1、Page 11铜铝替代在电线电缆和家电行业的未来趋势展望2024年6月Page 2 SMM.All rights reserved.Source:SMM Consulting目录1行业背景32铜铝替代在电力行业的现状及展望63铜铝替代在家电行业的现状及展望29Page 3 SMM.All rights reserved.1行业背景Page 4 SMM.All rights reserved.Source:SMM Consulting3 012345铜价/铝价比值铝代铜的驱动因素凭借明显的价格优势，以及良好的物理性能和丰富的储量，铝对铜造成明显的替代威胁长期以来，铜价是铝价的3倍以上铝铜替代铝的
2、物理性能良好导电率良好密度低韧性高我国是贫铜富铝的国家020,00040,00060,00080,000100,000铝矿铜矿2022 年我国铝矿和铜矿储量，万吨双碳政策潜在“抬高”铝价铜的碳排远低于铝在降碳压力下，铜成为更优的材料选择双碳政策导致铝价提高，弱化了铝的成本优势Page 5 SMM.All rights reserved.2铜铝替代在电力行业的现状及展望Page 6 SMM.All rights reserved.Source:SMM Consulting电力工业流程图与分类电力行业分为发电、输电和配电端发电机电线电缆变压器其他设备火力发电水力发电核能发电风力发电光伏发电电线电缆
3、变压器交流输电线路和变压器1000KV,750KV,500KV,330KV,220KV,110kv直流输电线路和变压器1100kv,800kv,660kv,500kv,400kv 电线电缆配电线路10kv35kv分类主要用铜产品电力行业流程发电端输电端配电端Page 7 SMM.All rights reserved.Source:SMM Consulting电缆生产商高压电缆生产企业高度集中，而中低压电缆生产企业较为分散，企业数量多，产品同质化程度高高压电缆中低压电缆企业数量头部企业集中度主要分布区域企业数量少由于存在品牌、技术、资质等壁垒，高压电缆的市场集中度较高中低压电缆对技术和投资要求
4、低，导致市场竞争激烈，产品同质化程度高10,000家集中分散Page 8 SMM.All rights reserved.Source:SMM Consulting电力行业铜需求变化分析综合因素评估，电线电缆行业整体铜单耗呈下降趋势电力行业用铜量电力市场规模铜单耗微型化 例子：单位长度线缆用铜量下降铜替代 例子：线缆的铜导体逐渐被铝导体所取代功效提升 例子：导电效率提高及安全性考虑，导致线缆用铜量增大用铜密度Page 9 SMM.All rights reserved.Source:SMM Consulting电力行业用铜分析电力行业中，配电端用铜密度最高，发电端次之，最后是输电端配电端输电端
5、发电端铜单耗高低10KV35KV交流电直流电风电核电光伏水电火电Page 10 SMM.All rights reserved.2.1发电端Page 11 SMM.All rights reserved.Source:SMM Consulting传统发电流程对于传统发电方式，火电核电及水电，铜主要被消耗在厂内设备中，如厂用变压器、厂用线缆（高压、低压、弱电、控制线缆等）电厂的发电回路分为主回路和分支回路。所发电量的90%由主变压器通过主回路升压至高电压，然后送入国家电网的传输线。剩下的10%用于工厂的内部运营。火电与核电的主输电线路耗铜较少，因为发电机功率太大，线路一般是用导体为铝的IPB母线
6、，只有小于300MW的发电机主回路可能用铜排。水力发电功率一般小于 300MW，主要回路采用铜棒。发电厂主回路，线路类型多为全连式离相分布母线（IPB）分支回路，线路类型多为全连式离相分布母线（IPB）主变压器厂用设备并网输电厂内用电各类厂用变压器常用线缆IPB：铝导体Page 12 SMM.All rights reserved.Source:SMM Consulting2010-2050 年传统发电方式铜单耗整体来看，在微型化的影响下，三种传统发电方式的铜单耗在不断下降02412345单位：吨/兆瓦火电铜单耗，45单位：吨/兆瓦水电铜单耗，2010-20500
