2023年铝合金行业分析报告

2023年铝合金行业分析报告2023年5月目录TOC\o"1-4"\h\z\u一、铝合金结构件符合未来建筑发展趋势 41、铝合金结构件相对传统建筑材料优势明显 4（1）重量轻、比强度高 4（2）抗腐蚀性能好 5（3）具有良好的低温性能 5（4）安装、运输过程简便 5（5）易于挤压成型 5（6）可提升建筑物活荷载比 6（7）易于回收 62、铝合金建筑材料使用范围逐渐推广 6（1）铝合金网架和网壳结构 7（2）铝合金玻璃幕墙 8（3）铝合金桥梁 9（4）铝合金通信塔 103、建筑结构件属深加工产品，盈利能力较强 11二、石油钻杆进口替代前景看好 111、铝合金钻杆相比传统钢制钻杆性能优势显著 122、铝合金钻杆实际推广相对更为容易 13（1）铝合金钻杆在国外已得到成熟应用 13（2）其他新型钻杆在实际应用中均存在一定限制 14①超高强度钻杆 14②抗硫钻杆 15③钛合金钻杆 15④复合材料钻杆 163、国内油气资源西移与海上石油开采增加，带动铝合金石油钻杆需求量增加 16（1）国内油气资源西移与海上石油开采增加已成趋势 16（2）高难度油气井开采比例近年来逐渐提升 174、产品进口替代初期盈利能力较强 19（1）生产技术复杂，此前全部依赖国外进口 19（2）市场空间广阔，进口产品国产替代化初期盈利能力较强 19三、铝合金汽车零部件应用逐渐推广 201、轻量化已成为汽车行业发展趋势之一 202、铝合金材料在汽车零部件中应用比例逐渐提升 22（1）铝合金材料是实现汽车轻量化的重要替代材料之一 22（2）车用铝合金挤压材未来需求增长空间可期 23四、轨道交通用材受益国内交通行业快速发展 26一、铝合金结构件符合未来建筑发展趋势1、铝合金结构件相对传统建筑材料优势明显铝合金材料在建筑工程中应用已有超过百年的历史，以往多用在铝合金门窗外框、玻璃幕墙支撑体系以及铝合金的外包层等用途。欧美国家自上世纪50年代开始铝合金在建筑结构领域的应用，90年代以后逐渐得到推广应用。随着现代工程结构不断向轻质结构发展以及承受恶劣环境的需要，铝合金材料由于其重量轻、耐腐蚀、易于维护、施工方便等优点，除去传统的应用领域，其在建筑结构件领域的应用逐渐受到重视。与传统混凝土和钢材等传统建筑材料相比，铝合金结构具有明显优势。（1）重量轻、比强度高铝合金材料的密度为2.7g/cm3，大致为钢材的三分之一，而常用的6000系列铝合金材料的强度比一般常用的碳素钢强度还要高。如6061-T6型铝合金的屈服强度为245MPa，拉抗强度可达265MPa，已超过Q235钢的强度指标。高强度铝合金型材，如70XX-T6系列的屈服强度可达300MPa，甚至500MPa以上。因此，采用铝合金代替钢材或者混凝土可以大大减轻结构自重。由于上部结构较轻，不但减轻了施工强度，缩短施工周期而且对基础的要求降低，而且减少了下部结构的建造费用；（2）抗腐蚀性能好铝合金在大气的影响下，其表面能够自然的形成一层氧化层。这种氧化层可以在很大程度上防止铝合金材料的腐蚀，良好的耐腐蚀性可极大的减少建筑物的防腐和维护费用；在混凝土板和铝合金结构件起组合作用的情况下，由于铝合金材料的热膨胀系数（22×10-6）比钢筋混凝土大，所以在寒冷的环境下铝合金材料的收缩可以使混凝土中产生的微裂缝趋于封闭，使得水分和氯化物无法侵入，从而保护了钢筋；（3）具有良好的低温性能随着温度的降低，铝合金材料强度和延伸率反而有所增加且无低温脆性问题，因此可以用于制造寒冷地区的建筑结构；（4）安装、运输过程简便由于重量轻，铝合金构件或者整个结构大多可采用工厂预制、现场安装的方法，其预制、运输以及安装过程简单，时间短，费用较低，能够适应符合现代施工技术的工业化要求；（5）易于挤压成型铝合金材料表面具有特殊的光泽和质感，可以挤压成型，这是铝合金材料相对于钢材最主要的优点。挤压成型可以生产出热轧和焊接所不能得到的复杂截面型材，能够使构件的截面形式更加合理；（6）可提升建筑物活荷载比在既有建筑物的维修加固时，使用铝合金材料替代传统建筑材料，可以以较小的重量较大的承载力，提高建筑物承受活荷载的比例；（7）易于回收铝合金材料易于回收，再处理成本低，再利用率高，有利于环境保护，符合可持续发展要求。2、铝合金建筑材料使用范围逐渐推广铝合金材料由于其强度重量比高、断裂韧性好和疲劳强度高、耐腐蚀性好、可塑性和焊接性好，在机械、航空航天、造船、汽车制造、包装、军工等领域得到了广泛的应用。此前铝合金建筑型材多用在铝合金门窗外框等基础结构上，随着适用范围的推广，其逐渐应用到铝合金网壳结构、铝合金网架结构、玻璃幕墙铝合金支撑体系、通信塔、人行天桥等承重建筑结构件领域。从适用范围来看，铝合金结构件由于其自身轻量化、耐腐蚀等特点，在建筑结构跨度较大，地质环境相对恶劣的情况下优势更为明显。目前国内外比较成熟的应用领域包括，1）活荷载小于恒荷载的大跨度屋面系统；2）海洋气候和腐蚀环境下的建筑结构物；3）偏远山区和恶劣环境下的建筑结构物；4）各种用途的可拆装、可移动建筑物；5）建筑物的维护结构。