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钕铁硼永磁材料行业研究:当新能源遇上机器人

  稀土应用广泛,并持续拓宽。稀土在改进产品性能、促进产品结构升 级、向清洁能源转型过程中发挥重要作用,不仅涉及农业轻纺、冶金 工业、石油化工、玻璃陶瓷等传统领域,也是特种光源及相关器材生 产、国防军事、智能制造等新兴产业的关键材料。 永磁材料是稀土最主要的应用领域,2020 年在全球稀土需求结构中占 比 26%,在中国稀土需求结构中占比更是高达 42%。永磁材料是磁 化后即使撤去外磁场也能长期保持较强磁性的材料,主要利用钕、钐 等稀土元素与钴、铁等过渡金属组成合金,从而增强产品性能、节约 能源、提高效用。稀土永磁材料发展快速,如今已渗透到机器人、风 电设备、新能源汽车、节能电器、精密仪表等多个领域,为稀土产业 的发展提供巨大推动力。

  常见的永磁材料通常分为三类,即金属永磁、铁氧体永磁和稀土永磁, 其中稀土永磁材料和铁氧体永磁材料现在仍广泛使用。 第一代和第二代稀土永磁材料均属于钐钴永磁体,是由钐、钴和其它 金属稀土材料经配比,溶炼成合金,经粉碎、压型、烧结后制成的, 具有良好的磁性能、温度性能和抗锈蚀能力。钐钴磁铁最高工作温度 可达 350℃,负温不限,适宜用于制造工作环境复杂的应用产品。虽 然钐钴永磁体性能优异,但其主要原材料不仅稀缺且价格昂贵,更属 于国家战略物资,因此无法被广泛应用。目前钐钴永磁体主要应用于 航空航天、国防军事、通信领域。 钕铁硼是第三代稀土永磁材料,由钕、铁、硼三种元素构成,其中钕 属于轻稀土元素。钕铁硼具有高剩磁密度、高矫顽力和高磁能积的优 点,是迄今为止磁性最强的永磁材料,是应用范围最广、发展速度最快、综合性能最优的稀土永磁材料。

  钕铁硼永磁材料按其制造工艺不同可分为烧结、粘结和热压三类,在 制造工艺、性能特点和应用领域方面均存在显著差异。烧结钕铁硼号 称“磁王”,与另外两种钕铁硼磁材相比在永磁特性、生产效率方面 都具备突出优势,是当前综合性能最高的磁体,被广泛应用于对磁性 能和服役特性要求较高的汽车工业、工业电机、消费类电子、清洁能 源、航空航天等工业生产和高品质生活的各个方面。

  烧结钕铁硼是最主要的永磁材料。2021 年中国生产的磁性材料中,烧 结钕铁硼产量达到 20.71 万吨,占比达到 94.4%;粘结钕铁硼产量约 为 0.94 万吨,占比 4.3%;其他占比 1.3%。

  钕铁硼永磁材料位于行业产业链的中游。钕铁硼永磁材料行业产业链 上游主要是稀土矿开采、稀土冶炼及能源电力行业,下游是消费类电 子产品和基础工业等传统应用领域,以及新能源和节能环保等新兴应 用领域,包括风力发电、新能源汽车及汽车零部件、节能变频空调、 节能电梯、机器人及智能制造等。 我国稀土产业存在严格的准入资质,进入壁垒极高,竞争格局较为稳 定。中游精深加工企业竞争格局分化明显,钕铁硼磁材行业市场竞争 较为充分。高性能钕铁硼永磁材料具有较高的制造工艺壁垒、客户认 证壁垒、资金壁垒以及专利壁垒,国内仅有少数几个生产商具备生产 能力,如中科三环、金力永磁、正海磁材、宁波韵升、大地熊等。这 些生产商往往聚焦于某几个领域,在各自的细分市场形成了较强的竞 争优势,业内尚未出现垄断巨头。而大多生产商企业规模小、研发能 力弱,以生产中低性能钕铁硼磁材为主,市场竞争非常激烈。下 业发展前景良好,新能源汽车、风力发电等新兴领域符合国家清洁能 源转型、绿色可持续发展理念,是国家大力鼓励和重点发展对象;消 费电子等传统领域市场渗透率高,发展稳定。下业的发展促使钕 铁硼行业向精细化、个性化、定制化方向发展。

  钕铁硼磁材具有高能积,高矫顽力及良好的稳定性,是目前应用范围 最广、性价比最高、综合性能最优的磁性材料,刺激稀土资源需求量 大幅提振。 钕铁硼磁材的性能优势主要在于以下几个方面。第一,磁性强。钕铁 硼永磁体是现今磁性仅次于绝对零度钬磁铁的永久磁铁,磁能积大于 钐钴磁铁。第二,体积小、质量轻。由于其高强度磁性,在应用过程 中只需要较少的钕铁硼磁材就可以产生与大量其他材料相同的磁场, 因此能够显著缩小产品体积,减轻产品质量。第三,稳定性强,使用 效率高。钕铁硼磁材具有良好的抗磁损性能,能够在较高的温度环境 下稳定工作。普通磁材的工作温度上限大约在 80℃左右,超过这个温 度范围会出现严重退磁现象,影响产品性能。而钕铁硼磁材的最高工 作温度可达 220℃,虽然与钐钴磁材在耐高温性能上仍有差距,但考 虑到生产能力和成本费用,钕铁硼磁材是较优选择。

