工业精密铝合金部件产品可以分为电力电子散热器、汽车轻量化与新能源汽车部件、自动化设备与医疗器械精密部件三个大类。每个大类的产品型号多种多样,用途广泛,市场需求与下游行业景气程度关系十分密切。这三大类产品按照下游所属行业可以总结为五个主要应用领域:工业变频节能领域、清洁能源发电领域、汽车领域、工业自动化领域、以及医疗器械领域。
参考观研天下相关发布的《2017-2022年中国精密铝合金结构制造市场发展现状与投资战略研究报告》
1、工业变频节能领域
(1)工业变频器能够有效降低工业生产能耗
节能环保现在已成为全球社会的一个重要议题,目前全球生产的电能大部分通过风机、泵和压缩机等各种电机转化成机械能,以驱动工业生产设备的运行。在传统的定频工作模式中,多数电机维持恒速运转,使用风门或阀门来控制液体或气体的流量,造成了电能的不必要消耗。变频器的引入,使得电动机及其拖动负载在无需改动的情况下,即可依照生产工艺的要求即时调整转速输出,从而有效降低电机功耗。在这种情况下,变频设备被越来越广泛的应用于工业生产中。
(2)国内日趋严格的节能减排政策,使得工业变频器市场需求与下游制造业新增机器设备投资的关系日趋紧密
根据国务院《“十三五”节能减排综合工作方案》的指示,在“十三五”期间,工业生产部门将实施工业能效赶超行动,加强高能耗行业能耗管控,在重点耗能行业全面推行能效对标,推进工业企业能源管控中心建设,推广工业智能化用能监测和诊断技术。到2020 年,工业能源利用效率和清洁化水平显著提高,规模以上工业企业单位增加值能耗比2015 年降低18%以上,电力、钢铁、有色、建材、石油石化、化工等重点耗能行业能源利用效率达到或接近世界先进水平。
受到节能减排、先进装备发展等产业政策的引导,我国制造业淘汰了大量的高耗能的低端生产设备,更加节能和智能的生产设备正在被制造业广泛应用,变频器行业也因此随着制造业设备投资的不断增长而受益。
国家统计局数据显示,2015 年制造业固定资产投资(不含农户)中设备工器具购置达到70,419.18 亿元,同比增长8.77%,投资规模呈连年上升的趋势。
(3)铝合金散热器是工业变频器稳定运行的必要部件,工业变频器的需求增长带动了散热器市场的发展
变频器的组成包括很多以铝合金为材料制成的零部件,其中对变频器起到保护作用的散热器占据重要地位。在变频器工作过程中,会有部分电能转化为热能,而变频器的故障率随温度升高而成指数的上升,使用寿命随温度升高而成指数的下降。环境温度升高10 度,变频器使用寿命减半,因此变频器对散热器的散热效率要求很高。在同等条件下,铝合金散热性较钢铁更好,重量较钢铁和铜更轻,价格较铜更便宜,综合来看铝合金散热器更具性价比,因此铝合金散热器被广泛应用于变频器中。
2、清洁能源发电领域
(1)逆变器是光伏和风力电站最重要的组成部件之一,其市场规模与光伏和风力发电新增装机容量高度相关
在光伏电站和风力发电站将太阳能和风能转化为电能的过程中,需要使用逆变器将电流由直流电转换为交流电,以便电力的输送。随着世界各国对可再生能源重视程度的不断提高,特别是风能和光伏发电的快速发展,逆变器迎来快速发展时期,而在逆变器市场,决定其市场空间的核心因素是装机规模。
(2)光伏和风力发电装机规模未来仍有较大增长空间
在光伏发电领域,2016 年我国光伏发电新增装机容量达到3,424 万千瓦,全球新增装机容量达到7,087 万千瓦,我国已成为全球光伏发电装机容量最大的国家。在风力发电领域,2016 年我国风力发电新增装机容量达到1,930 万千瓦,全球新增装机容量达到5,407 万千瓦。光伏和风力发电在世界范围内的快速发展,驱动了配套逆变器市场的增长。2010 年至2015 年全球及我国光伏发电和风力发电新增装机容量如下所示:
近年来,欧美等国每年60%以上的新增发电装机来自可再生能源领域。2015年,全球可再生能源发电新增装机容量首次超过常规能源发电装机容量,表明全球电力系统建设正在发生结构性转变。
