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高性能钕铁硼永磁材料行业应用市场及面临的机遇挑战

  根据国家标准,内禀矫顽力和最大磁能积数值之和大于等于65的钕铁硼永磁材料,属于高性能钕铁硼永磁材料。

  钕铁硼永磁材料主要原料是镨钕、镝、铽等稀土金属。我国是稀土资源大国,拥有全球最大的稀土储量和产量,据美国地质调查局数据,2021年我国稀土矿资源储备量4,400万吨,占全球资源比重的36.67%,位居全球第一;2021年,全球稀土总产量28万吨,我国产量16.80万吨,占比60%,位列第一。丰富的稀土资源和产量为我国钕铁硼永磁行业提供了充足的原料供应。

  目前我国已经成为全球最大的钕铁硼永磁材料生产国,产量一直保持着较快增长。根据工信部统计数据,2017年-2021年五年间,中国钕铁硼永磁材料产量增长了39.94%。

  根据中国稀土行业协会和上海有色网统计数据,2021年我国钕铁硼磁材产量21.94万吨,2021年我国出口钕铁硼磁材4.88万吨,2021年全球钕铁硼磁材需求约6.1万吨,我国钕铁硼磁材供应占国外钕铁硼磁材需求的80%。国内对高端钕铁硼的需求占钕铁硼磁材总需求的56.60%。国内高性能钕铁硼产量和市场占有率仍有提升空间,从长期来看这也将为国内优秀磁材企业成长提供机遇。

  我国拥有全球最完备的稀土永磁体产业链,已经成为全球最大的稀土永磁材料出口基地。自2011年以来,中国钕铁硼永磁体的净出口整体维持增长趋势,净出口数量从2011年的2.47万吨,增加到2021年的4.88万吨,增幅达97.57%,但净出口增速有所回落,主要是由于我国磁材近年来以电机等终端产品形式出口,同时低端产品出口数量减少、高端成品出口数量增加所致。全球主要国家对我国稀土永磁材料需求日益提高,随着以新能源汽车、风力发电为代表的低碳节能制造产业的快速发展,全球高性能钕铁硼永磁材料的需求有望迎来快速发展时期。

  行业产业链上游为稀土行业,主要负责稀土的开采、冶炼和分离,为中游稀土功能材料行业提供稀土金属、稀土合金等原材料。由于稀土原材料在钕铁硼永磁材料成本中占比较高,稀土价格的波动对于整个稀土磁材产业链的健康发展有着至关重要的影响。为了稳定上游原材料的价格、维护整体产业链的稳定,我国实行稀土冶炼分离产量的管制和企业数量的限制,每年下发当年稀土冶炼分离产品生产总量计划以及稀土开采、生产总量控制计划。2021年12月,中国稀土集团成立后,稀土开采、生产总量控制指标从六大稀土企业集团变更为四大稀土企业集团,供应集中度进一步提高。

  钕铁硼永磁材料批量化生产之初,全球产能主要分布在日本、美国和欧洲等国家和地区。二十一世纪后,随着钕铁硼行业的发展,我国稀土资源储量丰富,技术水平不断突破,全球客户逐渐加大了向中国采购钕铁硼永磁材料力度。目前,中国已经成为全球最大的钕铁硼永磁材料生产国,根据上海有色网统计数据,2021年中国钕铁硼磁材供应占海外钕铁硼磁材总供应的80%以上。国际发达国家的烧结钕铁硼生产企业主要包括日本的日立金属、TDK、信越化学和德国VAC等几家企业。从当前全球稀土永磁材料产业竞争格局来看,中国稀土永磁材料产业发展较快,竞争力较强。

  我国钕铁硼永磁材料生产企业众多,但高性能钕铁硼永磁材料生产企业比较集中。由于高性能钕铁硼行业具有较高的专利壁垒、技术和人才壁垒、资金壁垒,我国国内钕铁硼行业竞争格局分化明显,大多企业规模较小、技术水平不高,产品以中低性能为主,生产工艺相对简单,主要应用在中低端领域,竞争较为激烈;少量企业规模较大,资金实力较强,通过研发投入和工艺改进,具有高性能钕铁硼生产能力。

  高性能钕铁硼永磁材料生产企业主要包括中科三环、安泰科技、宁波韵升、京磁材料、正海磁材、金力永磁、英洛华、大地熊等。上述企业一般聚焦于特定应用领域,以该领域的重点客户为导向,集中研发、设计和制造能力为客户提供优质的产品和服务,与客户形成长期合作关系,在细分市场形成较强的竞争优势。