7、2412345单位：吨/兆瓦核电铜单耗，2010-2050水力发电的铜单耗明显高于火电和核电，总铜单耗超过3吨/兆瓦，而火电和核电铜单耗不足2吨/兆瓦。2010-2050年，三种传统发电方式均无铜替代发生。铜单耗在规模效应带来的微型化影响下逐渐减小。微型化来自以下方面：发电机装机功率的增加会导致铜单耗的减少，如火力发电，通常在300MW的发电机主回路中采用IPB母线,IPB的比例会随着装机功率的增加而增加。Page 13 SMM.All rights reserved.Source:SMM Consulting传统发电铜替代分析传统发电被认为是中国的基础能源和重要的电力来源。根据规定，重要电力
8、必须使用铜导体。因此，铜被替代是基本不可能发生的新能源与传统能源稳定基本能源不稳定附属能源新能源发电(风力发电和光伏发电）传统发电条例案文“重要电力必须使用铜导体”重要电力定义供电中断将影响具有重大政治和经济意义的企业的正常运行供电中断将造成巨大损失供电中断将导致公共场所秩序严重混乱传统能源重要电力=来源：绝缘电缆导体绝缘电缆的导体（GB/T 3956-2008）Page 14 SMM.All rights reserved.Source:SMM Consulting陆上/海上风电主要用铜线缆流程陆上风电主要耗铜部件为电缆1和电缆2，电缆4包含架空线和电缆线两部分；海上风电主要耗铜部件为电缆1
9、和电缆4，电缆4全部为电缆线路电缆1：风力发电机内部的电力电缆电缆2：连接发电机和箱式变压器的电力电缆电缆3：连接箱式变压器和集成电路的电力电缆电缆4：集成电路电力电缆箱式变压器主变压器输电线5-10 台风能发电机组成1个环路注释:其他 1-3 个环路架空线电缆线Page 15 SMM.All rights reserved.Source:SMM Consulting风电铜单耗预计到2050年，陆上风力发电铜单耗将大幅下降，其主要受轻量化和小型化的影响；对于海上风电，由于电缆4仅为电缆线，其铜单耗要远高于陆上风电。未来，海上风电铜单耗将在小型化的影响下逐渐降低05Unit
10、：t/MW陆上风电铜单耗,2010-2050海上风电的铜单耗远远大于陆上风电。主要原因是海上风电的电缆 4 只能使用铜电缆线（海底电缆），而陆上风电的电缆 4 中只有 30%是电缆线，且在 2020 年已基本被铝电缆取代。小型化的发生是因为发电机功率逐渐增加，1）使得发电机铜单耗减少；2）在规模效应下，电缆 1、2、3 的用量也随之减少。铜替代现象主要发生在电缆 3 和电缆 4，预计未来替代将更加明显。在替代的驱动下，2010 年到 2050 年风电的铜单耗也将逐渐下降。0102012345Unit：t/MW海上风电铜单耗,2010-2050Page 16 SMM.All rights res
11、erved.Source:SMM Consulting光伏发电关键铜线缆流程对于光伏发电，主要耗铜的电缆有三种，其中电缆1和电缆2对铜单耗的贡献最大10-15 个回路10-20 个光伏电池组成一个回路逆变器箱式变压器主变压器输电线路电缆1：连接光伏电池并将电力传输至逆变器的电力电缆电缆2：连接逆变器和箱式变压器的电力电缆电缆3：连接箱式变压器和主变压器的电力电缆注释:：Page 17 SMM.All rights reserved.Source:SMM Consulting光伏耗铜情况受铜替代的影响，光伏发电铜单耗整体呈下降趋势051012345Unit：t/MW2010-2050年光伏铜单耗
12、2010 年到 2020 年，由于光伏发电线路的铜替代现象明显，铜单耗大幅下降。替代主要发生在电缆 2 和电缆 3 上。从 2010 年到 2020 年，几乎所有铜电缆都被铝电缆取代。预计 2020 年至 2050 年光伏补贴政策完全结束后，铜替代现象将进一步增加，但其造成的影响将逐渐减弱。到 2050 年，电缆 2 和电缆 3 上剩余的铜电缆将更换为铝电缆。电缆 1 也将在未来 30 年内逐步更换，但更换过程缓慢。Page 18 SMM.All rights reserved.Source:SMM Consulting风电铜替代分析陆上风电，所有线路或出现铜铝替代，电缆3和电缆4可能性最大；