  以由钕铁硼磁材构成的稀土永磁电机与常规电机性能对比为例进行 详细说明。电机是一种依靠磁场将机械能转换为电能的电力机械设 备。发电机的磁场既可依靠电流产生又可使用永磁体产生,但普通永 磁体性能有限,难以普及。稀土永磁电机是稀土永磁体和电动机的结 合结果,可不借助外力就生产强大稳固的磁场。首先,钕铁硼磁材本 身就具有体积小重量轻的特点,用其制成的电机轻便灵活,方便运输 易于携带,给电机的装运等环节带来极大的便利。据统计,同样功率 的发电机,稀土永磁发电机大约是普通发电机重量的一半,这大大减 少了发电机的占用面积,提高了设备的使用体验。其次,稀土永磁材 料在充磁之后能保持较长时间的磁性,这也意味着稀土永磁电机相比 于普通发电机性能更加稳定,这也是其核心优势。第三,稀土永磁电 机误差能控制在 0.1%以内,这极大的提升了产品质量。低速大转矩 的运行方式使稀土永磁电机的运行精度可控,运行噪声小、载重能力 强,是设备高效安全运转的有力保证。第四,稀土永磁电机的高功率 质量比使其运行效率大幅提高,与此同时,其不变损耗和可变损耗变化慢,能耗相对较低,其运行中的平均节电率比普通电机高 10%-20%。 稀土永磁电机可以灵活变速调节,最大限度的提升运转效率,降低能 耗,有效节约了使用成本。

  高性能钕铁硼永磁材料主要用于风力发电、新能源汽车、节能变频空 调、节能电梯、消费电子产品、机器人及智能制造等高技术壁垒领域 的电机、压缩器与传感器中。普通钕铁硼永磁材料也被广泛应用于磁 选机、电声应用、消费电子产品中。 高性能钕铁硼磁材体积小、重量轻、转矩高,大量应用于新能源汽车 驱动电动机、防抱死系统(ABS)、电子转向系统(EPS)及雷达传感 器等重要部件中,以提高电动机功率密度,改善运行效率。 风力发电机工作环境恶劣,构成材料需要能够经受高温、严寒、风沙 等考验。永磁风力涡轮机结构简单,运行与维护成本低,使用寿命长, 并网性能良好,发电效率高,更适应在低风速的环境下运行。 节能变频空调主要应用于进行云计算的数据中心,保证计算机在云计 算进行的过程中稳定性。使用永磁电机,可以提升运行效率,快速制 冷,并在达到设定温度后自动低频运转,不需要频繁开停机,从而降 低运行成本,减少温湿度波动。

  在机器人及智能制造领域中,伺服电机是控制机器人关节灵活运动的 关键设备,对精度、转速、抗过载能力、稳定性、速度相应能力等方 面具有较高的要求,因此高性能钕铁硼磁材成为其理想材料,有助于 在快速反应、提高功率密度的同时,减小体积,实现轻量化。 消费类电子产品未来会继续向体小量轻的方向发展,因此在耳机、手 机线性震动马达、音圈电机中,钕铁硼磁材都是重要材料。 磁选机用于具有磁性差异物质的分离,在矿业、木材业、窑业、化学、 食品等行业中都广泛应用。永磁磁选机的主要材料为钕铁硼磁材和铁 氧体磁性材料,不需要能源和冷却系统,具有节能省耗、高效廉价、 结构简单等优点,未来具有广阔的发展前景。

  从稀土储量来看,2021 年全球稀土储量继续保持在 1.2 亿吨。稀土资 源区域集中性显著,储量排名前 5 的国家分别为中国、越南、巴西、 俄罗斯和印度,储量之和占比 95.8%。

  从稀土产量来看,全球总产量保持持续上升势态。2021 年,全球产量 达到 28 万吨,同比增长 16.7%。从国家分布来看,中国、美国、澳大 利亚和泰国是主要生产国家,产量占比依次为 60%、15%、8%和 3%。

