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2017年中國稀土永磁行業發展概述及各細分領域發展分析
2017/3/15 10:41:55 來源:中國產業發展研究網 【字體:大 中 小】【收藏本頁】【打印】【關閉】
核心提示:(一) 永磁材料發展史永磁材料是一種重要的功能材料,它具有能量和信息的儲存和轉換功能。兩千多年前人們就已經發現自然界中的鐵礦石(Fe3O4)具有相互吸引的特性,當時,人們稱之為“磁石”。公元 1080 年,指南針(一) 永磁材料發展史
永磁材料是一種重要的功能材料,它具有能量和信息的儲存和轉換功能。兩千多年前人們就已經發現自然界中的鐵礦石(Fe3O4)具有相互吸引的特性,當時,人們稱之為“磁石”。公元 1080 年,指南針的發明是永磁材料最早的實際應用。人類最先能夠大量生產的永磁材料只是各種淬火馬氏體鋼。1931 年以后出現了 Fe2AlNi 的合金,以后通過添加 Co 逐漸形成了 AlNiCo 系永磁合金。這些永磁材料的矯頑力都只有幾百奧斯特。鐵氧體永磁材料的矯頑力較高,具有單軸六角晶系。至此人們對永磁材料的認識有了重要的發展:為了獲得高矯頑力的永磁材料,必須有較大的磁晶各向異性。元素周期表中的 VIII 的 Fe、Co、Ni 雖然有較強的交換作用,高磁有序溫度,自上世紀六十年代,以稀土金屬和 3d 過渡族金屬形成的金屬間化合物為基體的稀土永磁材料,并已經成為高新技術的多功能化、智能化新技術產業的重要物質基礎。稀土永磁分為:釤鈷 1:5(SmCo 5 ), 釤鈷 2:17(Sm 2 Co 17 )和釹鐵硼(Nd 2 Fe 14 B)。1983 年,在匹茲堡召開的第 29 屆世界磁學會議上,日本住友特殊金屬公司的 Sagawa 等人宣布發明了“釹鐵硼”稀土永磁材料,第三代稀土永磁材料誕生了。釹鐵硼較傳統永磁材料最突出優點是磁性能高,被譽為“永磁王”。
磁性材料發展史
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(二) 稀土永磁專利
根據技術路線,釹鐵硼永磁材料分為燒結釹鐵硼和粘結釹鐵硼兩大類,燒結釹鐵由日本住友金屬發明,粘結釹鐵硼由美國麥格昆磁發明。燒結釹鐵硼永磁材料應用市場更為廣泛。日本住友憑借燒結釹鐵硼的原始專利,處于燒結釹鐵硼的領先地位。2013 年 7 月,燒結釹鐵硼原始成分專利到期,日立金屬(住友)又申請了工藝專利,該專利爭議較大。目前,包括正海磁材在內的 8 家中國公司取得了日立金屬的專利授權。
釹鐵硼專利和企業關系圖
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(三) 燒結釹鐵硼生產工藝
燒結釹鐵硼是高技術含量產品,涉及元素廣,工藝流程復雜。
燒結釹鐵硼生產流程
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(四) 中國是世界最大的稀土永磁生產國
中國憑借稀土資源和成本的優勢,大力發展釹鐵硼永磁材料行業,已成為世界上生產和銷售釹鐵硼最多的國家,年產銷量在 10 萬噸左右,占全球的 80-90%。世界其他國家只有德國的真空熔煉、日本 Neomax、TDK 和信越四家企業生產稀土永磁。稀土永磁具有機械能與電磁能相互轉換的功能及磁的各種物理效應(如磁共振效應,磁力學效應,磁光效應,磁化學效應,磁生物效應,磁阻效應和霍爾效應等)而被制作成磁性功能器件廣泛應用于計算機、汽車、風電、航空航天、工業自動化和醫療等領域。目前,我國稀土永磁的低端產能過剩,高端市場的競爭相對小些。預計未來 5 年,我國稀土永磁仍將保持 10%以上的年復合增長率增長。
我國主要釹鐵硼企業的產能 噸
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釹鐵硼細分市場比例
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(五) 永磁機組占有率穩中有升
風力發電成為全球最為重要的綠色能源,自 2009 年以來中國就成為世界上最大的風電市場。我國的風電裝機容量和發電量快速增長,成為新能源中排名第一的能源,也是僅次于火電、水電的第三大電源。隨著能源結構的調整,風電在我國能源結構中的地位將越來越重要。風電目前正處于由替代電源向主力電源過渡的時期,未來將會成長我國能源結構中的主力電源之一。根據風力發電的技術路線,我們可以將發電機組分為雙饋電機、直驅永磁電機和半直驅電機,稀土永磁主要應用在直驅和半直驅電機中,以中端產品為主,單一電機用量大,供應鏈關系穩定,先進入供應鏈體系的供應商具有較大的優勢,正海磁材就與國內最大的風電設備企業保持良好的合作關系,其產品在風電市場具有重要的地位。
