我國第一條地鐵車輛用大型合金型材生產線就已正式投產,之后我國鋁型材大廠紛紛開始探索,相關產品在地鐵系統中得以廣泛應用。據上海有色網數據,目前平均每輛(列)地鐵用鋁量約為 56 噸,預計隨著鋁合金車體滲透率的提升,平均每輛地鐵車廂用鋁量會呈現小幅增長,GACR 約為 3%左右。結合對年度地鐵新增車輛的預估,可得出 2025 年地鐵車廂對鋁硅合金需求量約為 11.1 萬噸,對應用硅量約為 0.06 萬噸。
7、總結:25 年鋁合金用硅量約為 72 萬噸,22-25 年 CAGR 約為3.47%
作為“硅能源”領域的上游原材料,工業硅在多晶硅、有機硅行業的應用被廣泛關注,但其實鋁硅合金對工業硅的需求同樣值得重視。鋁硅合金產品是指添加了少量工業硅的鋁產品,最重要的用途是汽車制造業以及建筑業。據統計,22 年我國工業硅總消費約為 358 萬噸,其中有機硅仍為工業硅第一大消費領域,占比約為 31%;多晶硅占比由 21 年的 20%大幅提升至 29%,已基本與有機硅并駕齊驅;最后是鋁硅合金與出口,占比均在 18%左右,對總消費量亦具有一定影響。 作為鋁合金的子集,鋁硅合金的分類方式與鋁合金較為相似,通常分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類,兩者在加工方式、精密度、應用領域等方面存在差異。變形鋁合金通常采取各種壓力加工方法來制成管、棒、線、型等半成品,而鑄造鋁合金主要是用來直接澆鑄多種形狀的機械零件,加工方式決定了變形鋁合金能夠取得更高的精度。用途方面,鑄造鋁合金主要應用于汽車、機械行業,包括汽車的輪轂、氣缸蓋、活塞儀器殼體,以及各類儀器的殼體和增壓器泵體等零件;變形鋁合金用途則更為廣泛,其下游涵蓋了建筑、汽車、光伏等多個領域。
在鋁硅合金的下游領域中,地產是最為關鍵的行業之一,主要應用在鋁合金門窗、玻璃幕墻、建筑模板以及龍骨吊頂這四個部位當中。建筑用鋁合金主要使用 6063,這主要是由于 6063 鋁合金良好的塑性、適中的熱處理強度以及良好的焊接性能。經加總測算,未來幾年我國建筑行業對鋁型材消耗量將出現 10%以上的增長,對應建筑型材對工業硅消耗增量增速亦較為可觀。2025 年,預計我國建筑型材用硅量約為 5.2 萬噸,22-25 年 CAGR 約為 6.5%。細分領域來看,幕墻、吊頂為最大消費領域,門窗、吊頂消費增速則較為可觀,CAGR 均在 9%以上。 汽車則是最為關鍵的行業之二,考慮到汽車用到大量含硅量高的鑄造鋁合金,因此汽車行業對于鋁硅合金耗硅量的影響更為關鍵。汽車用鋁主要是受到輕量化目標的驅動,汽車不同部位的潛在減重空間與用鋁需求大小存在差異。在乘用車中,鋁合金型材主要用于前后防撞梁、儀表盤支架以及車身結構件,鋁硅合金鍛壓件集中在汽車覆蓋件,鑄造材主要應用在底盤系統中,包括副車架、轉向架、輪轂等多種零部件,2025 年預計我國乘用車總用鋁量為 298 萬噸,對應用硅量為 24.3 萬噸,22-25 年CAGR 約為 4%。在非乘用車,也就是卡車、公交車、特種車輛以及 2 輪/3 輪車當中,鋁硅合金仍有大量使用,預測 2025 年非乘用車總用鋁量將達到 163 萬噸,對應用硅量12 萬噸,22-25 年 CAGR 約為 7.2%。其中,卡車、2/3 輪車體量更占優勢,而特種車當前用鋁部件的低滲透率將帶來廣泛增量空間。2025 年,我國汽車行業總用硅量約36.5 萬噸,22-25 年 CAGR 約為 3%。
鋁在光伏領域的應用包括組件邊框、支架以及鋁漿,消耗量上以邊框、支架為主。組件邊框用于固定、密封太陽能電池組件;光伏支架方面,鋁合金支架基本用于分布式光伏場景中,未來需求有望受到分布式光伏新增裝機帶動。預計 2025 年國內光伏組件邊框用鋁量約為 326.6 萬噸,樂觀及保守情況下國內光伏支架用鋁量約為 33 萬噸、30 萬噸。光伏裝機中性情況下,2025 年國內光伏行業用鋁量約為 358.2 萬噸,對應用硅量1.79 萬噸,22-25 年 CAGR 約為 24.4%。 鋁在軌道交通方面的應用主要集中在動車及地鐵領域,未來具有較好發展潛力。目前動車組動車組新增產量基本全部車體都采用鋁合金,意味著動車組用鋁滲透率已處于較高水平,未來增量空間主要來自動車車廂產銷量的增長,預計 2025 年我國動車總用鋁量約為 17.1 萬噸。相比之下地鐵用鋁滲透率仍然較低,未來或將貢獻更大增量,預計 2025 年地鐵車廂對鋁硅合金需求量約為 11.1 萬噸。2025 年,動車與地鐵領域的耗硅量合計在 0.14 萬噸左右,CAGR 約為 11.9%。
綜上,若考慮到鋁材加工過程中的損耗,并假設實際光伏裝機處于中性情況,則預計2023 年建筑、汽車、光伏以及軌道交通行業對鋁硅合金的總消費量在 1788 萬噸左右,結合不同類型鋁硅合金各自的耗硅量,可得 2023 年鋁硅合金對工業硅的消耗量約為67.7 萬噸。22-25 年,鋁硅合金下游消費領域變化各異,預計總體用硅量將以年均3.47%的增速穩步增長至 72 萬噸。23 年 1-2 月工業硅出口同比下滑 8%左右,且海外持續處于加息周期導致經濟景氣度未見起色,假設 23 年我國工業硅出口量下滑8%左右,疊加此前我們對于多晶硅耗硅量 143 萬噸、有機硅耗硅量 90 萬噸的預測,我們認為 23 年鋁硅合金仍占到工業硅消費總量的 18%左右。此外,多晶硅耗硅量占比或將由29%升至 37%、有機硅耗硅量占比由 31%降至 24%,鋁硅合金依然是工業硅第三大消費領域。