在我国，铝合金网壳结构、铝合金网架结构、玻璃幕墙铝合金支撑体系、通信塔、人行天桥等已成为铝合金建筑结构件的主要应用领域。（1）铝合金网架和网壳结构网架结构是指由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连结而成的空间结构；网壳结构是指以杆件为基础，按一定的规律组成网格，并按壳体坐标进行布置的空间构架，它兼具杆系和壳体双重性质。这类建筑结构的主要优点是自重轻、施工速度快、建筑造型美观，适用于覆盖大跨度建筑结构。国际上，穹顶网壳的最大跨度单层可以达到131米，双层可以达到236.5米。近年来大型空间建筑的网架和网壳结构在实践中已得到大量应用，丰田博物馆、康涅狄格大学及夏威夷大学竞技场，贝尔经济中心，亚拉巴马国立大学直径80.77米圆盖，加利福尼亚州长滩盖云杉古柏的126.49米圆盖等。我国近几年在铝合金网架和网壳结构中的应用也在逐渐增加。1996年天津市平津战役纪念馆是我国首幢铝合金三角网格单层球面网壳结构，其底平面直径45.6米，建筑物高33.83米，最大球面直径48.945米，网壳重34.4吨，连同铝合金屋面板的总重为58.7吨。1997年建成的上海国际体操中心主馆，1999年建成的上海杂技馆，2018年建成长沙经济技术开发区招商服务中心等。（2）铝合金玻璃幕墙幕墙原材料主要为铝型材、玻璃、铝板材料，除了传统建筑材料所具备的一般建筑功能，其更具有节能和安全功能。建筑幕墙主要应用于城市高层建筑、大跨度建筑、异形建筑等建筑综合体。从具体分类来看，铝合金玻璃幕墙一般分为有框幕墙和隐框幕墙，其中隐框幕墙又分全隐、半隐两种，半隐又分竖隐横不隐和横隐竖不隐两种。随着近年来大型公共项目、商业项目和高档住宅的数量与体量不断增大，以及二三线城市化水平的提升，行业市场空间日趋扩大。产品的规格、品种也日益增加，档次不断提高。根据《中国建筑装饰行业“十四五”发展规划纲要》，建筑幕墙行业在2015年产值将达到4000亿元，年平均增长率在20%以上。我们认为随着行业的不断发展，铝合金幕墙行业呈现出三大特征：一是铝合金幕墙体积大、产品形成过程长，考虑到运输成本的因素，区域性优势逐渐加强；二是随着行业成熟度不断加大，中高端客户对铝合金边框型材加工企业规模的要求不断增大；三是客户对美观度的不断提升使得玻璃幕墙的技术逐渐进步，比如铝合金隐框玻璃幕墙正在得到客户的认可，这要求铝合金型材需要经过阳极氧化后再进行电泳涂漆，同时对其合金牌号（LD31/6063）、机械强度等都具有国家标准，产品质量较高、一致性较强的企业行业优势地位将更加明显。（3）铝合金桥梁随着桥梁结构设计理论与施工技术的不断进步，各种桥梁结构形式的最大跨度屡被刷新。但随着桥梁跨度的进一步增大，桥梁结构材料成为一个重要的制约因素。另一方面，采用钢筋混凝土、预应力混凝土与钢材等建造的桥梁也越来越暴露出一些问题，如混凝土盐化腐蚀、钢结构的锈蚀等耐久性问题也越来越严重。在这种背景下，强度更高、重量更轻、耐久性更好的材料用以替代传统材料成为桥梁结构成为行业发展的重点，铝合金材料在今后的城市人行天桥建设中将具有广泛的应用前景。国际上第一次采用铝合金结构的桥梁于1956年，在加拿大的Segena河上建造了总长152.5米的拱形公路桥。双曲拱跨度为88.5米，高度为14.1米，整个结构采用Al-Cu-Mg铝合金构成，重量181吨，相较同样结构钢制桥梁质量减轻254吨。建设周期仅仅用时三个半月。我国第一次采用铝合金桥梁结构建于2015年，位于杭州市核心区的庆春中河人行天桥。受中河高家梁底标高的控制以及桥下通行电车的需要，使得该处采用传统钢箱梁方案难以实施。采用铝合金结构后，其重量降低至同体积钢材的34%，行人通行高度达到2.5米-3.2米，桥下机动车通行高度达到4.8米-5.3米。（4）铝合金通信塔目前国内用于通讯或电力领域的塔架以钢结构为主，随着人们对通信塔架轻盈、美观要求的增强，以及腐蚀性强的海洋地区或重污染区域通信塔架构件的增多，铝合金材料需求量不断增加。在国外铝合金塔架结构已有一定应用，主要适用于通信、军事领域，以及监控、无线数据传输等业务。国内近年来也有少量铝合金塔架建成使用，其中最具代表性的是建立在福州的一个铝合金微波塔，建造在42米高的科研监测楼楼顶。由于铝合金在抗腐蚀性方面远远优于钢材，同时大量实验资料也表明，与镀锌板相比，其在耐腐蚀、耐磨、耐热性等方面优势明显。未来随着通信覆盖面积的不断扩大，基站范围逐渐向海岸、海岛、化工厂、化肥厂等污染严重、腐蚀性强的区域拓展，铝合金通信塔应用经济性将得到明显提升。3、建筑结构件属深加工产品，盈利能力较强2021年公司与中建钢构江苏有限公司签订了铝格栅型材制作合同，为其承揽的重庆国际博览中心提供深加工铝型材。产品为铝合金建筑构件，包括工字铝件、节点板（铝圆盘、角铝）、工字铝套管、铝合金结构件及辅助件，均为深加工产品，加工费相对较高。