各领域对高性能钕铁硼需求情况如何?

最佳答案 匿名用户编辑于2023/09/05 14:03

最核心的驱动力为新能源汽车领域的需求放量,此外风电、变频空 调、工业电机等亦将贡献较为明显的需求增量。

1.汽车:新能源车高速扩张,贡献最主要需求增量

就汽车领域而言,钕铁硼过去主要应用于各类微特电机中。最典型的应用包括 EPS 等, 由于 EPS 对永磁电机的性能、重量和体积要求很高,因此多采用钕铁硼,单套 EPS 用量大约在 0.25kg。此外汽车内部还搭载了大量微特电机,普通轿车配备 20- 30 台,高端轿车 60-70 台,部分豪华车型上百台,且随汽车智能化趋势,未来单车 搭载微电机数量有望进一步提升,部分应用领域如 ABS 防抱死制动系统、油泵/水 泵电机、启动电机、车载空调等,也会对钕铁硼构成一定用量需求。

而相较于传统汽车而言,电车因搭载了永磁同步电机,钕铁硼单车用量大幅提升。 1)永磁同步电机为电车装配主流:目前电车装配的驱动电机约 94%为永磁同步电 机(此外还有少量车型采用交流异步电机等),由于永磁同步电机本身存在体积小、 效率高的优势,目前仍为主流,尚无成熟技术可以取代。2)永磁同步电机中需要消 耗大量高性能钕铁硼:永磁同步电机转子部分采用永磁体以产生恒定磁场,由于其 他永磁材料如铁氧体等磁能积不足,因此钕铁硼是最合适的选择。永磁同步电机的 使用,使得电车的单车钕铁硼用量要明显高于传统汽车,一般而言,纯电动车单车 钕铁硼消耗量平均约为 3.5kg,混动单车用量约 2kg,明显高于传统汽车(单车用量 <1kg)。

新能源汽车市场已由政策驱动切换至内生需求驱动,未来有望维持长期高景气。 2015-2017 年的电动车牛市核心驱动力是政府支持政策及超额补贴,随后续政策逐 步退出,电动车销量增速也快速下滑,2019 年的补贴退坡甚至导致销量负增长。但 在本轮电动车牛市中,尽管 2021 年单车补贴额进一步下滑,但国内电车销量仍实现 了爆发式增长,本质在于通过政策前期导入,电车已经基本进入内生需求驱动阶段, 逐渐实现对补贴脱敏:一方面有越来越多的优质车型出现,形成所谓“供给创造需 求”的逻辑;另一方面由于购车经济性提升+用车便利性提升,广阔的 C 端消费市 场正在崛起(2021 年 C 端占比已达 80%+),而内生需求驱动的电车市场高景气将 比政策驱动更持久。

此外,本轮电车牛市为全球景气共振。过往中国为了实现汽车产业的弯道超车,率 先在新能源汽车领域发力,提供完备的政策支持,因此电动车产业迅速壮大,2014- 2018 年销量占全球比例从 18%提升至 56%,每年都贡献了全球电动车的主要增量。 但当下出于减碳共识,全球电动车景气共振大周期已启动,而不再是中国一枝独秀: 欧洲 2020 年起实施超严格减排法案,倒逼车企电动化,且欧洲各国纷纷加码基建投 入+购车补贴;美国拜登政府上台后亦高度重视电动车产业,加码税收优惠及购置补 贴。从结果来看,2021 年中美欧电车出货量均实现了高速增长。

未来电车市场高增可期,将贡献未来钕铁硼主要需求增量。电动车高速扩张时代已 至,预计 2022/2023/2025 年全球电动车销量有望达 1000/1400/2500 万辆左右,对应 钕铁硼需求分别为 3.1/4.5/8.0 万吨,2021-2025 年 CAGR 约 41.7%。

2.风电:经济性+政策驱动装机规模扩张,直驱/半直驱渗透率提升

碳中和大势下,风电产业正在加速发展。为了实现碳中和目标,以风电、光伏为代 表的可再生能源发电比例需要不断提升。根据全球风能理事会 GWEC 数据,21 世 纪以来全球风电装机规模在持续扩张,2020-2021 年全球风电新增装机量分别达 95.3/93.6GW,大幅超出历史年份(2014-2019 年均值仅 56GW),全球碳中和大背 景下,风电发展正在提速。其中中国已成为全球风电发展的主导力量,2021 年中国 新增风电装机约 47.6GW,占全球比重高达 50.9%,而从近期招标量来看,2022 H1 国内风电设备招标量达 51.1GW,接近 2021 年全年水平,或将有力支撑 2022 年下 半年及 2023 年国内风电装机规模。