13、海上风电对电缆的质量要求高、风险承受能力低，因此几乎不可能更换电缆；光伏发电线缆铜铝替代可能性较低，若补贴消失考虑成本或出现铜铝替代电缆类型政策影响程度替代可能性电缆 1陆上风电：风力发电机及变压器之间的低压电力电缆建议采用铜质电力电缆海上风电：建议采用导体为铜的海底电缆光伏发电：光伏发电系统应用电缆导体应为退火铜线。电缆 2陆上风电：风力发电机及变压器之间的低压电力电缆建议采用铜质电力电缆海上风电：应采用阻燃电缆，导体为铜光伏发电：光伏发电系统应用电缆导体应为退火铜线。电缆 3陆上风电：铜或铝电力电缆可用于风力发电升压站的中压电缆/海上风电：建议采用导体为铜的海底电缆光伏发电：光伏发电系统应
14、用电缆导体应为退火铜线。电缆 4陆上风电：架空线首选铝材质，在不利于架空线路建设和维护的地区，应采用埋设电缆的形式/架空线 100%铝海上风电：建议采用导体为铜的海底电缆注:颜色深浅代表可能性由高至低高中低来源:风力发电场设计规范 GB 51096-2015Page 19 SMM.All rights reserved.2.2输电端Page 20 SMM.All rights reserved.Source:SMM Consulting铝绕组变压器使用铝绕组线的变压器曾一度出现在电力行业中。但由于频繁故障，2017年国家电网检查后，变压器中的铝绕组线逐渐消失2016年前变压器中的铝线有一些中、
15、低压变压器采用铜包铝作绕组线部分变电站采购铝制变压器，以降低成本2016年2017年2017年后铝制变压器频繁故障2016年设备质量事故率为57%，引起了国家电网的重视铝制变压器容易发生燃烧和爆炸国网检查国家电网开展检查活动以淘汰不合格设备，并将这些供应商列入黑名单监理设备主要有7大类，变压器是其中之一铝变压器消失经过严格检查，铝制变压器在国网全部淘汰此后，国家电网的采购更加严格。铝制变压器供应商在市场上逐渐消失Page 21 SMM.All rights reserved.Source:SMM Consulting2010-2050 年输电线路铜单耗由于城市化的发展，110KV、220KV和
16、500KV电缆线路的比例将增加，输电线路的铜主动替代将略有提高除 110KV、220KV 和 500kV 外，其他电压等级线路均为钢芯铝绞线（ACSR），铜单耗为0。对于 110KV、220KV和 500KV线路，由于城市化的发展，电缆线路的比例将增加，直接影响铜单耗逐渐增加。电缆线路主要敷设在城市附近或城市内高压变电站附近。未来，由于城市化的发展，城市中高压变电站的数量会增加，对电缆线路的需求也会逐渐上升。但由于电缆线路成本较高，铜价又是铝价的3倍以上，故铜单耗的上升幅度有限。0.001.002.003.004.005.00200402050Unit：t/km2010-
17、2050年输电线路铜单耗110KV220KV500KV500 千伏-上海静安变电站Page 22 SMM.All rights reserved.Source:SMM Consulting输电端铜替代分析由于技术限制，在输电端没有铜替代品电缆类型电压规定影响程度替代可能性架空线全电压架空线可以是钢芯铝绞线或铝绞线100%铝电缆线110,220,500KV建议使用铜导体电缆注:颜色深浅代表可能性由高至低高中低根据规定，电缆线路的铜替代损耗为中等由于高压电缆的技术要求限制较高，通常在输电端没有铜替代品来源:1.110kV750kV 架空输电线路设计规范 GB 50545-20102.城市配电网规划
18、设计规范 GB 50613-2010Page 23 SMM.All rights reserved.2.3配电端Page 24 SMM.All rights reserved.Source:SMM Consulting配电线路中主要铜产品的流程配电线路主要耗铜线路包括10KV和35KV配电线路35KV民用建筑商用建筑配电线路主要包括 10KV 和 35KV 配电线路。10KV 线路长度占配电线路总长度的 90%。通常，110KV 及以上电压经变电站降压至 10KV，主要输往居民楼和商业建筑。传输到工厂的 10KV 线路很少。35KV 线路长度约占配电线路总长度的 10%，主要连接变电站和用电量