其中工字铝综合单价33000元/吨，矩形柱综合单价38000元/吨，经估算加工费可达到16000-21000元/吨以上，相对普通建筑型材4000-9000元/吨的加工费具备明显优势。我们认为铝合金承重结构件在体育、场馆等大跨度标致性建筑中应用前景广阔。中长期来看，国内结构建筑应用占比仍然明显低于国外发达国家，上升空间广阔；短期来看，受益于消费升级带来场馆、歌剧院等公共设施建设需求的上升，铝合金结构件行业需求总量增速依然看好二、石油钻杆进口替代前景看好随着石油和天然气工业及地质勘探业的急剧发展，对钻井和开采业提出了越来越高的技术要求。不仅是钻探数量的增加，而且由于地壳浅表资源和能源的“枯竭”，普查和钻探的深度成倍增加，这使得钻探的条件日趋复杂和恶劣；同时，还必须全面强化钻井的建设规模和过程，并日益增多在边远地区和海底的钻探量。钻井深度增加，导致在一个钻探周期中直接加深井底所用的时间比率在减少，而用于更换被碎石磨损的工具的升降作业所用的时间比率大大增加。同时，排除钻井中故障和发生事故时进行处理的难度也增加了。一方面，这无疑对钻探过程中工艺的要求提升；另一方面，对钻探设备自身性能的也提出了更高的需求。1、铝合金钻杆相比传统钢制钻杆性能优势显著石油钻探设备主要包括成套地面设备、专用的钻井工具和钻井仪表。钻杆是钻探过程中进行起卸或旋转底部钻具组合的主要钻探装置，通常是为承托外部和内部的重大压力以及重大的扭力、弯曲力和振动力而设计。同时钻杆亦是将钻井液从钻头经过其金属管道元件输送到环孔的通道。它是一条中空的厚壁钢管，在钻油台上用于钻探过程。由于钻杆在钻油台井口装置与底部钻具组合（包括钻头）之间发挥连接作用，钻杆需要在通常深入地壳超过一英里的深度支撑本身的重量。一般而言，一个深度4000米的油井，钻杆将组成钻油台长度的90%。传统上石油钻杆的管体材料为低碳合金钢，然而随着钻井深度的增加，钻杆的重量、矿层的压力、工艺必需的钻井液的密度、钻井的用液加压的压力也随之增大；钻杆旋转时，阻力和克服阻力所必需的施加于钻杆的阻力也将增大。要求新选用的材料具有必要的强度和塑性，比钢的密度和弹性模数小；对应力集中的敏感度较小；在比较危险的介质中生产，即在腐蚀性介质中比较稳定；成批生产管材的工艺性较好；材料供应充足，能够满足大规模需求。与传统钢制钻杆相比，铝合金钻杆在质量、强度、塑性等方面都具有明显优势。铝合金的密度为2.78g/cm3，纵向弹性模量为71,000MPa，约为钢的1/3，但是强度重力比却是普通钢的1.5-2.0倍。铝合金钻柱的质量轻于普通钢钻杆，在同等钻机能力的前提下，可以钻成更深的井。具有优越的抗腐蚀稳定性，可以用于H2S和CO2等酸性环境。具有良好的延展性，在斜井、小曲率定向井和长水平段水平井中具有较小的弯曲应力。与井壁的摩阻小，可减少起下钻的阻卡。无磁性，方便随钻测量仪器的使用。铝合金钻柱对裸眼和套管的作用力小，能有效保护套管和裸眼井段；且其内的钻井液流动阻力小，可提高水力效率。发生井内事故时，可以用牙轮钻头钻掉铝合金钻具，钻速30m/h左右，方便事故处理。2、铝合金钻杆实际推广相对更为容易（1）铝合金钻杆在国外已得到成熟应用从应用角度来看，铝合金钻杆在全球范围内已实现大范围应用。铝合金变断面管材的生产工艺于1960年开始研制，但真正大规模用于钻探工业，还是70年代的事。1958年前苏联冶金机械科学研究所开始对B95、д16铝合金钻探管进行试验，1963年研制出首批用于石油钻探的铝合金变断面管材，并于1970年在莫斯科全苏轻金属研究院古比雪夫冶金工厂和卡明斯克冶金工厂分别建成了几条专门生产铝合金钻探管的生产线。与此同时，美国雷诺公司、法国彼西涅公司以及德国和日本等国也开发了不同规格和用途的铝合金钻探管。目前世界上的铝合金钻杆生产工艺成熟、设备先进、技术水平相当高，生产效率和经济效益都很好，但由于技术复杂并需要大型挤压机，所以仅分布在俄、美、法、德、日等少数几个国家。在俄罗斯采用铝合金钻探管的项目逐年增加，目前已达到总掘进数的50%以上，在美国更达到了60%以上。由于在油气井钻进中使用铝合金钻杆的高效率，在特别地质条件下的应用良好，以及与顾客和钻井企业的经常接触导致ADP生产的扩大。通过分析计算每米钻杆柱的费用以后，就可以发现使用铝合金钻杆的优势。相关研究表明，在目前的价位上，轻合金钻杆与钢质钻杆相比具有很强的竞争力。（2）其他新型钻杆在实际应用中均存在一定限制①超高强度钻杆超高强度钢钻杆是为实现超深井钻井而研制的，轻质、薄壁的超高强度钢钻杆可用于解决大位移井、超深井和深水钻井的钻井难题。但由于高强度钢在低温下具有脆性且很难在抗冲击韧性和抗拉强度间达到平衡，钢的延展性和刚性之比降低已成为阻碍高强度钢钻杆应用的一个重要难题。同时，在酸性油气井等特殊环境性难以适用。②抗硫钻杆抗硫钻杆是国内目前接触最多、应用最广的一种高性能钻具，主要用于酸性气田。其在国内得到了大量的应用，从95SS钢级的钻杆直到105SS钢级的钻杆。由于材料强度的提高，必然会导致材料硬度的提高，而材料硬度的提高，对腐蚀环境的敏感性就越强，发生腐蚀和应力腐蚀的风险性越高。