  为了摆脱对中国稀土资源的依赖,多个国家开始打造本土稀土供应 链。2020 年底,美国、澳大利亚、日本、印度达成协议,加强稀土合 作。据统计,目前全球有超过 600 个稀土矿正在开发。美国号召在全 球范围内寻找新的稀土等关键矿产的重点潜力区,加大矿山勘探,并 为本土稀土加工公司提供了更多财政支持。重点轻稀土矿 Mountain Pass 矿山项目自 2018 年起恢复运营,对美国稀土产量增长做出巨大 贡献。加拿大拥有许多正在勘探的稀土项目。2021 年 6 月,加拿大第 一家稀土生产商 Vital Metals 的 Nechalacho 稀土矿开始生产,目标到 2025 年生产至少 5000 吨稀土氧化物(REO)。澳大利亚轻、重稀土资 源都十分丰富,已探明资源储量达到 400 万吨。2019 年澳大利亚斥资 约 2146 万人民币启动 15 个稀土项目,竭力在短期内加大产能,抢占 更多国际稀土供应市场份额。今年 7 月,土耳其宣称发现了 7 亿吨稀 土矿资源,是目前全球稀土总储量的 6 倍左右,可满足人类 1000 年 的需求,并计划设施达到满负荷运转后每年稀土氧化物产量可达 1 万 吨。

  我国是稀土资源大国,不仅储量丰富,而且矿种和稀土元素齐全。2021 年我国稀土储量为 4400 万吨,占全球总储量 36.7%,位居全球首位。 中国稀土资源赋存分布存在“北轻南重”的特点,轻稀土矿主要集中 在内蒙古和四川,离子型中重稀土则基本分布在江西、福建、广东、 广西、湖南等南方地区。 从产量来看,中国虽然仍是全球稀土最大的供应商,且 2014 年以后 产量逐步回升,但产量占全球比例则不断下降。2010 年,我国产量为 13 万吨,承担了世界 97.7%的市场供应,完全主导世界市场。之后由 于过度开发、环境污染、产业结构不合理、出口走私等问题愈发严峻, 中国政府加大对稀土行业的监管,产量大幅下降。直到 2019 年,我 国产量才恢复至 13.2 万吨,并逐渐进一步回升。2021 年,我国产量 达到 16.8 万吨,同比增长 20%,但仅占全球总产量的 60%。中国正 在进一步向下游转移,从最大的稀土元素生产国和精炼国,向依赖这 些金属的清洁能源产品的主要高附加值制造商转变。麦肯锡估计,随 着澳大利亚、美国、非洲和其他地方的矿山进展,到 2050 年,中国 在全球稀土供应中的份额可能会下降到一半左右。

  经过了产业规模盲目扩张的野蛮生长阶段,我国政府着力规范产业发 展、加快绿色转型,相继出台了兼并重组、开采许可、总量控制及出 口配额管理等一系列措施,缓解了过度竞争的局面。目前,我国对稀 土矿的开采和冶炼分离采取总量控制措施,每年分两个批次下达指 标,仅允许几大稀土集团进行开采和冶炼工作。 2018 年以来,该总量指标略有放松。从稀土矿的不同类型来看,我国 对离子型稀土的管控更为严格,开采指标一直保持在 19150 吨,而矿 岩型稀土指标则逐年放宽。2022 年矿岩型稀土两批合计稀土开采量达 到 19.085 万吨,同比增长 28.21%,增速较此前有所提升。冶炼分离 指标逐年上升,2022 年为 20.2 万吨,同比增长 24.69%。未来我们预 计总量指标将继续维持现有水平或小幅增长,稀土市场供应偏紧的格 局仍将持续。

  虽然国外稀土项目数量逐年增多,产能不断增长,但存在产业链不完 整,开采周期长等问题,产能建设或将不及预期,短期内不会危及我 国主导地位。美国炼油设施的建设和运营尚处于起步阶段,Mountain Pass 矿山项目受到资源枯竭、产量下降情况困扰。土耳其矿区矿石品 位不明,距离能够正式投产日期遥远。此外,中国的稀土加工技术高、 成本低,加工能力是其他国家总和的 5 倍,即使欧美国家现在开始投 资建设稀土加工厂也很难具备竞争力。因此,即便海外产能提振,也 依然需要依赖于中国企业的加工技术。

  从 2021 年 6 月开始的连续大幅上涨行情在今年 3 月中止,稀土产品 价格从高位回落。首先,俄乌冲突以及奥密克戎新一轮传播导致能源 和多种原材料价格激增、供应链受阻,产能和下游应用领域需求均受 到严重冲击。其次,3 月 3 日工信部稀土办公室就前期稀土价格持续 大幅上涨的问题约谈中国稀土集团、北方稀土集团、盛和资源公司等 重点稀土企业,要求企业有大局意识和责任意识,加强行业自律,充 分发挥示范带头作用,共同引导产品价格回归理性,促进产业长期健 康发展。另外,由于稀土价格前期处于高位,因此对市场变化十分敏 感。因此,受市场淡季需求低迷和政策限制影响,买方优势显著提升, 稀土价格受到压制不断走低。 4 月-6 月上旬,稀土供应收紧,各地区上游生产企业开工率普遍下滑, 产能受限,稀土价格小幅回升。此后,进入第二轮下行阶段,本轮下 行的原因主要是需求未明显好转,仍以刚需为主。