19、大的工厂。工厂变电站注：1.少数配电线路为110千伏。在计算铜单耗时，SMM 将电压35kV 的线路划分为配电部分，将电压110kV 的线路划分为输电线路。2.输电线路铜单耗=（电缆线路铜单耗*电缆线路的市场份额）+（架空线路铜单耗*架空线路的市场份额）建筑行业10KVPage 25 SMM.All rights reserved.Source:SMM Consulting配电线路铜单耗SMM预计未来配电线路铜单耗将逐渐上升0212345Unit：t/km35千伏铜单耗,2020203020402050Unit：t/km10千伏铜单耗,2010-2050电缆线路在
20、配电线路中的比例随着城市化的发展而增加，从而使得铜消费量增加；但架空线路仍全部为铝线。受铝电缆和铜电缆之间的竞争，铜消费将有一定程度的下降。2020 年到 2050 年，铝电缆在 10KV 和 35KV 电缆线路中的比例也将增加，但由于铝电缆的性能比铜电缆差，对于高压电缆，导体的质量要求更高，因此 35KV 线路的铝替代量相对低于 10KV 线路。但由于铜消费的增加远高于消费的减少，故2010年到2050 年，10KV和35KV配电线路的铜单耗均逐渐增加。Page 26 SMM.All rights reserved.Source:SMM Consulting中外铜替代比较-配电线路中国配电线
21、路的铜替代率远远低于美国。未来，随着技术的日益成熟，中国的铜替代率将逐步提高不同国家铜替代情况比较1968 年，美国发明了铝合金电缆产品。此后，铝合金电缆在美国的应用非常广泛，在输变电领域得到了较高程度的推广。2007 年前后，铝合金电缆进入中国，并带动了中国企业对铝合金电缆研发和生产的投入。到 2020 年，我国铝合金电缆虽有一定发展，但进展缓慢，市场占有率较低。主要原因有 1）输配电线路电压较高，对电缆的物理性能要求较高。铝合金电缆的相关技术仍在发展中，还不够成熟，无法全面推广和应用。2）铝合金电缆需要配套的铝合金连接器，否则容易造成安全隐患。中国制造商对如何正确选择和使用铝合金连接器的认
22、识不足，相关技术仍在发展中。未来，随着时代和技术的发展，铝合金电缆在中国配电领域的应用将逐步完善，并向美国靠拢。但在输电领域（电缆线路），尤其是高压输电线路中，由于技术和成本要求极高，铝合金电缆仍没有替代机会。高低铜替代程度中国美国TimePage 27 SMM.All rights reserved.Source:SMM Consulting配电端铜替代分析根据配电线路设计规范，35KV电缆线路建议使用铜电缆，而10KV则没有说明。这意味着10KV更容易被更换来源:城市配电网规划设计规范 GB 50613-2010电缆类型规定影响程度替代可能性架空线35KV架空线可以是钢芯铝绞线或铝绞线/1
23、00%铝10KV电缆线35KV建议使用铜线缆10KV无强制规定无注:颜色深浅代表可能性由高至低高中低Page 28 SMM.All rights reserved.3铜铝替代在家电行业的现状及展望Page 29 SMM.All rights reserved.Source:SMM Consulting家电行业铜需求变化分析综合因素评估，家电行业整体用铜密度呈下降趋势家电行业用铜量家电行业市场规模用铜密度用铜密度微型化铜替代功效提升Page 30 SMM.All rights reserved.Source:SMM Consulting家电行业用铜分析核心家电中，冰箱换热器用铜密度最高，空调次之
24、，最后是洗衣机换热器内外连接管电机换热器电机合计用铜密度空调冰箱洗衣机用铜密度高低（冷凝器+蒸发器）（冷凝器+蒸发器）Page 31 SMM.All rights reserved.Source:SMM Consulting空调用铜密度变化趋势空调用铜密度整体呈下降趋势空调用铜密度占比（2022，按零部件）内外连接管蒸发器冷凝器电机其他零部件0503020402050单位：公斤/台备注：其他零部件包括连接管、消音器、四通阀等对于空调，“铝代铜”主要发生在“电机”中的“内部线圈”，成本降低是最大的驱动因素对于占比最大的冷凝器、蒸发器、内外连接管“铝代铜”进展缓慢，主要由消费