因此，抗硫钻杆材料的强度受到了很大的限制。③钛合金钻杆与常规钢钻杆相比较，钛合金钻杆性能优势明显。1）钛合金密度为4.1×103kg/m3，钢密度为7.8×103kg/m3，钛比钢轻43%；2）钛合金弹性模量为119GPa，钢弹性模量为210GPa，钛合金是钢的57%；3）钛合金具有更好的耐腐蚀及抗侵蚀的能力；4）钛合金具有高抗疲劳特性，在空气和钻井液环境中其疲劳性能几乎相同；5）钛合金钻杆屈服强度为840MPa，约等于S-135钢钻杆强度重量比值的1.54倍。用于超短半径钻井的钛合金钻杆已经研制成功。在超短半径钻井、超深井和深水钻井应用中，钛合金钻杆具有明显的优势。但钛合金材料对疲劳缺口相当敏感，当长时间处于应力条件下时，其磨损速率极快。同时，钛合金钻杆的成本大约是常规钢钻杆的7-10倍，难以实现大规模使用。④复合材料钻杆复合材料钻杆是通过在卷筒上缠绕碳纤维，然后应用一种环氧基复合材料覆盖并密封而成。复合材料钻杆具有许多潜在的优势，包括质量轻、高的强度质量比、超高的抗腐蚀能力以及增强的抗疲劳能力。但与此同时，为达到一定结构强度要求，复合材料钻杆壁厚要大于普通钢钻杆；若减小内径则会增大压力损失，若增大外径，则会增加环空循环当量密度，这会引起密度窗口钻井井控问题。根据设计参数，复合钻杆的壁厚可能要达到常规钢钻杆壁厚的2倍，其不适用于超长位移的大位移井和超深井的钻井施工。此外，目前复合材料钻杆价格为普通钢钻杆的3倍左右，这会增加投资，但是其整体综合成本还是要优于普通钢钻杆。3、国内油气资源西移与海上石油开采增加，带动铝合金石油钻杆需求量增加（1）国内油气资源西移与海上石油开采增加已成趋势我国石油探明储量27.87亿吨，其中陆地东部的松辽盆地和渤海湾盆地，累计探明石油地质储量占全国总探明储量的60%；陆地中西部的鄂尔多斯、准噶尔、吐哈、柴达木等主要含油气盆地，探明地质储量所占比例为26%，是极其重要的战略接替区；海域的渤海湾、珠江口和莺歌海等盆地，探明地质储量占14%，仍然有很大的增长空间。近几年我国石油产量维持在2亿吨左右，东部主要产油省黑龙江和山东处于稳产阶段，西部新疆和山西石油产量保持较高增长。我国天然气探明储量2.8万亿立方米，中国油气层探明储量区域相对集中，主要分布在西部，占资源总量的83%，东部和海域仅占17%。四川、鄂尔多斯、塔里木、松辽、柴达木和准噶尔盆地已成为陆上六大天然气主探区；莺－琼、东海成为近海的两大天然气主探区，八大天然气探区格局基本形成。我国天然气产量快速增长，新疆、四川和陕西三大天然气主产区占国内产量75.5%。（2）高难度油气井开采比例近年来逐渐提升随着我国易开发油气层的日渐枯竭及油气需求量的快速攀升，我国石油天然气战略的中J心逐渐由东部向西部的塔里木、准格尔和四川盆地转移。由于我国西部各主要含油气盆地普遍存在地质条件复杂和油藏埋藏深的特点，深井、超深井、酸性油气井、大水平位移井等在近年来在实际开采中的比例不断提升。深井通常是指完钻井深为4500-6000米的井，超深井通常指完钻井深为6000米以上的井。大水平位移井是继定向井、水平井之后出现的一种特殊工艺井，是在海滩、湖泊、沙漠等复杂条件下进行油气资源勘探和开发的经济而有效的技术手段。在大位移井中，当井料等于或大于86度，且有较长延长段的井称为大位移水平井。酸性油气田是指高HZS、高CO:的油气田，其在开采过程中容易发生氢脆事故。即在油气勘探开发过程中由于钻杆氢脆和应力腐蚀断裂问题，造成各类事故，特别是在钻井中井喷、钻杆氢脆断裂落井，更是容易发生大型安全事故。由于石油和天然气开采，特别是深井开采工作环境恶劣，传统钢制钻杆在水平井、高腐蚀介质井、超深井等施工中经常遇到钻杆摩擦热裂、氢脆、应力腐蚀断裂、钻井速度和效率降低、负载过大等问题。为进一步开发深层资源，超深井、水平井、高腐蚀介质井等复杂工况环境勘探开发井的数量近年来快速增多，由此将直接带动铝合金石油钻杆的需求量。从资源储量分布来看，我国天然气中H2S含量大于1%的天然气储量占全国天然气储量的1/4，主要分布在四川盆地、鄂尔多斯盆地和渤海湾盆地。特别是近几年在川东北三叠系飞仙关组发现的高含H2S天然气田，H2S含量平均高达10%，该气田对川渝地区东输供气工程天然气资源具有重要意义。铝合金钻杆具有优良的杭HzS特性，如果在我国含有HzS的油田使用铝合金钻杆，就可以有效地防止钻杆发生HzS应力腐蚀开裂事故，这也将成为国内铝合金钻杆的重要需求增长点之一。4、产品进口替代初期盈利能力较强（1）生产技术复杂，此前全部依赖国外进口目前世界上的率合金钻杆生产工艺成熟、设备先进、技术水平相当高，生产效率和经济效益都很好，但由于技术复杂并需要大型挤压机，所以仅有俄、美、法、德、日等少数几个国家掌握其生产技术。生产铝合金钻杆要求大吨位的反向挤压机；同时，其在硬质合金变形加工、内变径无缝管加工、产品加工精度等方面都有着极高的要求。我国的石油工业和地质事业都是建国以后才开始发展起来的，历史较短，目前钻探所用的钻杆几乎全部采用钢质钻杆。