探寻2024年新股主题择股路径（六）：竞逐能效及新产业喷发，轻量化材料有望乘风而起

证券研究报告 新股研究2023年4月15日 探寻2024年新股主题择股路径（六）： 竞逐能效及新产业喷发，轻量化材料有望乘风而起 新股专题报告 分析师：李蕙S0910519100001 本报告仅供华金证券客户中的专业投资者参考请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 轻量化材料能够实现产品减重，具备经济和环保的双重效益；目前占据主流、且具备一定成长潜力的轻量化材料包括铝合金、镁合金、玻璃纤维、以及碳纤维等。 汽车电动化趋势是推动车用铝合金需求增长的核心动力，有望带动铝合金整体需求的抬升。纯电动车由于新增加了电池、较同等级内燃机车重100-250kg，叠加纯电动车对能耗经济性的需求更高，因此其单车用铝量更多、较传统内燃机车高出约42%。 镁价持续下探有助于镁在汽车工业等下游场景中获得更广泛应用。镁合金较铝合金轻15%-20%，且具备更强的减震性、导电性、导热性等机械属性，但受制于较高的价格成本，过去推进程度相对有限；自2023年10月起，镁价持续下探，截止2024年3月27日，镁价已下探至19260元/吨、镁铝价格系数比仅为1.00，镁合金发展有望迎来转机。 价值量较高的风电纱和电子纱的占比提升或将助推玻璃纤维行业的需求结构升级。应用于建筑建材等领域的传统玻纤产品，目前价格约在4000-6000元/吨，而风电纱、电子纱等中高端玻纤产品的售价约为传统玻纤产品的两倍，中高端玻纤产品的单位价值量提升明显；据立鼎产业研究网估计，2023年风电领域玻纤增速约达18.2%、电子电器领域玻纤增速约达7.14%，均高于行业平均增速，或有助于玻纤行业的需求结构升级。 碳纤维凭借显著的性能优势，有望受益于新能源及其他新兴领域的需求增长。碳纤维在风电叶片、光伏热场、以及氢能储运等领域加速渗透；根据中国复合材料学会预测，预计2021-2025年碳纤维在风电领域的需求量年复合增速约为25%、在压力容器领域需求量增速为20%、在碳碳复材领域需求量增速为30%。而在其他新兴应用领域，人形机器人和低空经济的发展突破，有望为碳纤维带来新的应用方向。 建议关注的新股及次新标的：我们建议优先关注在轻量化市场本身占据主导地位、或需求增长潜力相对更大的轻量化材料 （如铝、镁、玻璃纤维、碳纤维等）的相关上市公司，尤其是具备一定业务稀缺性或具备细分龙头优势的可能更佳，包括美利信、锡南科技、晋拓股份、多利科技、宏鑫科技、星源卓镁、国际复材、中复神鹰、中研股份等。 风险提示：轻量化材料行业发展不达预期、主要原材料和能源价格波动、用工短缺及成本增加、技术迭代及产品研发滞后、上市公司业绩不达预期、政策风险、数据信息统计及模型测算偏差风险、过去经验不代表未来、系统性风险等。 01 02 轻量化材料作为重要的轻量化手段之一，促进各领域的可持续性发展铝合金：应用分布最为广泛的轻量化材料之一 03 镁合金:目前商用的最轻的金属结构材料 04 玻璃纤维：具有性价比优势的无机非金属材料 05 06 07 碳纤维：力学性能突出的新型纤维材料建议关注的新股标的 风险提示 01 轻量化材料作为重要的轻量化手段之一，促进各领域的可持续性发展 1.1轻量化概念的应用场景不断实现横向拓展 1.2轻量化成为推动多领域可持续发展的必要途径之一 1.3轻量化材料的主要类别概述 根据《轻量化发展白皮书2022》，“轻量化”概念最先起源于赛车运动，赛车设计师不断追求车辆“轻”的极致，在比赛过程中使赛车发动机输出的动力能够产生更高的加速度，并且获得比其他车辆更优的操控性能。 近年来随着节能减排理念的普及，“轻量化”概念的应用不仅延伸至普通汽车，还广泛适用于航空航天、轨道交通、风力发电、以及机器人等多个领域。 与此同时，轻量化的目的也不再局限于追求性能上的提升，而是同样着眼于降低能耗及环境污染、提升成本优势和安全性能等方面，使其具备经济和环保的双重效益。 