截至2016 年底,我国光伏发电累计装机容量为7,742 万千瓦,风力发电累计装机容量为14,864 万千瓦。根据《能源发展“十三五”规划》及《可再生能源“十三五”规划》,2020 年底我国光伏发电累计装机容量将达到1.05 亿千瓦,全国风电并网装机将达到2.1 亿千瓦以上。未来我国光伏和风力发电装机总量仍有一定的增长空间。
(3)铝合金散热器是保障逆变器运行稳定性的必须部件,其市场需求会跟随逆变器受到下游光伏与风力发电装机扩容的影响
逆变器是一种由半导体器件组成的电力调整装置,主要用于把直流电力转换成交流电力。逆变器在工作过程中会产生热能,而热量的积聚会导致设备运行稳定性和寿命下降。例如在光伏发电领域中,光伏并网逆变器中发挥重要作用的主功率模块IGBT 约有10%的有功功率转化为热能,而各类光伏逆变器往往又需要满足在酷热的工作环境中正常运行的要求。因此,电力电子散热器是保证逆变器正常运转的必要部件,其市场需求会随逆变器受到下游光伏和风力电站装机扩容的影响。
3、汽车领域
(1)传统汽车的轻量化趋势增加了汽车行业的用铝需求
近年来,汽车产销量及保有量的持续增长给世界各国都带来了环境问题,使得世界各国纷纷出台节能减排政策。欧美日对汽车排放量进一步缩紧,对燃油效率目标进一步提高,国内也制定了明确的节能减排指标,根据《汽车产业中长期发展规划》,到2020 年,乘用车(含新能源乘用车)新车整体油耗降至5 升/100公里,2025 年降至4 升/100 公里左右。为了实现节能减排的目标,汽车轻量化成为了各大车企重点关注的领域之一。按照世界铝业协会统计标准,汽车总重减轻10%,百公里油耗减少6%-8%。这些节能目标政策和实验数据的出台加速推进了汽车轻量化进程。
铝合金因其密度小、强度高、良好的成形性能、力学性能、物理性能、工艺性能以及易于回收再利用等特点使其成为汽车轻量化发展中最常用的材料之一。随着汽车轻量化进程的推进,交通用铝迎来了发展的黄金时期,交通运输行业所需的铝合金汽车天窗导轨、汽车保险杠等工业精密铝合金部件越来越多,给发展带来了巨大的市场空间。
根据预测,如果轿车的零部件可用铝的地方都用铝,单车用铝可达454kg。2016 年发达国家轿车铝化率达15%以上,而中国轿车铝化率仅为5%,未来仍有较大的发展空间。
据数据显示,2016 年我国汽车用铝量达357.3 万吨,同比增长14.5%。另据预测,2016 至2020 年全球汽车用铝量年均复合增长率为11.54%,2020 年将达到2,252 万吨。其中,2016 至2020 年中国汽车用铝量年均复合增长率为12.53%,2020 年将达到563 万吨。
(2)新能源汽车产量的不断增长及能耗标准的提高,刺激了铝制零部件的市场需求
新能源汽车因其环境友好性正以更快的速度在全球范围内增长。2016 年,全球新能源汽车累计销量达到77.4 万辆,同比增长40%,但在全球整体汽车市场中占比仅为0.85%左右,市场渗透空间仍然巨大。根据研究预测,到2020 年,在欧、美、日、韩、中等国,新能源汽车年产量将达到120-240 万辆,预计占乘用车总量的9%-20%。总之,随着使用成本下降、配套环境日益成熟以及消费者认可程度的提高,预计当前及未来一段时间内新能源汽车产量仍将以10%以上的速度增长,远远高于传统汽油车。
得益于国家的补贴政策,新能源汽车在我国正经历快速发展的时期。根据统计数据,2016 年我国新能源汽车产量达到51.7 万辆,同比增长51.7%,较2011 年首次公布产销量数据增长了超过63 倍,年化增长率高达128%。目前我国已经超越美国,成为了新能源汽车产销量最大的国家。
2016 年年底,为了规范整个行业的发展,财政部、工信部、科技部和国家发改委联合发布了《关于调整新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》(财建[2016]958 号)。该通知对新能源汽车领域的补贴标准做出了调整,提高了新能源汽车生产厂商获取补贴的技术标准,其中对于整车重量及能效标准的提高,为电池Pack 铝合金箱体打开了巨大的市场空间,具体体现在:
新能源汽车补贴政策的调整,特别在电池系统方面提出了质量能量密度的要求,目前各个汽车生产商都在纷纷尝试高强度铝合金材料以达到降低重量、减少能源消耗的要求。以电动汽车电池Pack 箱体为例,新补贴政策出台之前,新能源汽车厂商通常采用钣金钢为材料的电池箱体,以最大程度的降低整车生产成本,但也导致了新能源汽车电池系统重量太大,电池系统能量密度较低等问题。而以铝合金为材料生产的电池箱体,在满足强度要求的同时,能够有效克服上述问题,未来的市场空间非常广阔。
伴随着整车产量的不断增长,2016 年整个新能源汽车驱动电机的装机量高达59.5 万台,接近整车2016 年的全年产量。一般而言,每台新能源汽车至少需要1 台驱动电机,部分车型会选择搭载2 台以上驱动电机,其中在乘用车领域该部分车型2016 年产量超过2.5 万辆,搭载电机数量5 万台以上。未来随着新能源车辆对动力性能和操控性能需求的不断增加,特别在新能源特种车辆领域,轮毂电机的应用也有望不断推广,届时每台新能源汽车的电机装机数量也会增加,电机需求也会随之上升。同样出于轻量化的考虑,新能源汽车驱动电机外壳或机座主要采用铝合金作为材料。
在汽车轻量化和新能源汽车快速发展的趋势下,汽车领域的精密铝合金部件市场需求较大,且未来增长比较可观。
4、工业自动化领域
工业自动化机器设备作为控制度、精密度要求较高的设备,各个组件在耐腐蚀性、强度、精度等方面都有较高的要求,精密铝合金部件性能优良,生产成本较低,因此大量应用于该领域。具体如下:
(1)自动化工厂领域
工业精密铝合金部件主要应用于自动化工厂中的自动化生产设备和搬捣物流设备,市场需求与制造业固定资产投资具有较强的相关性。
在自动化工厂中,工业机器人是自动化程度的重要标志。工业机器人的机械结构和伺服系统广泛使用工业精密铝合金部件,如铝合金机械臂、铝合金伺服电机外壳等。
随着我国传统制造行业转型升级步伐加快,我国工业机器人的安装量在近几年出现了高速的增长,但和发达国家相比及全球平均水平相比,数量仍然十分有限。从机器人密度来看(台/万人),我国2015 年为49 台/万人,仅为全球平均水平的71%左右,约为日本的16%,不及韩国的10%,未来我国工业机器人还有很大的增长空间。2015 年各国工业机器人密度对比情况如下图所示:
(2)流体控制领域
流体控制是利用各种控制元件(各种泵、阀门、油缸)及液压系统附件(过滤器、管路接头、液位计、压力仪表等),组成控制闭式回路,以进行自动控制。气液执行器是流体控制系统的重要组成部分,其中采用铝合金材料作为主要结构部件的气液执行器被广泛应用于化工、制药、核电、石油天然气管道运输等领域。2015 年,我国运营输油(气)管道总里程达到10.87 万公里,比上年同期增长3,000 公里,且最近几年一直处于持续增长状态。我国管道运营规模的不断扩大,为铝合金气液执行器市场发展提供了有力的支撑。
除了传统的管道运输行业,核电站是气液执行器的另一重要应用领域,精密铝合金气液执行器主要应用在核电站主蒸汽系统上的蒸汽隔离阀门。近几年,我国核电站建设和投资进程开始提速。2016 年全国核电新增装机容量756 万千瓦,同比增长22%。截至2016 年底,我国正在运行的核电机组有35 台,装机容量为3,364 万千瓦,而《电力发展“十三五”规划》中指出,到2020 年我国核电装机总量将达到5,800 万千瓦,国内的核电站的装机规模仍有较大增长空间。随着国内核电的发展,未来核电行业所需的精密铝合金气液执行器还将有很大的发展机会。
精密铝合金医疗器械部件产品主要应用在医院用大型医疗器械上,市场需求受到医疗卫生机构建设情况的影响。近十年来,我国医疗机构卫生床位数增速显著加快,无论是公立医疗机构还是民营医疗机构,医疗机构数量和床位数都显著提升。从2006 年到2015 年的十年时间里,我国医疗机构床位数增长近一倍。按一般建设的需求,一张床位直接带动医疗设备、器械相关投资在30-100万元。未来,随着我国人民生活水平的不断提高,以及步入老龄化社会的影响逐渐显现,我国医疗卫生资源的需求量仍将保持增长,从而带动临床医学的发展,促进医疗卫生机构的建设和有关医疗设备的投资规模的增长,精密铝合金医疗器械部件产品将会持续受益。
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