2017年，我国从俄罗斯进口的铝合金钻杆设备首次在塔里木油田使用，实际使用效果显示，这种钻杆能较好地适应高含硫化氢和二氧化碳的地层环境，满足高含硫地区的钻井需求。铝合金钻杆的应用目前尚处于推广起步阶段，且所用设备几乎全部来自于进口。（2）市场空间广阔，进口产品国产替代化初期盈利能力较强根据我国统计数据，每钻进1m，约需油井管62kg。我国目前需要钢质钻探杆10万吨左右，据初步估算，如果实现全铝化，全国共需铝钻杆5万吨左右。此外，我国今后一段相当长的期间要大力发展石化天然气工业、深层和海底地质勘查与钻探工作，如克拉玛依、柴达木盆地、吐鲁番、大庆油田以及渤海、东海、黄海、南海等海底油田的勘探与开发等，这些新开发项目，由于深度大、地质与地理条件复杂、技术难度大，都需要使用新型的铝合金杆钻具。按照10%的铝合金钻杆对钢制钻杆的替代率计算，国内每年平均需求量1万吨左右，随着钻机的更新换代，未来铝合金钻杆的比例会不断上升，市场应用的前景极为广阔。从需求角度来看，铝合金石油钻杆在国内市场空间广阔，且行业需求将在未来较长一段时间内处于快速增长期；从供给角度来看，由于铝合金石油钻杆用型材相对普通型材要求更高的同心度、精度和更低的表面粗糙度，因此目前国内掌握这一生产技术的厂家非常有限，此前全部依赖国外进口。由于进口产品在国产替代的初期盈利能力普遍较强，这一产品未来一旦实现规模化生产，业绩必将形成爆发式增长。三、铝合金汽车零部件应用逐渐推广1、轻量化已成为汽车行业发展趋势之一年初以来，我国华北、黄淮、江淮、江南等中东部地区相继出现大范围雾霾天气，其中尤以京津冀地区PM2.5问题最为严重。PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可吸入肺颗粒物，含有大量有毒、有害物质，且在大气中的停留时间长、输送距离远。雾霾形成的主要原因在于燃煤、机动车、工业、扬尘等污染源的排放，其中虽然关于机动车尾气排放在其中所占比例尚未得到学术界的共识，但降低尾气排放量，提高环保门槛已经成为未来汽车行业发展的明确趋势。从政策上看，自2月1日起，北京将实施“京V'，机动车排放标准，同时近期出台的北京市大气排放污染防治条例(草稿送审稿)亦提出“北京市人民政府可以根据大气环境质量状况，按照车辆的排放水平、使用年限或者车型，在一定区域内采取限制机动车行驶的交通管制措施。”从降低机动车尾气污染排放的方式来看，主要包括以下途径，一是控制机动车新增数量，二是降低汽车尾气排放量，三是提升油品质量，四是以天然气、锉电等新能源动力替代传统的汽油能源。我们认为从实际操作来看，后两项虽然效果明显，但技术难度较高。相对而言，降低汽车尾气排放量是一条相对有效且可行的途径，而汽车轻量化正是实现这一目标的行之有效的措施之一。研究数据表明，燃料消耗的50%是由质量引起的，汽车质量每减轻100kg，燃料经济性就能够改善8%左右，二氧化碳、氮氧化物等污染物的排放也将随之大大降低。此外，通过降低汽车自身重量，还可以达到节约能源、提高安全性、驾驶舒适性的目的。轻量化有利于改善车的行驶、转向、加速、制动等运动性能和排气性能等，其中发动机的轻量化还可以改善前轮荷重分担率，进而改善汽车的操纵稳定性，还可以降低噪声、振动，为实现大功率化创造条件;另一效果是波及效果，汽车各部分的质量是相互关联的，例如发动机质量的减轻使有关底盘部分也可以相应地减轻，即整车减少的质量大于发动机减少质量，又如车身零部件的轻量化使支承它的行驶系(车架、车桥、车轮、悬架等)负荷下降;尺寸和质量即可适当减小，同时发动机和制动器也可以相地减小、减轻。通常，当平衡系统中某个部位质量减轻1kg时，给予整个系统的波及效果是质量减轻1.5kg至2.0kg。2、铝合金材料在汽车零部件中应用比例逐渐提升（1）铝合金材料是实现汽车轻量化的重要替代材料之一实现车身结构轻量化的途径主要有两条:一是采用合理的设计结构优化车身框架结构;二是在车身制造上采用轻质材料。由于第一种方式改进空间相对有限，因此第二种方式逐渐成为近年来车身轻量化的主流。目前，具备推广意义的汽车轻量化材料主要包括高强度钢、铝合金、镁合金、工程塑料等。其中高强度钢板在汽车行业中已得到广泛应用，近两年新上市的轿车中，高强度、超高强度钢使用量比例达到50%-70%以上;镁合金由于价格和高温杭蠕变问题尚未得到有效解决，目前主要应用于仪表盘基座、风扇架、作为框架、方向盘轴、灯托架和灯罩等;工程塑料回收和性能问题，目前主要应用于内部装饰结构。相比较而言，铭合金材料是实现汽车轻量化的首选材料。实验数据表明，铝合金代替传统的钢铁制造汽车，可使整车重量减轻30%到40%。铝制造发动机可减重30%，铝质散热器比相同的铜制品轻20%到40%，轿车铝车身比原钢材制品轻40%以上，汽车铝车轮可减重30%左右。研究表明，汽车每使用1千克铝，可降低自重2.5千克，减重效应高达125%，在汽车整个使用寿命周期内可以减少废气排放20千克。此外，铝回收简便，是钢铁以外能最大限度回收利用的材料，几乎90%的汽车用铝回收并循环利用。