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全球能源转型下,“以铝代铜”冲出新赛道

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2024年09月27日 10:07:35
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出于降本考虑,铜铝替代效应加速发生。

  在全球能源转型的大背景下,铜的资源稀缺性凸显,“以铝代铜”展现出丰富的应用价值和应用前景。一方面,随着全球铜矿山品位下滑,我国铜矿资源紧缺,价格底部抬升,以铝代铜在一定程度上可降低铜资源对外依存度,对于增强资源保障能力和维护国家经济安全具有重要战略意义;另一方面,当前铜铝比价长期维持在3以上,今年来比价中枢进一步上移,出于降本考虑,铜铝替代效应加速发生,预计后续铜铝比价仍将维持高位,“以铝代铜”将成为行业发展新赛道。


立足当前市场发展情况,铜铝企业正在不断加大研发力度,在铝电线电缆、铜铝复合材料、层状复合材料、铝制换热器以及铝漆包线等领域都存在着“以铝代铜”的创新应用。


图1:铜铝比价

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数据来源:SMM、物产中大研究院


  一、铝电缆的应用前景


在架空绝缘电缆领域,增加了新特性要求和高强度铝合金要求,整体用量稳中有降。在电力电缆领域,用铝和铝合金导体以1系和8系铝合金为主,得益于电网建设,整体用量逐步增加。在光伏新能源领域,中压电力电缆、低压电力电缆的铜替代效应显著,光伏直流电线(组件到组件、组件到汇流箱)正不断研发用于组件间铝合金光伏电缆的连接器。在风电新能源领域,陆上风电耐扭电缆采用铝合金导体已有少量试用。


铝及铝合导体相较于铜导体的优势在于:1、价格优势明显;2、重量轻;3、防盗。不足在于:1、易氧化,影响连接性能;2、生产工艺相对复杂;3、外径大,敷设要求高。


铝及铝合金导体在线缆行业的应用主要有:1、中低压配电领域增加,如建筑物、路灯线、公用电网;2、新能源和绕组线领域用量快速增加;3、应用的导体截面、种类不断扩充,一些应用突破了现有标准规定。


图2:铝线

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  二、铜铝复合材料、层状复合材料应用现状及新进展


轻量化铜铝复合材料在航空航天、轨道交通、新能源汽车上应用,能极大提高能源效率。在工艺升级过程中,通过了热稳定性测试,结合良好,加工性能优异。铜铝复合材料已在输配电、航空航天、新能源发电、储能设备、新能源汽车、机电设备、轨道交通、通讯电气、海工装备9大领域得到产业化应用。


国家电网积极响应“双碳”和“以铝节铜”战略,在35kV及以下电力设备推广应用铜铝复合材料。使用铝芯电缆的关键点是接头技术及其使用的可靠性,铜铝复合软连接、铜铝一体化产品,解决了连接端的供电稳定问题。


铜铝复合软连接优势在于:1、减重40-50%;2、降成本40%;3、和纯铜—样优良导电性能;4、加工、焊接方便。


图3:新能源车铝部件

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图4:轨道型材

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  三、铝制换热器在户式空调中的应用进展


铝制换热器用量逐年提升,空调器龙头企业争相研发并在积极提升量产能力,营造出了铝制换热器良好的技术迭代氛围。


铝换热器的材料主要有三种:铜圆管铝翅片,其性能良好、耐腐蚀强,技术成熟,应用广泛,但是价格高昂;铝圆管铝翅片,重量轻、成本低,但是耐腐蚀性差,难焊接;微通道,体积小、重量轻、成本低、换热效率高,制冷剂充注量少,但同样耐腐蚀性差,不易排水。其中,铝圆管铝翅片换热器的生产占比从2020年是1.1%上升至2023年的9.4%。全铝换热器新技术层出不穷,适用了广泛的应用场景。


  四、铝漆包线市场分析及发展


在成本方面,铜铝价差刺激了下游产业“以铝代铜”的积极性,铝电磁线在成本上有很大优势;市场竞争激励,内卷严重,对成本诉求越发明显。


在性能方面,铝电磁线具有良好的导电性、可塑性和耐腐蚀性,铝的比重只有铜的三分之一,有利于产品轻量化设计,通过不断的技术创新和实践经验,市场应用已非常成熟,目前多项汽车电机项目落地完成批量生产,同时,部分汽车电机项目正在研发中,如油泵电机、雨刮电机等,未来铝电磁线需求在空调压缩机、汽车电机等领域将会有更多应用。


图5:铝车身

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  目前,市场对于“以铝代铜”的关注度不断提升,各类铜铝企业也在不断加强“以铝代铜”的开发研究,积极探索铝材在电线电缆、高端制造、光伏储能、3C家电等多个领域的创新应用,旨在充分提升企业竞争力、更好服务社会发展需要。


作者:陈薪伊 丁梦钦

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