報告正文

電動汽車（EV）市場份額的提升有望增加電力需求。2023年，美國電動汽車的銷量同比增長了51%，銷量超過140萬輛，占所有輕型汽車銷量的9.5%，市場份額比2022年增加了2.5個百分點。根據Edison Electric Institute（EEI）預測數據，到 2030 年，美國道路上將有 2640 萬輛電動汽車（占新車的 25%），隨著電動汽車數量的快速增長，對拉動對電力的需求。

數據中心、加密貨幣和人工智能 （AI）增加電力需求。2022 年全球數據中心、加密貨幣和人工智能 （AI） 消耗了約 460 TWh 的電力，幾乎占全球總電力需求的 2%。數據中心是支持數字化的基礎設施的關鍵部分，也是為其提供動力的電力基礎設施。數據中心的電力需求主要來自兩個程序，算力占數據中心電力需求的40%左右，冷卻占40%左右，其他相關的 IT 設備占比20%左右。

截至2022年底，全球有8000個數據中心，其中約33%位于美國，16%位于歐洲，近10%位于中國。預計未來幾年美國數據中心的用電量將快速增長，從 2022 年的約 200 TWh（占美國電力需求的4%左右）增加到 2026年的近260 TWh，占總電力需求的6%左右。

流入為每年美國的新增裝機容量；根據S.Deetman等假設的不同技術發(fā)電設備使用壽命，計算得到每年發(fā)電機組退役量，進而得流出量，庫存采用公式計算得到。我們統(tǒng)計了每種發(fā)電技術所用的鋼鐵、銅、鋁的密度（S.Deetman等，2021），通過美國在運行機組發(fā)電量，計算得到每年銅、鋁、鋼的物質流模型，考慮到開關、接插件、母線等電廠附屬設備也會使用銅材料，我們假設發(fā)電廠附屬設備耗銅量占比為20%。庫存公式如下：

式中，為t時刻庫存量、流入量和流出量，為t-1時刻的庫存量。

方法論：輸配電側分為電線、變壓器和變電站，輸電和配電網的規(guī)?？梢允褂卯斍案邏海℉V）電網規(guī)模的估計值和基于裝機容量的增長系數來計算，如等式所示。

式中，表示t時刻的發(fā)電量，表示t時刻的高壓線路長度，根據Arderne的研究，2016年全美國高壓線路647700KM，我們以2016年作為基數計算其他年份的高壓線路長度。

電線可以分為高壓線、中壓線和低壓線，高壓線路獲取較為容易，但是很多中低壓線路埋藏于地下，我們通過高壓線路和中低壓線路的比率得到中低壓線路長度（我們假設這個比例是衡定的）。我們借鑒S.Deetman等人（2021）統(tǒng)計的世界主要地區(qū)的高壓線長度/中壓線長度和高壓線長度/低壓線長度的平均值。

式中，HV表示高壓線路長度，MV表示中壓線路長度，LV表示低壓線路長度。

以上為全部電線的長度，但是地上和地下線路所用材料密度不同，因此需要區(qū)分二者長度，參考Eurelectric，2013《歐洲電力分布報告》中關于地上和地下的比例，我們假設美國的比例與歐洲相同。

輸配電側還需要考慮變壓器和變電站，兩者數量和輸送電線的長度呈正相關，我們根據 S.Deetman 等人（2021）的研究假設線路和變壓器、變電站之間的關系計算得到變壓器和變電站的數量，如表所示：

建立物質流模型，流入為根據發(fā)電側計算得到的電線、變壓器和變電站的數量，流出需要考慮電線、變壓器和變電站的壽命，我們采用S.Deetman 等人（2021）的假設，壽命分別為40年、30年、40年，同發(fā)電側庫存公式，計算得到每年的庫存。最后我們根據市場信息以及S.Deetman 等人（2021）的數據假設，得到不同壓力線路和變壓器、變電站的材料單耗，計算得到銅、鋁、鋼的消耗量。

總量上，中國銅消耗量最大，新增量中，中國占主要影響。為了找到電網中影響銅消耗的主要矛盾區(qū)域，我們同時分析了中國、美國的電網投資。預測結果顯示，2023年中國銅消耗量為647萬噸，新增消耗量為100萬噸，美國銅消耗量為164萬噸，新增消耗量28萬噸。鑒于暫無2023年全球銅消耗數據，我們用2022年數據看影響程度，2022年全球銅消耗量為2584萬噸，新增量為107萬噸，中國消耗量為530萬噸，占比20.5%，新增量為84萬噸，新增占比79%；美國銅消耗量為140萬噸，占比5.4%，新增量為-31萬噸，對全球銅消耗新增量形成拖累。