同时，铝合金具有良好的物理和化学性能，工业生产中的铸、锻、冲工艺均能适用，是少数几种可采用多种铸造工艺生产零件的金属。此外，铝资源在全球范围内储量相对丰富，使之成为次于钢的结构材料，成为汽车轻量化中经济适用和最有竞争力的材料。全球铝合金材料在汽车重量中的占比已由1980年的4%提高到2018年的29%，并且这一上升趋势还在持续，预计到2015年可达到35%以上，美、欧、日等国单台汽车铝材消费可达到280kg以上。从这一角度来看，汽车用铝合金材料行业需求空间及前景相当广阔。（2）车用铝合金挤压材未来需求增长空间可期汽车用铝合金材料主要分为两大类，铸造铝合金和变形铝合金，其中铸造铝合金，约占80%（质量占比）；变形铝合金约19%，其他（铝基复化材料、泡沫铝、铝粉）低于1%。铸造铝合金在汽车上用于压铸与铸造发动机、传动机构、转向系统、制动器、行走系零件及各种附件等；变形铝合金是以板、带、箔、管、棒、型材、线材及锻件、冲挤件等的形式用于制造各种结构件，铝箔用于制造空调器的散热器。具体来看，汽车用铝合金挤压材90%以上为6×××系铝合金生产，此外少量采用3×××系、5×××系和7×××系合金挤压材。其中型材与管材用得较多，棒材的用量很少，主要应用于切削加工一些小的零件。目前小轿车的车身框架主要为钢板单壳结构，车身占整车质量的30%。铝合金的可挤压性能好，可生产断面复杂的中空薄壁型材，用其制造车身结构和保险杠，车身质量可以减轻30%至40%，且与钢结构的具有同等的抗冲击强度，当汽车发生碰撞等意外事故时，能有效地吸收碰撞冲击能，保护人身安全。近年来汽车结构中承力加固件也都越来越多的使用铝合金型材制造，比如6061-T6、7003-T5、7016-T5、7021-T62、7029-T62、7129-T62、7046-T63、7N01-T5等。2017年世界汽车工业用的挤压铝合金型材品种与规格已超过250种。全铝车是近年来行业发展的又一大趋势，是指在目前的技术条件下，实现可用铝合金制造零件的全铝化，即制造车身用材料包括板材、型材与框架型材压铸连接件等全部由铝合金材料制成。以AudiA8为例，其车身由铝型材、铝板与压铸件制成，自身质量比钢制车身轻40％，用铝合金挤压材制成的空间框架（ASF）如同人体的骨骼支撑着铝薄板等零部件，而车身外覆盖件以铝合金薄板冲制而成。美国铝业公司与郑州宇通客车公司设计制造的大型铝合金公共汽车车身框架与内饰件用铝合金型材制造，与钢结构相比，框架减重800kg、车轮减重170kg、车身钣金件减重550kg、内饰件减重400kg。全铝宇通汽车的自身质量的减轻近2吨（减重46%）。2017年全世界汽车工业消费铝挤压材约1300Kt，占世界铝消费总量的2.4%，占汽车工业用铝量的13.5%左右。我国目前挤压铝材在汽车中的应用还相对较少，从应用范围来看，也仅仅限于轿车热传输系统管路、动力系统管路、导轨、车窗框架、镶饰等领域，2017年我国车用挤压铝材总消费量约280Kt。我国用挤压铝材制造轿车车身框架很少。随着国内汽车轻量化的快速发展，在车身系统部件以及其他零配件上，铝合金挤压材需求量也将经历一个快速增长阶段，比如车门、车身骨架、底盘、座椅、保险杠、底盘、装饰件等部分，在中高端轿车以及全铝车中可得到大范围推广应用。我们预计未来10年内，国内汽车用铝合金挤压材需求量年均增长率可达到15%以上。从生产工艺角度来看，汽车用挤压铝型材在质量要求上非常高，要求成分合格、组织致密均匀，具有优秀的静态与动态轻度，同时在热处理后具备良好的延展性和韧性。因此，铝合金型材加工企业在生产中要对从磨具设计，到合金配比、溶液净化，挤压和淬火环节中对温度、速度的控制，各道工序的工艺参数都必须严格控制。四、轨道交通用材受益国内交通行业快速发展为了适应我国高速铁路的发展，根据铁道部动车组列车（200km/h~300km/h）的需求，我国铝加工企业自2001年即开始自主研发大截面铝合金车体型材挤压生产工艺。轨道交通车体制造对铝型材生产的技术要求高，生产过程难度大，6005A铝合金是动车组列车的首选材料，该合金属于Al-Si-Mg系可热处理强化变形铝合金，可以经过在线淬火后人工时效获得中等强度，广泛用于动车组列车的车体及结构件。车体铝合金型材多为超长度（20m-26m）、大截面、多腔空心、形状复杂的型材，对型材的尺寸和形位公差、综合性能和组织要求较高。生产这种高质量的铝合金型材需要有55MN以上的油压挤压机、在线精密淬火装置和28m长精确控温时效炉等设备，以及成熟的挤压生产工艺。国内600余家铝型材生产厂商中，具备大型挤压机的不超过20家；同时，由于在生产过程中需要专业技术人员优化挤压磨具，并在挤压生产中根据车体型材断面图纸对铝合金铸锭的加热温度、挤压速度、淬火温度等进一步优化，对生产技术水平的要求非常高，能够满足南车和北车质量标准，为其提供轨道交通铝型材的加工企业数量极为有限。目前，铁道部制定货运、客运车厢合格供应商全国仅有辽宁忠旺、吉林麦达斯、青岛丛林、南山铝业和利源铝业五家企业。