A轻量化是实现性能提升的关键 汽车领域：降低车辆的重量能够有效改善车辆的行驶性能；美国铝业协会提出，汽车重量每减少25%，可使汽车加速到96.56��∙ℎ−1所需时间由10秒缩短为6秒。 风电领域：叶片质量的减小，可以有效改善叶片的空气动力学性能，降低叶片对机塔和轮轴的负载，风机的输出功率更平滑更均衡、运行效率更高，更有利于风机的风力收集。 航空航天领域：机翼的轻量化设计可以显著减少飞机重量，降低飞行阻力，提高飞机的爬升率和速度。 机器人领域：降低机器人自重、减小机器人体积和惯性矩，从而提高机器人的加速度，使得机器人能够更快完成指定任务。 运动器材领域：碳纤维自行车框架的重量仅为传统铝合金框架的一半，能够显著降低骑行者的体力消耗，从而提高骑行速度和操控性；同时，轻量化材料还广泛应用于高尔夫球杆、网球拍、滑雪板等多种运动器材中，意味着更快的挥杆速度。 B轻量化对实现节能减耗至关重要 汽车领域：对燃油汽车而言，约75%的油耗与整车质量有关，燃油汽车质量每下降10%，油耗下降8%、碳排放约减少4%；而对于电动汽车而言，电动汽车每减轻1kg，每100km能耗可降低5~10W·h，至此续航里程也能获得相应提升。 轨道交通领域：随着城市轨道交通车辆运行速度和载客量的不断提升,运行能耗也在不断增加,2022年全国城轨交通总电能耗为227.92亿kW·h、达历史最高，而车辆轻量化可有效降低整车的运行能耗；有研究表明，轨道车辆每减重10%，可降低能耗5%~7%。 航空航天领域：根据国际航协的数据，如果飞机减少2500kg，实际可以减少20%的油耗。 机器人领域：根据赵洪林《水下机器人推进器用永磁直流电机主轴轻量化研究》，以水下机器人为例，当采用轻质材料制造的机器人电机主轴能够减少1.0~1.5kg的电机总重，电机效率将提高4%~5%，使得每年的用电量能减少5.2×1010~7.8×1010kW∙ℎ。 C轻量化有利于增加经济效益 汽车领域：根据国际铝业协会的相关数据，电动车的重量与耗电量呈正相关关系；新能源汽车减重100kg，可节省约20%的电池成本和日常损耗成本。 风电领域：轻量化是推动风机向大型化发展的关键前提；通常而言，需要将风机组件或模块控制在100吨左右才能使用常规装备来实现运输和吊装，若超出该重量限制，可选装备就极为有限，造成运输和吊装成本的大幅抬升。 轨道交通领域：轻量化设计可以减小轨道的磨损与变形,降低线路的维护成本。 航空航天领域：减轻飞机的重量，能够有效减少运营和维护成本。根据白牧宸《轻量化材料在飞机工业领域中的应用》，民用飞机每减轻1磅重量，可节约使用成本约200美元;而军用喷气式飞机每减轻1磅重量，可节约使用成本约2000美元/月。而油耗方面，根据国际航协的数据，燃油成本大约占航空总成本的26%-40%，通过轻量化实现油耗的大幅降低，进而优化航空的成本结构。 机器人领域：机器人轻量化设计可以通过减少机器人的零部件磨损和故障率，从而缩短运行中断和停机的时间，降低运行的维护成本。 D 轻量化助力产品使用寿命的提升 风力发电领域：由于风电机组运转时，叶尖的抽磨力大，易损且薄弱。研究证实在叶尖附近使用碳纤维复合材料等轻量化材料，不仅可以提高叶尖的刚度，还有助于减少风机轮毂的负荷和磨损，进而延长叶片的使用寿命。 航空航天领域：轻量化设计可以减少机翼内部受力集中的问题，降低机翼的应力水平，提高结构的寿命和可靠性。 机器人领域：减少机器人的重量可以减少对设备的磨损，延长设备的使用寿命。 E 轻量化关系到可靠性及安全性 汽车领域：减小汽车质量能减少碰撞时的惯性和缩短制动距离，从而提高汽车的安全性。据统计，整车重量每降低10%，制动距离减少5%、转向力减少6%。 航空航天领域：超重的飞机将使机动性能降低，起飞、着陆距离增加；以战斗机为例，战斗机重量若减轻15％，则可缩短飞机滑跑距离15%。 