经济性的提升是风电装机规模持续扩张的商业基础。风机大型化趋势推动下,均摊 成本下降,风电经济性愈发凸显。根据 IRENA 数据,2021 年全球陆上/海上风电 LCOE 分别为 0.033/0.075 USD/kWh,较 2010 年已经大幅下降了 68%/60%。目前陆 上风电 LCOE 已经明显低于传统化石能源,并且在可再生能源中也已成为最低,海 上风电 LCOE 亦接近传统化石能源 LCOE 下沿,未来有望进一步降低。经济性的提 升构成了风电装机可持续扩张的重要商业基础。

政策的大力支持为风电装机规模扩张保驾护航。国内近年已出台大量政策推动政策, 在“双碳”目标背景下,我国持续加大可再生能源开发力度。1)风电光伏发电占比目 标:2021 年,全国风电、光伏发电发电量占全社会用电量的比重达到 11%左右,目 标是在“十四五”期间实现风电和太阳能发电量翻倍,到 2025 年风光等非水电可再生能源电力消纳责任权重达到 18%。2)风光大基地项目:2021 年 11 月第一批项目清 单发布,规划装机达到 97.05GW,投产时间为 2022-2023 年;2022 年 2 月第二批风 光基地项目清单发布,十四五时期规划建设 200GW,十五五时期规划建设 255GW, 合计 455GW,目前第一批大型风电光伏基地已经有九成以上开工建设,而第二批风 光大基地项目建设也已经启动。在国家政策大力支持下,未来国内风电装机规模有 望加速放量。

碳中和要求下,未来风电新增装机规模或将超预期。根据 GWEC 全球风能理事会预 测,2022年后每年风电新增装机量将突破100GW,2026年新增装机量有望达130GW 左右。但实际上据 IEA 数据,为了达成 2050 年碳中和的目标,2030 年的风电新增 装机量须达 390GW,为 2021 年的 4 倍+,而现有增长率下 2030 年新增风电装机量 则只有 170GW 左右,较目标值存在较大缺口,随着碳中和的逻辑强化,未来或存 在风电装机扩张超预期的可能。

直驱/半直驱永磁风机渗透率提升有望带动钕铁硼需求加速释放。风电机组的发电机 主要包括双馈异步、直驱同步、半直驱同步等多种技术路径,其中直驱/半直驱永磁 发电机需要使用钕铁硼,而双馈式则无须使用。相对于双馈式发电机而言,直驱风 机因为无须齿轮箱,后期维护工作量小,而在风机大型化的趋势下,对机组的可靠 性要求越来越高,因此风机直驱化是未来的重要趋势之一,不过由于目前直驱风机 造价相对较高,半直驱则同时结合了双馈与直驱的优势,占比有望更快提升。

目前 直驱/半直驱渗透率预计 30%左右,未来渗透率有望提升至 50%(主要是半直驱渗透 率提升),带动风电领域钕铁硼用量更快扩张。考虑到直驱风机钕铁硼用量约为 700kg/MW,半直驱用量约为 200kg/MW(约为直驱的 1/3),预计 2022/2023/2025 年风电领域钕铁硼用量分别为 1.8/2.2/3.1 万吨,2021-2025 年 CAGR 约 19.4%。

3.空调:能效标准大幅趋严,钕铁硼变频空调占比有望提升

压缩机为空调核心部件,钕铁硼主要应用于空调压缩机的电机转子中。在空调运行 过程中,制冷剂吸热、放热,不断进行气态、液态转化,由此实现制冷循环。而空 调压缩机则是完成这一转换中的关键环节(将低温低压冷媒气体压缩成高温高压冷 媒气体),为空调的核心部件之一,也最耗电。定频空调采用定速压缩机,即压缩机 转速恒定不变,通过开关压缩机来调节温度;而变频空调采用变频压缩机,可以通 过改变供电频率,调节压缩机转速,控制空调器输出能力,因此更为节能,钕铁硼 常用于变频压缩机的电机转子中,使得变频空调充分发挥出高效、节能的优势。