  高性能钕铁硼永磁材料主要应用于高科技产品,如电机、压缩机、传感器,具体应用领域包括:消费电子产品、传统汽车等传统领域以及新能源汽车、风力发电、节能环保等新兴领域。

  钕铁硼永磁材料下业发展前景良好。一方面传统应用领域国民生活渗透率比较高,尤其是手机、电脑等电子产品应用普遍,发展平稳;另一方面,新能源汽车、风力发电等新兴应用领域是国家的重点发展对象,符合国家节能减排、绿色环保的战略发展规划。在国家颁布的产业政策里,积极鼓励和引导新能源汽车、风力发电、空调、工业电机领域等采用新材料、新工艺,而钕铁硼作为新材料也被国家列为鼓励和重点发展的对象。在多种因素影响和带动下,下业应用领域不断拓展,对钕铁硼永磁材料的要求越来越高,促使钕铁硼行业向精细化、个性化、定制化等方向发展。

  汽车制造环节中,对电机性能要求较高的电动助力转向系统(EPS)、防抱死系统(ABS)、音响、汽车油泵以及点火线圈等汽车微特电机的重要部件大量使用高性能钕铁硼永磁材料。

  新能源汽车领域中有四大类电机:直流电机、感应电机(异步电机)、开关磁阻电机和永磁电机。目前,大部分的中国新能源汽车驱动电机采用永磁电机,其渗透率呈现出逐年升高的趋势。作为新能源汽车的动力来源,永磁电机具有能量密度大、运行可靠、调速性能佳等特点,相比于其他类型的电机,可在同等质量、体积下提供更大的动力输出,是新能源汽车的理想电机类型。

  2021年全球汽车产量同比上升3.10%。2021年1-11月国内汽车产销2,317.2万辆和2,348.9万辆,同比增长3.5%和4.5%。2011至2020年,我国新能源汽车销量从0.82万台增长至2020年的136.73万台,年均复合增长率为76.67%。全球及国内汽车和新能源汽车的发展将带动钕铁硼永磁材料的市场需求。

  随着国家能效等级标准的不断提高以及低碳生活理念深入人心,绿色节能的变频家电逐渐成为家电市场的消费潮流。变频家电主要包括变频空调、变频冰箱、变频洗衣机等家用电器。相比于传统固定频率的家用电器,变频家电拥有噪音低、节能、寿命长等优势。高性能钕铁硼永磁材料凭借其更优异的性能,已经逐步取代铁氧体永磁材料,成为变频家电的永磁电机磁体的首选。

  中国变频家电正处于推广应用阶段,作为生产变频家电核心零部件的原材料,钕铁硼永磁材料的市场需求有望稳定增长。

  在新能源及节能环保行业领域中,风力发电是我国高性能钕铁硼永磁材料的主要应用领域之一。

  风力发电领域主要使用的风力发电机为双馈式风力发电机、半直驱式发电机及直驱式发电机三种。直驱式风力发电机大多数为永磁同步发电机,因具有低维护成本和高系统效率等优势,有逐步替代双馈式风机的趋势。未来随着机组大型化,尤其是海上风电装机量占比的快速提升,直驱永磁电机的市场占有率将提升。

  根据全球风能理事会统计数据,从全球市场来看,全球风电累计装机容量近10年来维持着稳步增长,从2012年的283GW增长到了2021年的837GW,年均复合增长率高达12.80%。从国内市场来看,国内风电累计装机容量从2012年的63GW增长到了2020年的338GW,年均复合增长率20.52%。同时,风电装机量的快速增长使得我国目前已经成为全球发电规模最大的国家,2021年我国装机容量全球占比达到了40.38%。全球及国内风力发电设备装机容量的快速增长将带动钕铁硼永磁材料的市场需求。

  钕铁硼永磁材料由于其高磁能积、高矫顽力等优点,符合消费电子产品小型化、轻量化、轻薄化的发展趋势,被广泛应用于手机扬声器、受话器等声学系统以及摄像头音圈马达(VCM)、手机高端振动马达、TWS耳机等诸多消费类电子产品元器件。近年来,以智能手机和可穿戴设备为代表的消费电子产品发展迅速,成为消费电子行业的主要增长点。