  稀土产业链中上游原材料价格波动向下游应用产品传导,供需是影响 价格的最重要因素,近期稀土价格的下跌使得磁材企业购买原材料的 成本有所下降。从长期趋势看,虽然根据国家指标稀土开采和冶炼分 离总量同比上涨,供给放宽,但是稀土矿山开采难度不断上升,稀土 产量增加空间有限,供应商进一步让利的空间不大,下游需求持续快 速增长的趋势不变,支撑稀土价格。

  全球稀土永磁材料产量稳步递增。整体来看,2015-2020 年间,全球 稀土永磁产量从 15.0 万吨增长至 21.7 万吨,其中中国作为主要生产 国,产量从 13.5 万吨增长至 19.6 万吨。中国稀土永磁产量占全球比 例一直在 90%上下小幅波动,主导全球市场。分磁材类型来看,钐钴 磁材的产量变化不大,2019 年和 2020 年产量与之前相比略有下降。 粘结钕铁硼磁材产量有所增加,2020 年时全球产量达到 9.2 万吨,同 比增长 5.74%;同期中国产量为 8.3 万吨,同比增长 5.06%。在所有 稀土磁材中,烧结钕铁硼磁材产量占比最高,可以超过 90%,其产量 变化对稀土磁材总产量影响显著。2020 年,全球烧结钕铁硼磁材产量 为 20.6 万吨,同比增长 8.67%;同期中国产量为 18.6 万吨,同比增长 9.12%。 预计未来稀土永磁材料产能将继续保持乐观增长,假设全球产量复合 年均增长率为 7.4%,到 2025 年时,全球产量 31 万吨,其中中国生产 28.4 万吨。

  然而,快速增加的产量导致了低端磁材供应过剩。随着近年来中国生 产企业技术的进步与向高端产品转型的政策鼓励,我国高性能钕铁硼 磁材产量快速上浮,2020 年超过 4.6 万吨,占世界产量比例接近 70%。 我国稀土行业结构转型稳步推进,2015 年中国高性能钕铁硼磁材产量 占钕铁硼磁材产量的 15.6%,到 2020 年时该比例达到 24.3%。

  新能源汽车为世界经济发展注入新动能。“脱碳”背景下,各国推进 节能减排事业聚焦于汽车行业,发展新能源汽车成为应对气候变化、 推动绿色发展的重要战略举措。国务院 2020 年发布的《新能源汽车 产业发展规划(2021—2035 年)》指出,计划到 2025 年新能源汽车新 车销售量达到汽车新车销售总量的 20%左右;力争到 2035 年实现纯 电动汽车成为新销售车辆的主流,公共领域用车全面电动化,燃料电 池汽车实现商业化应用,高度自动驾驶汽车实现规模化应用等目标。 2021 年印发的《2030 年前碳达峰行动方案》强调,到 2030 年,当年 新增新能源、清洁能源动力的交通工具比例达到 40%左右。拜登政府 提议将电动汽车税收抵免提高到每辆车 12500 美元,其中包括工会制 造的 4500 美元,并在 7500 美元的抵免额上取消每个制造商 20 万辆 汽车的上限。2022 年德国进一步提高购买新能源汽车的补贴政策,购 买纯电动汽车最高可获得 9000 欧元的补贴,插电式混合动力汽车的 补贴可达 6750 欧元。英国已投资数十亿美元来帮助交通运输部门向 电力转型,并承诺从 2030 年起禁止销售新的内燃机汽车。

  中国新能源汽车行业进入加速渗透期。自 2012 年国务院发布《节能 与新能源汽车产业发展规划(2012—2020 年)》以来,我国新能源汽 车产业发展取得了巨大成就。2014 年我国开始出现私人购买新能源汽 车,由此我国新能源汽车元年开启。2015 年时,国内新能源汽车渗透 率突破 1%。疫情爆发后,汽车整体销量虽然受到影响,但是新能源 汽车渗透率走上增长快车道,2022 年上半年渗透率达到 21.6%。由此 可见,在如今的新车销售市场,新能源汽车已占据重要位置。 目前,全球新能源汽车市场以中国和欧美发达国家为主导。2022 年 1-6 月全球新能源汽车销量为 424 万辆,其中中国销售 251 万辆,占 比超过一半,约为 59%;欧洲国家销量占比呈现下行趋势,同期销量 占比为 26%;美国销量占比为 11%;其他国家占比仅为 4%,新兴国 家市场仍然有待发展。

  高性能钕铁硼永磁材料主要应用于新能源汽车驱动电机,驱动电机是 新能源汽车的三大核心部件之一,其中永磁同步电机具有效率高、转 矩密度高、电机尺寸小、重量轻等优点,成为新能源汽车驱动电机的 主流。新能源汽车有望成为提高高性能钕铁硼磁材需求量的核心驱动 力。预计到 2025 年时全球新能源汽车销量可以达到 2327.4 万辆,其 中中国销量 1373.2 万辆,占比 59%。以平均每辆新能源汽车消耗 2.5kg 高性能钕铁硼磁材来计算,2025 年时全球高性能钕铁硼需求量可达到 5.8 万吨,中国的需求量有望达到 3.4 万吨。