实现轻量化的途径有轻量化材料、轻量化结构、轻量化制造工艺三种，三者密不可分，但其中轻量化材料的应用是实现轻量化最基础、最核心的手段。 轻量化材料是相对而言，一般指密度小于普通钢（普通碳素钢密度为7.85g/cm³）的材料，其评价指标包括密度、强度-重量比、强度-密度比、成本-重量比等，即不仅考虑单位体积的重量，还得兼顾单位体积/密度/重量的强度、刚度和成本。轻量化材料根据密度指标分为两大类：一类是轻质材料，其密度明显低于普通钢；另一类则是高强度材料，其减重效果相对有限、更注重性能上的提升，如高强度钢板、热冲压成形钢和高强度铸铁等。 轻量化材料 轻质材料 轻 质 金属 工 程 塑料 复 合 材料 高强度材料 高强度铸铁 热冲压成形钢 高强度钢板 高强度材料以高强度钢为例， 钢板凭借较低的成本、较成熟的技术工艺，仍是汽车工业等领域的主要制造材料之一，而高强度钢板是由传统钢板通过合金设计、热处理工艺和控制轧制温度等手段获得，更契合零件设计的小型化、轻量化发展，然而： 通过高强度钢减重更倾向于指零部件产品的轻量化；采用高强度钢板制造的零部件得通过降低板厚才有减重效果，但高强度钢板材自重并未大幅度减轻；普通碳素钢密度为7.85g/cm³，而高强度合金钢的密度为7.82g/cm³。而且零部件选定钢板的厚度，大多以零部件的刚性为基准，因而实际的板厚减少率不一定能达到钢板强度的增加率。 高强度钢板得到的轻量化程度较为有限，并不能像工程塑料和铝镁合金等轻质材料那样显著。 轻质材料主要为轻金属、工程塑料、复合材料。 （1）轻金属：通常指密度小于4.5g／cm³的金属，低于该密度数值的金属包括铝、铍、镁、钙、钠、钾、锂，另外海外也将钛 （密度4.51g／cm³）纳入低密度金属范畴，但国内工业界将地壳丰度低于100ppm的铍、锂、钛算作稀有金属；而在剩余轻质金属中，钾、钙、钠具有较强的活泼性，并不像镁、铝能参与合金制备的置换反应，与此同时，铝是地壳含量最高的金属、镁是地壳含量排名第八的金属，能对下游应用领域形成较为稳定的供应。 （2）工程塑料：密度通常在0.9-2.3g／cm³的范围区间，可作工程材料和代替金属制造机器零部件等的塑料。根据商业周刊网，全区通用的前五大工程塑料包括聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、聚苯醚(PPO)和热塑性聚酯(PBT)。 图：轻质材料与普通钢材的密度对比 （3）复合材料：玻璃纤维（密度为2.4-2.76g/cm³）和碳纤维（密度为1.5-1.8g/cm³）在复合材料拥有主导地位；根据前瞻产业研究院统计，二者合计占据复合材料市场规模的90%，其中玻璃纤维约占84%、碳纤维约占6%。 02 铝合金：应用分布最为广泛的轻量化材料之一 2.1铝作为地壳含量最丰富的金属元素，其用途广泛 2.2铝合金消费结构拆分 2.3汽车工业领域是拉动铝合金需求增长的中坚力量 2.4当前车用铝合金面临需求增长受阻的因素 2.5汽车电动化发展是推动车用铝需求二次增长的核心 2.6我国铝合金集中于低端领域，市场集中度较低 铝合金：应用分布最为广泛的轻量化材料之一 铝合金凭借硬度高、防锈耐腐、延展性、导热性及导电性良好等优势，在建筑工程、汽车工业、机械制造、电子通讯等众多领域实现了广泛应用；其中，交通运输和建筑工程领域占据了一半以上的市场份额。据中国国际铝工业展览会测算，2023年全口径国内铝消费量达到4786万吨，创历史新高，较2022年增长7.6%。 交通运输领域是拉动铝合金需求增长的核心，但受制于部分铝制汽车零部件渗透率较高、以及安全性能级别不足等因素，近年来单车用铝量的增长略有放缓。交通运输作为需求提升最快的板块，其用铝量占比由2020年的23%增至2022年的26.5%。截至目前，车用铝合金已在汽车热交换系统、传动系统、动力系统、车身结构件、车身覆盖件及底盘等多领域实现应用。然而实际应用中单车用铝量离理论最大值仍有一定空间，乘用车理论平均最大可用铝量约