2017年中国节能减排政策及镁铝合金轻量化分析

　　1、全球减排政策力度空前，各国纷纷提高减排标准

　　汽车尾气为大气污染的重要来源，目前全球对汽车减排要求逐渐严苛：欧盟要求到2020年所销售的95%新车二氧化碳排放量不超过每公里95克，超出碳排放标准的车辆将受到每辆95欧元/克/公里(约合18600元/升/百公里)的罚金处罚。其他国家诸如美国、日本等也纷纷提高了排放标准，而我国要求到2025年，汽车耗油标准将从6.9L/100km降至4L/100km，年均降幅将达5.0%。

各国节能减排标准越发严苛

　　2、节能减排政策频发，我国汽车轻量化市场有望逐步放量

　　近年我国节能减排政策路线逐渐明晰，相关政策文件频发不断。从2012年的《乘用车燃料消耗量第四阶段标准》到2016年的《节能与新能源汽车技术路线图》，节能减排要求越发严苛，技术路线越发明晰，相关政策正不断落地施行。2016年颁布的《中国制造2025规划》要求：到2020年通过高强度钢、铝镁合金等复合材料在汽车上的应用，实现平均整车减重目标5%至20%。而基于对汽车研发周期较长（一般为四至五年）的判断，我们推测为了在2020年能够达标，制造商理论上已经开始了针对轻量化的车型研发及制造，汽车轻量化市场在未来几年或便将开始放量，放量速度或超市场预期。

　　补贴新政倒逼新能源汽车减重，其轻量化诉求更为明显：新能源汽车作为节能减排重要贡献力量，其发展备受市场关注，而2017年出台的新能源补贴新政把整车重量作为重要参考标准：“纯电动乘用车产品，按整车整备质量(m)不同，工况条件下百公里耗电量(Y)应满足以下要求：m≤1000kg时，Y≤0.014×m+0.5；1000<m≤1600kg时，Y≤0.012×m+2.5；m>1600kg时，Y≤0.005×m+13.7。”整车重量越小，补贴门槛也会随之降低。同时更低的车身重量也会带来更长的续航里程。对新能源汽车而言，整车每减重100公斤，续航里程可提高3-5公里。但由于其需要大容量电池，重量较同级别燃油车重数百公斤，而过重的体量制约了电动车的续航能力。但削减电池重量则意味着要提高电池能量密度，这一难题目前尚无良好解决方案。故同传统车一样，车身轻量化也是目前新能源汽车的现实选择。

新能源乘用车、混合动力乘用车应用补贴标准（万元）

　　以全球电动车先驱特斯拉的代表车型Model S为例，其采用了铝合金作为车身框架材料，并且在四门两盖上也采用了铝制车身板，从而控制了整体车重，给消费者带来了更好的驾驶体验。Model S的重量大约为2100Kg，其中铝合金车身占比17%，大约360kg。

特斯拉Model S车身重量分布

　　3、车身材料轻量化是目前最为可行的节能减排手段

　　一般认为汽车轻量化是节能减排的有效实现路径，相关研究表明，汽车自重每减少100kg，可以降低油耗0.5L/100km，CO2排放减少5g/km。同时，车重每减少10%，轿车燃油经济性会提高6%，轻卡的燃油经济性会提高8%。而轻量化实现途径分为结构设计优化、制造工艺创新以及车身材料的轻量化，前两者技术难度更大，减排效果更低，而车身材料轻量化则更具可行性及发展前景。以美国为例，根据计算，美国方面为了达成减排目标，平均整车质量在2020年需要相对2015年减轻54公斤，到2030年更是需要减重160公斤，若单靠结构设计优化恐难达减重目标，车身材料轻量化则更显实际。

2020年美国乘用车平均需要减重50kg

　　4、镁、铝合金综合性能优异，为理想轻量化材料

　　相对钢而言，铝合金的比重仅为其30%，为2.68g/cm 3。当弯曲刚度相等时，铝合金的相对厚度为1.43，减重潜能为49%。相关研究结果显示，若材料选用铝合金，那么车身将在同等情况下比低碳钢、铸铁等每千克少排放13～20千克温室气体；而镁是当前广泛使用材料中质量较轻的金属，其比重仅为钢的1/4，为1.74g/cm 3，且其比强度和比刚度也较高，综合性能优异。

铝、镁合金减重效果显著

　　此外镁、铝两种合金弹性模量较低，因此在受相同外力冲击时，相较其他材料，镁、铝合金可吸收更多的振动冲击，起到减震、降噪的作用。

　　若再结合先进加工工艺，制造成本将大幅降低。根据福特公司2007年所做的研究称，实施“材料设计、结构设计、工艺设计并行工程”后，采用轻量化材料（镁铝合金等）可将零部件种类减为原来的8%，加工费用相对钢材降低60%，粘结费用相对焊接减少25%～40%。同时，复材模具费只约占钢制件模具的10%～20%，成本节约更为显著。

　　综上，镁、铝合金目前被认为是汽车轻量化的最理想材料，而国内来看，2016年颁布的《节能与新能源汽车技术路线图》也认为镁、铝合金将是10年内的主流轻量化材料。《路线图》提出要重视先进制造及轻量化这类共性化技术，在2025年之前的两个阶段在用材方面以扩大铝、镁合金的用量为主，2020年单车用铝量达到190kg,用镁量达到15kg，较目前水平（2016年单车用铝量约为130Kg，单车用镁量不足1Kg）尚有较大提升空间。

《路线图》对镁、铝合金轻量化应用给予高度重视