最严空调能效标准实施,钕铁硼变频空调渗透率有望进一步提升。2020 年 7 月 1 日 起我国正式开始实施 GB21445-2019《房间空气调节器能效限定值及能效等级》标准,首次统一变频、定频空调能效评定体系,将能效标准从原来的 3 级拓展为 5 级,在 新的能效标准体系下,原 3 级能效的定频空调、变频空调以及原 2 级能效标准的单 冷式定频空调都不符合市场准入门槛。能效标准提升后,国内空调产品的变频化趋 势加速(截止 2021 年底变频空调渗透率已达 70%左右),且未来有望更多地使用稀 土永磁电机以满足高能效标准。预计 2022/2023/2025 年空调领域钕铁硼用量分别为 1.3/1.5/2.0 万吨,2021-2025 年 CAGR 约 17.8%。

4.工业电机:高效电机政策引领,潜在的钕铁硼需求爆发点

工业电机为用电大户,通过提高电机效率可以实现大幅节能。2020 年我国电机保有 量约为 29.5 亿千瓦,工业电机耗电量占工业用电总量的 70%以上,因此在工业电机 领域实现效率提高,能够从源头上减少能源消耗。 政策端支持下,未来高效节能电机渗透率有望加速提升。2021 年 6 月开始《GB18613- 2020 电动机能效限定及能效等级》正式实施,淘汰 IE3 以下能效电机,2021 年 11 月工信部发布《电机能效提升计划》,要求到 2023 年高效节能电机年产量达到 1.7 亿千瓦,在役高效节能电机占比达 20%以上(而当前渗透率不到 10%)。2022 年 6 月发布的《工业能效提升行动计划》提出 2025 年新增高效节能电机占比达到 70% 以上。在政策大力支持下,未来节能电机渗透率有望加速提升。

采用永磁同步电机是实现电机高效节能的重要方式。高效节能电机即能达到二级以 上能效的电机(对应国际标准 IE4、IE5),目前工业电机中较多是采用三相异步电 机,由于转子导条会产生损耗的天然缺陷,效率提升存在天花板,因此较难满足更 高级能效的要求,而稀土永磁电机将成为更合适的选择,由于稀土永磁电机中转子 无感应电流,不需要励磁电流,消除了励磁损耗,因此效率比普通异步电机要更高。

未来节能电机的推广有望进一步催生钕铁硼需求。结合政策条件,我们预计 2023/2025 年高效节能电机产量分别为 1.7/2.9 亿千瓦,稀土永磁工业电机产量分别 为 0.85/1.73 亿千瓦(占高效节能电机比重为 50%/60%)。考虑到不同类型的电机功 率、设计方式差异较大,单位钕铁硼用量亦有所不同,假定工业电机平均单耗约为 150g/千瓦,则 2023/2025 年节能电机领域钕铁硼消耗量有望达 1.3/2.6 万吨。

5.机器人:特斯拉带动产业趋势加速,孕育远期钕铁硼需求增量

工业机器人为高性能钕铁硼重要下游应用领域之一,未来有望维持较高速增长。根 据国际机器人联合会(IFR)发布的《世界机器人 2021 工业机器人报告》,目前全球工 厂中运行的工业机器人约 300 万台,2020 年全球工业机器人安装量为 38.4 万台, 2021 年预计在 43.5 万台,同比+13%。目前工业机器人多应用于汽车制造、电力电 子等领域,未来随机器人更为灵活化、智能化,应用比例有望进一步提升,且领域 有望拓宽,预计未来仍有望保持 10%+增速。单台工业机器人对钕铁硼用量大约为 20kg 左右,预计 2023 年后工业机器人领域钕铁硼用量有望超 1 万吨。

Tesla Bot 的推出有望加速人型机器人的产业化,未来或构成钕铁硼的重要潜在增 量。特斯拉人形机器人预计最早将于 2023 年开始生产,有望应用于工业生产、家庭 服务等各种场景,以填补劳动力缺口。尽管 Tesla Bot 要实现大规模商业化应用还有 一定距离,但考虑到特斯拉深厚的软硬件技术积淀、产业链整合能力以及强大的执 行力,有望推动人型机器人的加速产业化。目前 Tesla Bot 预计需要伺服电机数量 40 个+(分布在手臂、手指、腿、腰、颈部等各个关节处),假设单个电机平均需要磁 钢 75g 左右,则单台 Tesla Bot 对应钕铁硼磁钢 3kg,毛坯需求量约 4.5kg,若按照 2025 年/远期出货量 100/500 万台预测,带来钕铁硼需求增量 0.45/2.25 万吨。