25、者“观念”所决定，即铝制空调“不好”空调用铜密度变化趋势Page 32 SMM.All rights reserved.Source:SMM Consulting空调用铜密度降低因素分析空调行业正在经历明显的管径变细、管径变薄、用其他材料代替铜的趋势，用铜密度遭遇较大挑战微型化-管径变细微型化-管壁变薄铜替代冷凝器电机内外连接管蒸发器例：D9mm-7mmPage 33 SMM.All rights reserved.Source:SMM Consulting空调用铜密度增加因素分析新版能效政策对空调制冷效率提出更高要求，拉动新的用铜需求增长空调新旧能效要求对比（2013-2019）冷凝器蒸发器
26、功效提升-用铜量增加2019年空调行业推出新的能效政策，提升对空调制冷效率的整体要求。空调要提升制冷效率，就要增加换热器（冷凝器+蒸发器）的用铜量，会使空调整体用铜量提高6-14%旧版等级新版等级Page 34 SMM.All rights reserved.Source:SMM Consulting冰箱用铜密度降低因素分析2010-2020年，冰箱换热器材质经历了全铜到全铝的转变，用铜密度大幅下降CuAl0%100%201020152020铜制换热器冰箱铝制换热器冰箱铜铝换热器市场份额换热器冷凝器蒸发器Page 35 SMM.All rights reserved.Source:SMM Co
27、nsulting冰箱用铜密度变化趋势冰箱用铜密度在过去十年经历断崖式下跌，未来将保持平稳82%18%换热器（冷凝器+蒸发器）其他零部件0503020402050单位：公斤/台冰箱用铜密度变化趋势冰箱用铜密度占比（2020，按零部件）对于冰箱，截至到2020年，几乎所有的换热器都切换到了“铝制”，主要原因有二：企业成本考量 冰箱本身对于材质的热效率要求不高Page 36 SMM.All rights reserved.Source:SMM Consulting洗衣机用铜密度降低因素分析2010-2020年，单电机洗衣机逐渐成为市场主流，拉低用铜密度，但影响有限0%100%2
28、01020152020单电机洗衣机双电机洗衣机单双电机洗衣机市场份额20102020双电机单电机Page 37 SMM.All rights reserved.Source:SMM Consulting洗衣机用铜密度变化趋势洗衣机用铜密度总体保持平稳，未来将小幅上扬洗衣机用铜密度变化趋势电机003020402050单位：公斤/台洗衣机用铜密度占比（2022，按零部件）洗衣机“用铜密度”主要由“电机个数”决定SMM认为洗衣机行业将经历“双机滚筒”到“单机全自动”再到“高端双机+单机全自动”的过程，因此洗衣机用铜密度将在未来呈现“小幅上扬”的发展趋势Page 38 SMM.All rights reserved.Source:SMM上海有色网拥有50万注册用户，日均超过20万企业访问,已经成为世界范围的垂直门户。我们热诚为客户提供交易服务、安全支付、仓储物流监管、供应链融资、行业大数据及营销服务。上海有色网致力于构建全球金属经营者社群。上海有色网大数据部拥有丰富行业经验的专家及优秀咨询管理人员组成，旨在协助国内外客户提供专业的调研、分析、策略及管理建议。研究方法科学严谨，创立至今已获得国内外专业客户一致认可。徐得安市场战略总监Mobile:+86 166 0190 0090Email: 陆家嘴软件园9号楼南区9层浦东新区峨山路弄20号上海|200127|中国
sgpjbg002
工作日 9:30 - 18:00
会员动态：
报告分类
新质生产力
ChatGPT
新能源汽车
大模型
Sora
机器人
微短剧
芯片
薪酬
白皮书
低空经济
数据要素
创新药
人工智能
AI产业
信息科技
互联网
消费经济
汽车交通
电商零售
传媒娱乐
医药健康
投资金融
能源环境
地产建筑
传统产业
英文报告
其它
扫码登录
手机快捷登录
账号登录
