助力汽车轻量化的热塑纱（二）
助力汽车轻量化的热塑纱（二）
二、汽车轻量化大时代来临，或成为拉动玻纤需求的最快马车
政策推进“以塑代钢”，汽车及交通领域受影响显著。我国自“十一五”以来，就明确将“以塑代钢”作为节约能源和资源的重要举措，并将“复合材料、高分子材料、工程塑料及其低成本化、新型塑料合金生产”作为调整产业结构、发展高新技术的重点。我国改性塑料产量从2010年的705万吨增长至2021年的2650万吨，CAGR达12.8%，改性化率从16.2%逐步提升至24.0%。据前瞻产业研究院统计，2020年汽车领域改性塑料需求大约占比19%，仅次干家电领域。考虑到汽车改性塑料对于强度有更高要求，因此对玻纤增强材料的需求拉动更为明显。
微观数据层面，汽车改性塑料销量占比呈提升趋势。以国内最大的改性塑料龙头企业金发科技为例，2021年车用材料销量同比增长26.82%至61.75 万吨，在改性塑料销量中占比提升3.9pct至35.4%，这主要受益于国内新能源汽车销量的翻倍式增长。
横向比较：我国塑钢比处于较低阶段，人均玻纤消费量尚有较大提升空间。相较于国外市场改性塑料行业的成熟发展，我国塑钢比水平较低。2012 年，美国塑料和钢铁应用（体积）比例为7030，德国为6337，世界平均水平也达到5050，同期国内塑钢比仅3070。从细分的玻纤增强塑料市场来看，虽然我国是世界玻纤产量第一大国，但2018年玻纤人均消费量仅为2.4千克/人，不到美国人均消费量的45%，未来国内玻纤增强材料渗透率存在长期提升空间。
纵向比较：当前我国塑钢比还有持续提升的动力。通过跟踪钢材、塑料产量，并假设钢铁密度7.85g/cm³、塑料密度0.9g/cm³，折算出2021年塑钢比约为42：58。塑钢比较10年前提升明显，目前仍低于世界平均水平，未来仍有提升动力。
2021年国内玻纤增强复合材料制品产量维持较高增长，结构上实现从风电到汽车轻量化的交棒。2021年全国玻璃纤维增强复合材料制品总产量为584万吨，同比增长14.51%，延续了2020年的亮眼增速。2020年主要受益于风电市场的强劲增长，而2021年则受益于新能源汽车产量的增长，以及电子电气领域玻纤增强材料的支撑。随着下游需求完成“交棒”，2022年及以后汽车领域有望成为拉动玻纤需求最快的马车。
（1）汽车：轻量化趋势持续创造需求，新能源车大爆发贡献新动能
传统汽车：轻量化持续渗透
汽车减重为长期趋势，轻量化势在必行。汽车工业发展的过程中，轻量化一直为多方关注的重要领域，就其原因在于以下几点：①汽车轻量化是节油和降低排放的重要方法和途径。实验表明：油耗与车体质量成线性关系，每百公里油耗y（单位L）和汽车自身质量x（单位kg）的关系为：y=0.003x+3.3434，即对一般汽车而言，质量减少10%，可节油6%~8%，可以相应减少二氧化碳排放；②从驾驶方面来讲，汽车自重减轻后，加速性提高，稳定性、噪音、振动方面也均有改善；③从安全性考虑，汽车质量减轻后，碰撞时惯性小，制动距离减小，车辆对人的冲击小得多，所以更加安全。因此，在双碳政策背景下，叠加环保、交通安全要求趋严，汽车轻量化是长期趋势。
中国制造2025规划明确轻量化路线，材料为轻量化筑牢根基。汽车轻量化的途径一般主要表现在三个方面：①结构轻量化：最容易实施也是成本最
低的一种设计手段；②轻量化材料：最基础也是最有效的手段；③先进工艺：先进轻量化材料应用的保障。中国制造2025规划了重点领域技术路线图，从上述3种途径对汽车轻量化做了重要规划和思路建设，其中轻量化材料方面多次强调使用纤维复合材料作为发展方向。随着该技术路线图的不断推
进，纤维增强材料已经承担起轻量化的重任，成为轻量化材料中的“主力军”。
玻纤增强材料质轻价廉，为当前汽车轻量化材料首选。玻纤增强的复合材料已成为汽车工业的主要原材料之一，其优势在于拥有优良的材料特性、良好的经济性、大量供应的可能性、较好的可回收性。玻璃纤维增强型热塑性复合材料具有低密度、设计自由度高、耐腐蚀、抗冲击以及吸收震动等优点，可以替代钢、铝用于结构件，轻量化效果显著。现在最常用的长玻纤增强型材料已经可以完全取代金属材料用于前端模块上，达到轻量化目的，减重达30%~50%。目前，大众和马自达等合资企业已有较普遍的应用，改用长玻纤增强型材料后，无论是重量还是成本都有明显下降，可谓“质轻价廉”。玻纤增强材料应用场景广泛，由内而外对全车实现覆盖。随着玻纤增强材料工艺技术的不断发展，玻纤增强材料在汽车轻量化中的应用场景也越来越广泛。回顾玻纤增强材料的发展过程我们可以看出，前期玻纤热固性增强材料，例如片状模塑料（SMC），树脂转移模塑（RTM）技术，一般用于车门、引擎盖、翼子板等A级表面制件，而现阶段广泛应用的玻纤热塑性增强材料进一步扩大了应用范围包括仪表盘支架、前端支架、保险杠、车底护板以及发动机周边部件，实现了对全车大部分零件和次结构件的覆盖。