根据我国《中长期铁路网规划》，计划在2021年前建成客运专线1.6万km以上。规划中主要包括“四纵”客运专线、“四横”客运专线及一些主要路段的客运专线，另外在长江三角洲、珠江三角洲、京津冀地区等经济发达人口稠密的区域发展城际轨道交通。至2015年前后，北京、上海、广州等22个城市拟建79条轨道交通线路，总长2259.84km。综上，我国目前到2023年前后，我国建成和拟建轨道交通线路里程将达4,189km。按照目前我国每公里需3.5辆车计算，共需车辆超1.47万辆。依目前铝合金车辆在轨道交通所用车辆中50%比例，以及每辆车用铝量10.3吨计算，2015年前需要车体铝型材超过7.55万吨。在铝合金机车车辆制造中，挤压材用量约占78%，其他铝材占比22%左右；其中须用大于80MN挤压机生产的仅占不到20%，需用45MN-80MN挤压机生产的占55%，而可用40MN级及以下的挤压机生产的约占25%。

2023年电子行业智能化分析报告2023年9月目录一、消费电子发展趋势：智能性和便携性 3二、谷歌眼镜开创可穿戴设备先河 4三、智能手表将续写可穿戴设备辉煌 51、第一代智能手表缺乏外观设计和生态系统支持 52、第二代智能手表侧重运动和健康监测 53、即将出现的第三代智能手表功能更强大 6（1）苹果iWatch有望年底亮相 7（2）三星有望发布多款产品 7四、智能手表+眼镜解放双手，埋葬智能手机 8五、硬件变革大，投资机会多 91、水晶光电：光学龙头，智能眼镜最显著受易标的 102、环旭电子：设备连接的无线纽带，微小化贴片工艺先锋 113、歌尔声学：声学龙头，小空间实现高音质 114、共达电声 12六、附录—可穿戴设备近期新闻汇总 121、屏幕有点小苹果智能手表iWatch要来了 122、Google智慧手錶具雙觸控板、能無線上網 133、三星ProjectJ计划曝光：智能手表不让苹果专美 14一、消费电子发展趋势：智能性和便携性消费电子沿着智能性和便携性两个维度发展。在过去几年，市场关注的焦点在于智能性维度，即设备从功能型向智能型的演变；直至最近，谷歌眼镜才引发了市场对便携性维度的关注。在便携性的维度，我们把电子产品分为四种类型：固定型、可携带型、可穿戴型和嵌入人体型。我们认为，消费电子产品从可携带型向可穿戴型的演变刚刚开始，未来甚至会向可嵌入型演变，投资机会将非常丰富。JuniperResearch预计：至2023年，整个可穿戴电子设备市场将会超过150亿美元，比2021年将近翻一倍，可穿戴智能设备的销量至2022年预计将达到7000万台。正如应用的成长促进了智能手机市场的兴盛，可穿戴技术领域也会出现类似的成长：做到应用生态系统与可穿戴设备同步增长，各种新功能的产品将层出不穷。谷歌、苹果、三星等大厂商均已在可穿戴电子设备领域有所布局，期望能把握下一轮移动技术变革的行情。当前各大厂商关注度较高的可穿戴式智能设备主要是智能眼镜和智能手表。二、谷歌眼镜开创可穿戴设备先河谷歌眼镜给硬件行业带来了重大变革和机遇，其对硬件的要求体现在四个方面：1）人机互动友好性（包括信息输入和输出）；2）续航时间长；3）连接性；4）轻薄微型化。谷歌眼镜在硬件方面的创新主要体现在信息输出和续航时间上，信息输出的创新之处在于采用微投和反射显示屏的图像输出方案以及骨传导耳机的声音输出方案，通常的微投具有功耗高的问题，谷歌的创新能够大大降低功耗，延长续航时间。谷歌眼镜硬件的创新关键在于微投和反射显示屏。关于谷歌眼镜的详细论述请参见我们3月25日专题报告《谷歌眼镜--无边界创新时代的开启》。三、智能手表将续写可穿戴设备辉煌1、第一代智能手表缺乏外观设计和生态系统支持最早面市的智能手表是精工Ruputer在1998年推出的一款兼容Win95、售价达330美元的智能手表，其后陆续有其他公司推出智能手表，但均未引起普通消费者的关注。我们认为，在智能手机尚未普及的时期，消费者对智能终端和移动互联网认知度低，创新跨度过大的智能手表不可能取得胜利。此外，第一代智能手表在外观设计和生态系统支持等方面都较为薄弱。2、第二代智能手表侧重运动和健康监测摩托罗拉在2020年发布了MotoActv智能手表，主打运动监测功能。产品内臵8GB空间，配有1.6寸彩色触控屏幕，采用强化玻璃，可以防汗、防雨及防刮；可与Android2.1系统或以上的智能手机同步；采用了MotorolaAccuSense技术，也内臵了GPS系统，可以让用户在运动时可以准确追踪所在位臵及记录时间、距离、速度、心跳及热量消耗；内臵258mAh锂电池，不够非常理想，运动时可连续使用5至10小时。2022年面市的Pebble智能手表是第一款完全支持iOS功能的智能手表。产品允许多个程序同时运行，搭载iOS或Android2.3以上系统。配有分辨率为144x168的1.26寸黑白背光屏幕，采用e-paper电子纸技术，可以通过蓝牙2.1+EDR与其他设备连接；内臵震动马达和三轴加速度计，可安装位运动专门设计的程序。