分析各風電公司的技術路線和市場份額,我國需要稀土永磁的風力發電機占比大約為 40%。海上風電場開發成本高,維修難度大且成本高,海上風電更傾向于大功率的易于維修的永磁直驅發電機。根據《風電發展“十三五”規劃》,到 2020 年底,我國風電累計并網裝機容量確保達到 2.1億千瓦以上,其中海上風電并網裝機容量達到 500 萬千瓦以上。因此,稀土永磁在風電領域的應用將保持穩定的增長。
全球風電裝機容量 MW
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2016年中國風電設備廠家市場份額
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(六) 節能與新能源汽車
全球汽車節能化、電動化和智能化的趨勢不可阻擋,以特斯拉為龍頭的純電動和豐田為龍頭的混合動力得到了市場的認可。新能源汽車是《中國制造 2025》重頭戲,在國家大力支持下,我國新能源汽車累計產銷量已經超過 100 萬輛。在《節能與新能源汽車技術路線圖》中,國家進一步明確了新能源汽車的發展方向。短期規劃:到 2020 年,新能源汽車銷量占整個汽車銷量的 7%,我國新能源汽車保有量將達到 500 萬輛,新能源汽車產量的年復合增長率將達 30%以上。以普通混合動力為代表的節能汽車在我國還處于起步階段,未來增長空間巨大。不論是新能源汽車,還是節能汽車的核心驅動電機均以永磁電機為主,現有永磁產品技術水平已經完全滿足該領域的要求,屬于最高端產品。進入該領域的稀土永磁企業首先是技術得到認可,同時能帶來豐厚的回報。正海磁材憑借優異的產品,在該領域已經占據了有利的競爭位置,增速較大。
2016年,全球主要新能源汽車企業銷量 輛
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中國新能源汽車年度銷量及預測 輛
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節能與新能源汽車路線圖
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(七) 轉向助力電機(EPS)滲透率提高
汽車轉向系統已經從最初的機械式轉向、液壓助力轉向(Hydraulic Power Steering,HPS)發展到電動助力轉向(Electrical Power Steering,EPS)。隨著微電子控制技術在汽車領域的廣泛使用,以及世界節能環保兩大主題的推廣,EPS 的優越性越來越突出,成為轉向技術研究的重點和熱點內容。早在 1980 年代,國外就已經研制成功 EPS 并裝車使用,現在全球電動助力轉向器的滲透率在就 30%左右,未來空間巨大。市場也主要被博世、電產等海外巨頭壟斷,正海磁材已經進入了 EPS 巨頭供應鏈,預計未來幾年都保持中高速增長。
(八) 微特電機
微特電機是工業自動化、農業現代化、武器裝備現代化、辦公自動化、家庭現代化等各個領域不可缺少的基礎產品,其應用范圍非常廣泛,而且隨著經濟發展程度和技術進步還將進一步拓展。隨著節能減排要求的不斷提高,工業自動化的持續推進,汽車輕量化,稀土永磁在該領域的應用越來越廣。
電機在汽車上應用示意圖
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工業自動化
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(九) 白色家電領域
國家節能減排路線的實施,白色家電領域的節能要求提高。我國已經是世界最大的白色家電生產國,但高端變頻產品更多的出口到海外。隨著產品的研發和制造水平逐步提高,成本降低,海外市場消費體驗傳導到國內,變頻產品在國內的市占率會越來越高。永磁是變頻家電的核心部件,現在主要采用永磁鐵氧體和稀土永磁兩類。隨著節能和降噪要求的不斷提高,稀土永磁在低能耗要求的產品上將占據主導地位。尤其是空調領域,國家最新規定 2 匹以上的空調強制使用釹鐵硼電機。白色家電對成本敏感,像 2010 那樣稀土價格暴漲行情不會重演,價格會維持在合理的區間,不會因為稀土過度漲價給產業帶來沖擊。因此,我們判斷未來稀土永磁在白色家電領域的滲透率會穩步提高。
我國空調銷量 萬臺
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我國冰箱銷量 萬臺
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我國洗衣機銷量 萬臺
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我國變頻產品的滲透率
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