  高性能钕铁硼磁材在传统汽车中的应用主要为电动助力转向系统 (EPS),EPS 转向系统对车辆稳定性、舒适性和安全性都有关键作用。 汽车助力转向系统基本可以分为三类,即机械式液压动力转向系统 (HPS)、电子液压助力转向系统(EHPS)和电动助力转向系统。我 国汽车行业的 EPS 转向系统的发展略晚于欧美发达国家,近年来 EPS 在我国乘用车市场渗透率迅速提升,2020 年时已经达到 96.2%,但商 用车转向系统仍然以 HPS 和 EHPS 为主。HPS 和 EHPS 虽然成本较低, 但是耗能大、容易受损,因此随着节能减排的要求愈发严格,未来将 逐渐被 EPS 所取代。欧美地区的汽车市场已经发展到成熟阶段,EPS 渗透率在 85%-90%左右,因此未来国内汽车市场 EPS 渗透率还存在 一定提升空间,拉动高性能钕铁硼需求量增长。 汽车产销量波动较大。2021 年,汽车市场开始复苏,中国汽车产量为 2605.7 万辆,同比增加 3.5%;销量为 2624.8 万辆,同比增加 3.9%。 预计 2022 年-2025 年,中国汽车产量将以 4%的年均复合增长率继续 增长。按每台 EPS 系统需要 0.25kg 高性能钕铁硼磁材计算,到 2025 年时全球传统汽车领域对高性能钕铁硼需求量将超过 2.1 万吨。

  风电是实现绿色低碳发展和生态文明建设目标的关键支撑之一。全球 风能理事会(GWEC)数据显示,2021 年,全球新增陆上装机容量 72.1GW,新增海上风电装机容量 21.5GW。2020 年,400 余家风能企 业代表在北京国际风能大会上联合发布《风能北京宣言》,指出全球 风能资源技术开发潜力约为当前全球电力需求的 40 倍,未来开发利 用前景广阔。2021 年我国风电发电装机突破 3 亿千瓦,风电装机容量 稳居世界首位。2022 年第一季度风电新增装机 790 万千瓦,同比增长 16.7%,累计装机量达到 3.37 亿千瓦。综合考虑资源潜力、技术进步 趋势、并网消纳条件等现实可行性之后,《宣言》中计划每年新增装 机 5000 万千瓦以上,2025 年后中国风电年均新增装机容量不低于 6000 万千瓦,到 2030 年至少达到 8 亿千瓦,2060 年至少达到 30 亿 千瓦。 在装机容量快速提升的同时,风电发电量也稳步增加。2021 年风电发 电量达到 6526 亿千瓦时,同比增长 40.5%,占全社会用电量的 7.9%, 成为可再生能源中除水力发电之外最重要的电力来源。在内蒙古、黑 龙江、山西、河北等 14 个省份,截至今年 3 月底累计风电发电量占 本地区总发电量比重已经超过 10%。

  国内风力发电机主要包括永磁直驱风机和双馈风机两种,直驱型永磁 风力发电机采用永磁电机,相对于常规电机具有体积小、质量轻、精 度高、稳定性强、效率高、能耗低等优势。直驱永磁风力发电机对钕 铁硼需求量很大,每GW装机需要消耗大约 800 吨高性能钕铁硼磁材。 预计到 2025 年,永磁直驱机渗透率可增长至 35%,以此计算得到全 球风电装机对高性能钕铁硼磁材的需求量将超过 3 万吨,其中接近一 半来源于中国。

  空调分为定频空调和变频空调。变频空调通过加装变频器改变压缩机 供电频率,调节压缩机转速,相比于定频空调可节电 30%左右,具有 室温波动小、电能消耗少的优点。2019 年印发的《绿色高效制冷行动 方案》中指出 2022 年,家用空调 3 能效准入水平提升 30%、多联式 空调提升 40%、冷藏陈列柜提升 20%、热泵热水器提升 20%;到 2030 年,主要制冷产品能效准入水平再提高 15%以上。根据 2020 年起新 实施的《房间空气调节器能效限定值及能效等级》,定频空调目前普 遍仅能满足 4 级或 5 级要求,将于 2022 年开始全面淘汰。因此,为 促进节能减排,应对气候变化,在绿色高效制冷行动实施过程中,采 用高性能烧结钕铁硼永磁材料的节能变频空调将更加普及,未来增长 空间大。2020 年国内变频空调渗透率达到 39.6%。 我国变频空调产销量稳步增长。2021 年 1-10 月,变频空调产量达到 9011.2 万台,同比增长 35.2%。销量达到 9033.6 万台,同比增长 49.0%; 其中内销 7227 万台,占比 80%,同比增长 54.9%;出口 1806.7 万台, 占比 20%,同比增长 29.2%。预计 2025 年中国节能变频空调产量将 超过 2 亿台,到 2030 年时产量超过 3.6 亿台。以中国变频空调产量占 全球比例为 83.2%来计算,2025 年和 2030 年全球节能变频空调产量 有望达到 2.6 亿台、4.4 亿台。无论线上还是线下渠道,市场产品结构 中变频空调占比均超过 90%。