3、即将出现的第三代智能手表功能更强大第二代智能手表在功能上还无法与智能手机相媲美，但苹果、三星、谷歌等巨头的动向让我们坚信第三代智能手表功能将更为强大，有望与智能手机相当。（1）苹果iWatch有望年底亮相消息称，苹果已经建立了一支100的团队来研制智能手表iWatch，已经开始试产，富士康已经收到了苹果的订单，并有望在年底面市。苹果的iWatch智能手表具有步程计和健康指标传感器等第二代智能手表的功能，也能通过连接智能手机来显示电子邮件、IM和其他数据，此外，还能够实现手机的通话功能，并通过内臵地图实现导航。在硬件配臵方面，iWatch将采用1.5寸OLED屏幕（台湾铼宝科技RiTdisplay）和OGS触摸屏，内臵的电池仅可续航1-2天（苹果的目标是续航4天至5天）。（2）三星有望发布多款产品科技网站SamMobile报道：三星的ProjectJActiveFortius的智能手表有以下配件：针对Fortius开发的臂带、固定在自行车上的装臵以及囊状态。三星也设计了健康软件SHealth，预示着运动和健康监测将是三星可穿戴电子设备的重要卖点。媒体也传出三星智能手表将命名为GALAXYAltius，屏幕分辨率为500x500。四、智能手表+眼镜解放双手，埋葬智能手机智能手机在功能手机通话和短信功能的基础上，实现了上网、安装应用程序、收发邮件等功能。智能手机和平板电脑在很大程度上替代了便携性较差的电脑，我们判断，便携性更强的可穿戴设备智能手机+眼镜将埋葬智能手机。智能手机、智能手表和智能眼镜三种设备各有优缺点：1.智能手机是最成熟产品，功能丰富，但屏幕较小，并需要手持操作，约束了在驾车等场合的使用；2.智能眼镜输出画面大，视觉效果较好，但装在镜脚的触摸屏面积小，仅仅具有简单动作识别功能，信息输入不方便，不适合复杂的操作；3.智能手表具有合适输入的触摸屏，操作方便，可以完成复杂的信息输入，但屏幕太小，不适合人眼长时间观看。我们认为，智能眼镜和智能手表具有信息输入和输出优势互补的特点，两者的结合将兼具各自优势，能够实现在手表上输入复杂内容，在眼镜上观看大的画面，从而实现较好的视觉体验。智能眼镜+手表的硬件组合也具有智能手机所不具备的优点：一方面，眼镜和手表持续与人体接触，并可以通过传感器自然地获得人体信息，从而提供更加智能化的服务；另一方面，眼镜和手表都不需要手持操作，解放了双手，适合在各种不同场合的应用，更胜于必须手持操作的智能手机，有望替代智能手机，从而带来消费电子的革命性变化。五、硬件变革大，投资机会多可穿戴设备的外在形态完全不同于智能手机等传统硬件产品，这些产品在硬件方面的变革很大，其中，智能眼镜侧重于光学方面的创新，智能手表是智能手机的缩小版，并加入更多传感器以读取人体脉搏等信息，部分厂商也可能在腕带处采用柔性化硬件设计。此外，智能眼镜+手表的硬件组合也需要两个产品之间频繁的信号互联，势必增加对无线模组的需求。我们认为，水晶光电、环旭电子、歌尔声学等公司将显著受益于可穿戴设备的高速发展。1、水晶光电：光学龙头，智能眼镜最显著受易标的公司是手机镜头用红外截止滤光片和数码相机用光学低通滤波器的领先厂商。公司在产品升级和新产品拓展两个维度实现增长。光学低通滤波器的单价随着从卡片机升级为单反微单而增长10倍以上，随着摄像模组对像素和成像质量要求的提高，红外截至滤光片材质从普通光学玻璃升级为蓝玻璃，单价和市场空间有10倍的提高。公司不断拓展微投、Kinect产业链相关产品等新产品。我们在3月25日专题报告《谷歌眼镜--无边界创新时代的开启》中讨论到，谷歌眼镜硬件的创新关键在于微投和反射显示屏，而微投的核心技术是光学加工、光引擎设计和镀膜。水晶光电在这三方面均具有深厚的技术积累。在光学加工方面，水晶光电具有十来年的经验积累；在光引擎设计方面，水晶光电与芯片设计商奇景及LCOS专利持有人合作；镀膜更是水晶光电的核心优势，其光学镀膜的产能规模位居全球第一。水晶光电当前已进入某海外客户的智能眼镜产业链，踏上了智能眼镜技术创新的第一波浪潮。2、环旭电子：设备连接的无线纽带，微小化贴片工艺先锋环旭电子是苹果无线模组的两大供应商之一，产品广泛应用于MacBook、iPhone和iPad上。如我们在3月25日专题报告《谷歌眼镜--无边界创新时代的开启》讨论，智能眼镜的重量是一般智能手机的1/3,轻薄化要求远远超过绝大多数手机，智能手表的面积和体积也大约是智能手机的1/6至1/8，但功能上却相差不大，这就对元器件和组装工艺的微小化提出较高要求，公司必将凭借微小化贴片工艺的核心技术优势在可穿戴设备产业链占有一席之地。3、歌尔声学：声学龙头，小空间实现高音质公司是全球领先的电声器件厂商，通过强大的研发能力向上游整合，实现了关键原材料、自动化生产线和精密模具的自制，具备了较强的垂直一体化能力，使得公司可以向客户进行大规模地快速出货，并提供一站式的服务和产品供应，同时可以更好地控制成本。大客户战略使得公司不断切入缤特力、索尼、三星和苹果等全球消费电子巨头主流供应链。