  近年来,全球手机厂商中高端产品的出货量不断提高,对高等级零部件、模组的需求量也不断提升,双扬声器在智能手机中的渗透率逐步提升。

  高效节能电机是指通用标准型电动机具有高效率(符合电机能效新标准二级标准以上)的电动机。2020年5月,我国公布最新电机能效标准《电动机能效限定值及能效等级》(GB18613-2020),该标准于2021年6月1日正式实施,IE3(国际标准)以下能效电机将被停产。

  永磁电机具有结构简单、体积小、可靠度高、损耗小及效率高等特点,在工农业生产、航空航天、汽车、家电、医疗设备、电子产品等各个领域应用广泛,稀土永磁电机是永磁电机中的高端产品,能够显著降低电耗,单位功率更高且能够实现精确控制,是高端电机的主要选择。随着工业电机应用类型的日益增长,将带动高性能钕铁硼磁材市场需求的持续增长。

  为促进钕铁硼永磁行业健康、有序发展,国家颁布了一系列法律、法规、部门规章以及规范性文件。《“十三五”材料领域科技创新专项规划》《增强制造业核心竞争力三年行动计划(2018-2020年)》、《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》等文件,将稀土产业、钕铁硼产业列为国家优先发展行业、重点鼓励发展行业;《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》、《稀土行业发展规划(2016-2020年)》等规范性文件,加强了行业监管水平,有利于建立行业良性运转机制;《关税税则委员会关于调整部分产品出口关税的通知》、《关于取消和下放一批行政审批项目等事项的决定》等文件,为钕铁硼企业提供多项优惠政策,提高了企业的经营效率,为钕铁硼企业建立了良好的经营环境。

  稀土金属是钕铁硼永磁材料重要的原材料。我国稀土储量比较丰富、种类比较齐全、品阶比较优良。2021年我国稀土矿资源储备量4,400万吨,占全球资源比重的36.67%。我国是全球稀土储量最高的国家,充足的原材料供应为我国钕铁硼行业的发展奠定了坚实的基础。

  “十一五”以来,在国家政策扶持和国内相关企业、科研院所的努力下,我国技术实力的不断提升,在稀土永磁材料科研方面取得了长足的进步。我国专利申请数量从2009年开始显著提升,2021年我国钕铁硼相关的专利申请量数量为1,685项,其中发明专利申请数量为874项。技术实力的不断提升,为我国钕铁硼行业的发展提供了良好的机遇和动力。

  钕铁硼永磁材料因具有优良的磁性能等特点,在下业应用比较广泛,涉及传统汽车、消费电子等传统应用领域和新能源汽车、风电领域、变频空调等新兴应用领域。近年来,国家鼓励和要求各类行业实行节能减排,并颁布一系列政策支持,以新能源汽车、节能家电、风力发电、智能制造、智能生活和工业电机等为代表的新兴产业快速发展。由于钕铁硼永磁材料在下游应用领域中发挥重要作用,与国家节能减排的理念一致,符合国家的战略性发展,意义重大,因而在下业广泛应用。下业的发展,为我国钕铁硼永磁行业提供了广阔的空间。

  尽管我国已成为全球最大的稀土永磁材料生产国,部分钕铁硼永磁制备技术已处于世界领先地位,但我国的钕铁硼永磁材料产品,目前还无法满足高档机器人、第五代移动通信技术(5G)、光刻机等新兴产业对高端永磁体的技术需求。同时,在整个稀土永磁材料的核心知识产权,近终成型、晶粒细化等最先进的制备技术及连续自动化装备等领域,与日本仍存在一定差距。

  钕铁硼永磁行业属于技术密集型行业,在新产品开发、设备制造、工艺设计等方面对技术人员的数量和专业水平有较高的要求。近年来,我国钕铁硼永磁行业发展十分迅速,已成为是全球最大的生产国。但由于高端技术人才需要对产品生产设备、技术工艺、产品性能等各项内容熟练掌握,培养难度大,周期长,我国人才的供给速度还无法跟上行业发展速度。对钕铁硼永磁行业而言,高端技术人才的紧缺是制约行业快速发展的不利因素。

  我国钕铁硼永磁行业的集中度较低,企业产能差异较大。行业内能生产高性能钕铁硼永磁材料的企业数量较少,大部分企业生产规模较小,研发能力较弱,以生产中低端产品为主,导致行业利润水平偏低,竞争力不强。

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