  电梯曳引机是电梯的动力设备,包括永磁同步曳引机与传统异步曳引 机。永磁同步电动机采用高性能永磁材料和特殊的电机结构,具有节 能、环保、低速、大转矩等特性。我国电梯(包括电梯、自动扶梯及 升降机)产量逐年增长,从 2016 年到 2021 年电梯产量由 63.8 万台增 加至 154.5 万台,年均复合增速为 19%。疫情扰动和 2022 年上半年房 屋施工面积累计值同比增速大幅下降,拖累电梯需求,但边际修复明 显。

  2020 年,全球电梯渗透率达到 85%,预计到 2025 年渗透率将逐年提 升至 90%。预计 2021-2025 年,中国电梯产量将以 10%的年均增长率 持续增长。以每台节能电梯消耗 6kg 高性能钕铁硼磁材计算,2025 年 时全球和中国节能电梯对高性能钕铁硼需求量有望达到1.7万吨和1.2 万吨。

  机器人产业的发展状况是衡量一个国家科技创新和高端制造水平的 重要标志,加快推动机器人产业高质量发展有益于为经济社会发展注 入强劲动能。工业机器人是实现智能制造的自动化设备,当前主要指 面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人,用于工业生产过程 中的搬运、焊接、装配、加工、涂装、清洁生产等。驱动电机是工业 机器人的核心部件,永磁同步伺服电机是主流。高性能稀土永磁材料 是伺服电机的关键材料,有助于在简化结构、减小体积、节约能量的 同时,提高电机功率与稳定性。 我国机器人产业规模快速增长,工业机器人越来越普及。2020 年时机 器人产业营业收入就已经突破 1000 亿元。2012 年以后工业机器人产 业虽然在欧美地区发展缓慢,但在亚洲市场蓬勃发展。2021 年中国工 业机器人产量达到 36.6 万台,同比大幅增长 54.4%;2022 年 1-6 月产 量超过 20.2 万台,较去年同期增长 16.6%。

  人形机器人是一种具有类似于人类外形特征的机器人,不仅具有常规 机器人所具备的运动能力,还有视觉、听觉和触觉,对反应速度和精 度要求更高。人形机器人已经不是一个新话题,但是在几十年的研发 过程中始终受到技术限制,一直主要停留于概念想象,难以真正实现 生产和商业化。 今年 4 月,马斯克宣布特斯拉人形机器人(擎天柱)将成为 2022 年 特斯拉的主要开发产品,重要性甚至超过新能源汽车,并计划于 2023 年起正式投产,重新点燃市场对人形机器人的热情,引发新一轮机器 人概念股热潮。小米、优必选等多个公司试图入局。 8 月 11 日,小米发布首款全尺寸人形仿生机器人 CyberOne(铁大)。 CyberOne 身高 177 厘米,体重 52 千克,外形和人类高度相似。通过 全身控制算法协调 21 个关节自由度,CyberOne 的动力峰值扭矩为 300Nm,峰值扭矩密度为 96Km/kg,时速可达 3.6km/h,双足运动姿 态平衡。此外,CyberOne 也在感知人类情绪和视觉方面性能突出,能 够辨别 85 种环境语义,45 种人类语义情绪,人机交互能力优异。雷 军表示,智能机器人单价高达 60-70 万元,目前暂时无法实现量产。 对于小米而言,公司在智能机器人领域的研发尚处于起步阶段, CyberOne 的自由度距离日本在 2011 年推出的 ASIMO 机器人仍有较 大距离,因此需要公司未来持续大量投入。

  优必选科技是一家全球领先的人工智能和人形机器人企业,公司推出 的全新一代大型仿人服务机器人 Walker X 亮相 2022 世界机器人大会 开幕式。Walker X 身高 130 厘米,体重 63 千克,搭载 41 个高性能伺 服关节以及多维力觉、多目立体视觉、全向听觉和惯性、测距等全方 位的感知系统。核心功能主要是能在复杂地形自适应,实现平稳快速 行走,最大快速行走速度达到 3km/h;动态足腿控制,抗冲击和干扰, 落足稳定柔顺,行走时可负重;拥有视觉定位导航和手眼协调操作技 术,提供精准灵活的服务,自主操控家电;柔顺物理交互,感应外力 冲击,保障人机交互安全;基于视觉定位与多层规划算法,实现最优 路径自主规划;可准确理解和感知复杂的外部环境;实现多模态情感 交互,与用户建立共情;具备 AloT 接口,自主控制灯光、电器等常 见的 AloT 设备。 从 2016 年到 2022 年,人形机器人 Walker 经历了 4 次重大迭代,曾被 国际机器人专业媒体 The Robot Report 评为为“全球值得关注的五大 人形机器人”之一。目前已经逐步在科技展馆、影视综艺、商演活动、 政企展厅等场景应用,也是全球首个实现商业化应用的大型人形机器 人。优必选科技首席品牌官谭旻表示,Walker 的生产成本在 10 万美 金级别,未来希望能把量产价格控制在 20 万元左右。