玻纤增强材料能较完美的配饰各个部件，轻量化效果显著。玻纤增强材料不仅在汽车轻量化中的应用场景实现了多元化，更是在多种类的同时保证了每一个组件都能发挥玻纤增强材料的优势。在福特和捷豹的车门板中应用了Cslstran+PP-GF20-05
热塑性长纤维增强材料，在高度集成的基础上实现了高强度、高颜值以及高冲击吸能效果；在福特的前端板块中使用了长玻纤（LFT）增强聚丙烯（PP）实现了单车减重1.4kg，降低成本3美元，并满足了传统车辆上部件变形<1mm的结构要求。
国内车用玻纤增强材料渗透空间巨大。20世纪90年代，发达国家汽车平均用塑料量100~130kg 辆，占整车重量的10%左右；日本每辆汽车平均使用塑料量100kg，占车重的12%。欧洲汽车塑料占车重量的10%左右。1996年，北美轿车的塑料平均用量为116.5kg/辆，2003年增加到142kg。截至2013 年，以德国为首的欧洲国家单车用塑料复合材料（以玻纤增强塑料为主）已经达300~365kg，占车重22.5%；美国的单车用量也达到200~249kg，约占车重16.5%；而我国单车用量仅为90~110kg，仅占车重8%，远远低于发达国家的平均水平。在汽车轻量化的大趋势下，国内玻纤增强材料市场前景广阔。
新能源车：需求大爆发贡献新动能
燃油车退出是大势所趋，新能源汽车轻量化成为行业痛点。随着石油资源的逐渐变少以及人类生态环境保护的需要，近年来许多汽车工业发达国家已开始布局汽车产业升级战略，荷兰、挪威、德国、印度、法国、英国等先后通过不同的组织和方式提出了停售燃油汽车时间表，沃尔沃、宝马、大众、丰田等名车企也先后透露出停止生产燃油车的动向和计划时间表，燃油车退出市场，新能源汽车“新王上位”已成定局。然而据国家新能源汽车技术创新中心总经理原诚寅表示，新能源汽车由于电动化、智能化等配置需求，增加了三电系统及大量智能化设备，相比较传统汽车增重较多。研究表明，新能源汽车质量降低10%，对应续航里程可增加5%~10%，节约15%~20%的电池成本以及20%的日常损耗成本。因此，新能源汽车整车减重的需求比传统汽车更加迫切。
当前主流新能源车普遍偏重，日系燃油车整体最轻。以各大厂商部分中型车为例，特斯拉ModelY 的质量达2010kg，基本处在其所有车型的中位数水平，最轻的Model3也重达1761kg。国内新能源车以比亚迪为例，各车型重量中位数大致在1940kg。德系奔驰、奥迪中型燃油车质量约1600~1700kg；而宝马则更接近日系车，质量在1400kg的量级。
除了传统部件轻量化，新增部件也将带来玻纤增强材料需求。除了对传统部件轻量化的需求迫切，新能源汽车新增的零部件以及配套装置也面临减重需求。玻纤增强尼龙因为质量轻、强度高、耐磨耐腐蚀、绝缘性能好而在新能源车中广泛使用，具代表性的应用有交流电机外壳、电池箱、充电系统（例如充电枪模块）、电子控制器零部件、旋转变压器等。因此，玻纤增强材料不仅在传统车型、传统部件中快速渗透，也将在新能源车、新模块中也将占据份额。
2021年我国汽车市场实现恢复性正增长，新能源车销量占比13.4%。我国汽车销量经历了2018-2020年连续3年下滑，在2021年实现恢复性正增长。2021年汽车总销量达2627.5万辆，同比增长3.81%；其中新能源汽车销量同比增长157.48%至352.05万辆，在汽车总销量中占比提升8pct至13.4%。
2022年1-6月新能源汽车销量继续实现翻倍增长，同比增长115.61%至259.95万辆。1-6月，汽车总销量同比下滑6.47%至1205.7万辆，剔除新能源
车后降幅约19.07%，主要系疫情扰动下增速受到压制。而随着新能源汽车销量的爆发式增长，将带动全年汽车总销量增速回升。
需求测算：2025年国内汽车用玻纤增量需求超80万吨，CAGR达16%
参考《中国制造2025》重点领域技术路线图（2015版），要求2015-2025年汽车累计减重30%，平均每年减重3%，参考大约2.0/1.6吨的初始重量，大约每年减重60/50kg。到2025年，预计新能源汽车/燃油车改性塑料使用比例分别提升至24%/20%。参考中信建投电新团队对新能源汽车销量的判断，以及我们对于燃油车逐年减量的保守估计，预计2025年汽车改性塑料需求量提升391万吨，几乎全部由新能源汽车贡献；单车平均用量提升约136kg，其中新能源车平均提升181kg，燃油车平均提升71kg。预计2025年国内汽车用玻纤增量需求超80万吨，2021-2025年CAGR达16%。热塑短切属于玻纤粗纱中的高端制品，若按照8000元/吨的均价，2025年汽车用玻纤市场约145亿元；近3年金发科技改性塑料均价约1.37万元/吨，由此估算2025年汽车改性塑料市场规模约1180亿元。
（独角兽智库）