細分項看，銅消耗主要在輸配電側，其次為發(fā)電側；輸配電側中，主要為線路用銅，其次為變壓器用銅。以美國為例，預測數據顯示，2023年輸配電側、發(fā)電側用銅量分別為138萬噸、27萬噸，占比分別為84%、16%；輸配電側中，線路、變壓器用銅量分別為113萬噸、24萬噸，占比分別為82%、18%。

總量上，中國鋁消耗量最大，新增量中，中國占主要影響。我們預測，2023年中國鋁消耗量為1031萬噸，新增消耗量為88萬噸，美國鋁消耗量為274萬噸，新增消耗量48萬噸。2022年全球鋁消耗量為6805萬噸，新增量為-42萬噸，中國消耗量為918萬噸，占比13.5%，新增量為163萬噸；美國鋁消耗量為231萬噸，占比3.4%，新增量為-50萬噸，對全球鋁消耗新增量形成拖累。

細分項看，鋁消耗主要在輸配電側，其次為發(fā)電側；輸配電側中，主要為變電站用鋁，其次為線路用鋁。以美國為例，預測數據顯示，2023年輸配電側、發(fā)電側用鋁量分別為247萬噸、27萬噸，占比分別為90%、10%；輸配電側中，線路、變變電站用鋁量分別為108萬噸、128萬噸，占比分別為44%、52%。

4.4、我們預測2023年中國電網鋼鐵消耗量為8128萬噸，美國電網鋼鐵消耗量為985萬噸，發(fā)電側為主要用鋼領域

我們預測，2023年中國電網鋼鐵消耗量為8128萬噸（新增3740萬噸）當年粗鋼產量為10.19億噸，占比8.0%；美國電網鋼鐵消耗量為985萬噸（新增45萬噸）當年粗鋼產量為8066萬噸，占比12.2%。細分項看，鋼鐵消耗主要在發(fā)電側，其次為輸配電側。以美國為例，預測數據顯示，2023年發(fā)電側、輸配電側用鋼量分別為709萬噸、276萬噸，占比分別為77%、23%；輸配電側中，線路、變壓器用鋼量分別為127萬噸、142萬噸，占比分別為46%、52%。

5、中美電網投資周期共振，或將對銅、鋁需求形成明顯拉動

我們選取2018-2023年的CAGR值作為2024-2030年不同發(fā)電技術裝機量增速的假設基礎值，分為樂觀1、樂觀2、中性1、中性2、悲觀1、悲觀2六個等級，設置兩階段增長，2024-2026年為第一階段，2027-2030年為第二階段，考慮到美國電力需求趨勢或將向上，中國電力需求趨勢或將穩(wěn)中向下，我們假設中國裝機總量兩階段增速分別為5%、3%，美國裝機總量兩階段增速分別為3%、5%。通過物質流方法論，計算得到線路以及變電站、變壓器的數據，由于儲電側影響較小，我們假設維持2023年數值。我們預測2030年中國裝機總量達到3827GW，其中風電光伏裝機容量達到1778GW，美國裝機總量達到1721GW，其中風電光伏裝機容量達到829GW。

經過計算，我們預計2030年中國電網銅消耗量為468萬噸，2023-2030年均復合增長率-5%，美國電網銅消耗量年度為535萬噸，2023-2030年均復合增長率18%， 2022年中美電網銅消耗占比全球26%，我們假設未來占比增長并穩(wěn)定至28%左右，2030年全球銅的消耗在3584萬噸左右。

經過計算，我們預計2030年中國電網鋁消耗量為814萬噸，2023-2030年均復合增長率-3%，美國電網鋁消耗量年度為903萬噸，2023-2030年均復合增長率19%， 2022年中美電網鋁消耗占比全球17%，我們假設未來占比增長并穩(wěn)定至18%左右，2030年全球鋁的消耗在9541萬噸左右。

我們認為，中國電力裝機容量將維持穩(wěn)定增長，而當下美國可以類比2000-2003年，在新舊矛盾轉換期，基礎設施建設先行，疊加美國電網老化與人工智能、數據中心對電力需求的拉動，美國的電網升級改造將徐徐展開，中美電網投資周期共振，或將對銅鋁需求形成明顯拉動。推薦標的：紫金礦業(yè)、洛陽鉬業(yè)、中國宏橋、云鋁股份；受益標的：金誠信、天山鋁業(yè)、南山鋁業(yè)、中國鋁業(yè)。

（1）假設參數偏差：在測算中我們假設了線路之間的關系，地上下路與地下線路的關系，以及許多發(fā)電、儲電設備的材料單耗，若以上參數出現較大偏差可能會對結果造成影響。

（2）預測數據偏差：我們對未來的不同技術的發(fā)電量做了增速假設，若假設出現較大偏差，將會對結果造成影響。