  特斯拉人形机器人擎天柱将于 9 月 30 日正式亮相,计划于 2023 年实 现量产。擎天柱身高 173cm,体重 56.7kg,步行速度达到 8km/h,可 以负重 20kg。马斯克对于擎天柱的定位是家政服务类机器人,用来代 替人们完成重复、枯燥、危险的工作,量产后每台人形机器人定价约 为 2.5 万美元。伺服电机是在伺服系统中控制机械元件运转的发动机, 将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象,实现对速度和位置的 精准控制。擎天柱共有 40 个电机,其中胳膊上 12 个,手上 12 个, 腿上 12 个,咽喉 2 个,躯干 2 个。

  智能人形机器人有望成为钕铁硼需求的另一增长极。智能机器人主要 包括工业机器人、专业服务机器人和个人/家庭机器人,高性能钕铁硼 磁材主要用于智能机器人的传感器和驱动电机中,是机器人核心零部 件伺服电机的核心材料。 马斯克对未来机器人产业的发展十分乐观,认为随着技术进步与生产 规模扩张,平均成本逐渐下降,家用机器人价格可能会低于汽车,成 为在消费者普遍承受范围之内的常态化消费品。他还预言,到 2050 年时,每个家庭都将拥有机器人。中国电子学会发布的《中国机器人 产业发展报告(2022)》显示,机器人产业蓬勃发展,2022 年全球机 器人市场规模将达到 513 亿美元,2017-2022 年的年均增长率达到 14%。从类别来看,服务机器人市场规模逐步增长,2021 年时已经几 乎与工业机器人市场规模持平,并且保持着良好的增长态势,预计未 来将成为全球机器人市场的主导力量。

  在中国,工业机器人市场规模占比最大,远高于服务机器人和特种机 器人。2021 年,中国机器人市场规模达到 142 亿美元,其中工业机器 人 75 亿美元,占比 52.8%;服务机器人 49 亿美元,占比 34.5%;特 种机器人 18 亿美元,占比 12.7%。但从规模增速来看,服务机器人市 场增速更快,服务机器人将成为机器人市场持续增长的重要支撑力 量。 机器人的出现将在一定程度上取代人类工作,这可能造成更为严重失 业问题,也可能为部分老龄化国家填补劳动力缺口,降低社会支出。 马斯克入局可能成为引爆本轮机器人市场的关键,通过加快现有机器 人技术的升级迭代,从而颠覆机器人行业,甚至社会经济需求结构。 这也是特斯拉人形机器人备受关注的根本原因。

  假设全球劳动力人数以 0.03%的复合年均增长率缓慢增长,到 2030 年时全球共有 34.6 亿劳动力,保守估计,此时大约有 2.89%,即 1 亿 劳动力被机器人所替代。根据 MIT 的研究结论,一台机器人替代普通 劳动力的比率为 3.3,则需要超过 3000 万套人形机器人。以特斯拉人 形机器人为例,全身共 40 个电机,每个电机消耗 50g-100g 高性能钕 铁硼磁材,因此每台人形机器人需要消耗高性能钕铁硼磁材 2-4kg。 到 2030 年时,全球人形机器人领域对高性能钕铁硼磁材的需求量将 超过 9 万吨,这将极大的改变高性能钕铁硼磁材下游需求结构。

  高性能钕铁硼磁材的下游需求主要集中在新能源汽车、传统汽车、风 力发电、节能变频空调、节能电梯、消费类电子产品、工业机器人领 域中,上述领域需求量之和占比约为 95%。目前风力发电领域需求量 领先,传统汽车和消费类电子产品需求较少,其余主要应用领域需求 占比差异不大。随着未来新能源汽车产业继续维持高速发展, 2020-2025 年间,新能源汽车需求大幅提振,一跃成为全球钕铁硼磁 材最主要的消耗领域,2025 年时占比达到 29.1%。 特斯拉宣布于 2023 年正式开始生产人形机器人,虽然人形机器人在 2025 年前仍然面临技术升级与降低成本难题,难以大量投产,对全球 高性能钕铁硼磁材的需求结构影响微弱。但在 2030 年,我们预计人 形机器人已经进入高速发展时期,将出现大规模的生产,成为拉动全 球高性能钕铁硼磁材需求量的最大动力,极大的改变其需求结构。

  中科三环隶属于中国科学院,主要产品为应用于电子元器件的钕铁硼 永磁材料,广泛应用于计算机、家电、风电、通讯、医疗、汽车等领 域。公司是中国最大、全球第二大钕铁硼永磁材料生产企业,公司下 纳五家烧结钕铁硼和一家粘接钕铁硼生产公司,参控股多家产能企 业,同时生产烧结钕铁硼和粘接钕铁硼。目前公司已经成长为全球高 性能钕铁硼顶级供应商。 整体经营方面,得益于公司加大拓展市场力度,2021 年,公司营业收 入为 71.46 亿元,同比增长 53.60%,呈现爆发式增长态势;公司扣非 归母净利润为 3.77 亿元,同比增长 241.63%,一扭下降趋势。

  主营业务占比与营收结构方面,公司主营业务为磁材产品的生产销 售,近五年该业务占比维持在 95%以上;除磁材产品外,公司还具有 电动自行车和其他业务两项收入,但规模较小。

  磁材产品毛利与成本方面,2021 年,公司磁材产品毛利率为 15.42%, 较去年回升 2.55 个百分点,2021 年上半年,公司磁材产品单位成本 为 42.44 万元/吨。在磁材产品单位售价回升及单位成本下降的共同作 用下,公司毛利率有所回升。

  研发费用及研发人员占比方面,2021 年,公司研发费用为 1.16 亿元, 同比增长 40.03%,研发费用占营收比重为 1.62%,占比下降系营收快 速增长导致;研发人员数量为 223 人,较去年增长 18 人,占员工总 数 4.03%。

  产能规划方面,公司目前正在新建科宁达、赣州、天津三个生产基地, 预计今年均有产能投放。公司计划利用配股募集资金和自筹资金增加 烧结钕铁硼产能 1 万吨,根据市场状况或于 2024 年底前后再扩产 2.1 万吨左右。

  客户方面,公司客户遍及汽车、风电、空调、电梯、电机等多个领域, 广泛分布于全球,在各自领域中亦独具一格。公司已经具备稳定的下 游客户结构,成为全球顶级磁材供应商。

  金立永磁主要生产高性能钕铁硼,涵盖“新能源+节能”概念,产品 广泛应用于新能源汽车、风电、节能空调、节能电机等多个领域。公 司手握晶界渗透技术,斩获高性能稀土永磁市场份额第一宝座,并在 节能空调、电机及风电领域有着独特优势。 整体经营方面,公司营业收入与扣非后归母净利润连续五年实现增 长。2021 年,公司营业收入为 40.80 亿元,同比增长 68.78%;公司扣 非后归母净利润为 4.23 亿元,同比增长 86.37%。下游需求扩张助力 公司业绩高速增长。

  磁材产品毛利与成本方面,市场需求增加,材料成本控制在较低水平, 公司钕铁硼磁钢毛利率水平进一步上涨。2021 年,公司钕铁硼磁钢毛 利率为 8.03%,较去年提升 2.58 个百分点;钕铁硼磁钢单位成本上升 至 28.71 万元/吨,同比增长 58.27%。

  研发费用及研发人员占比方面,公司注重研发效益,研发费用与研发 人员逐年提升。2021 年,公司研发费用 1.60 亿元,同比增长 55.34%, 占营业收入 3.92%;研发人员 411 人,较去年增长 54 人,占员工总数 11.64%。

  产能规划方面,公司于 2021 年 12 月落地包头基地项目,一期计划生 产 0.80 万吨高性能磁材,其中产量达到 0.6 万吨,后续计划产出 1.2 万吨。公司赣州工厂于 2021 年已达产 1.5 万吨,公司毛坯产能可达 2.3 万吨/年。公司规划 2025 年实现高性能钕铁硼永磁材料年产能 4 万吨。

  客户方面,公司已成为新能源和节能环保领域高性能稀土永磁材料的 领先供应商。公司客户分布广泛,在新能源汽车领域,公司是特斯拉、 比亚迪等国内外知名汽车企业供应商;在风力发电领域,公司客户有 金风科技等全球领先厂商;在节能空调领域,美的、格力等知名企业 榜上有名。公司还积极布局工业节能电机、轨道交通等新能源及节能 环保领域,已经成为这些领域重要的高性能磁钢供应商之一。

  正海磁材专注于高端稀土永磁材料及元器件的研发制造,积累构建出 特有的“3456”体系。公司在国内拥有 5 家生产基地,在德、日、韩、 美、马来西亚等国家设立子公司。公司拥有自主知识产权--正海无氧 工艺技术(ZHOFP)和世界一流的生产检测设备,可批量生产世界顶级 的 30 多个牌号的烧结钕铁硼磁体。 整体经营方面,2021年,公司营业收入为33.70亿元,同比增长72.46%, 公司业绩打破瓶颈迅猛提升;公司扣非后归母净利润为 2.55 亿元,同 比增长 128.81%,公司连续三年实现扭亏为盈,盈利也成倍数增长。

  主营业务占比与营收结构方面,公司收入主要来源于钕铁硼永磁材料 及新能源汽车电机驱动系统,随着公司从新能源汽车行业向其他多领 域拓展,公司主营的钕铁硼永磁材料收入占比不断提升,2021 年,公 司钕铁硼永磁材料占营收比重为 98.01%。

  磁材产品毛利与成本方面,2021 年,公司钕铁硼永磁材料毛利率为 18.76%,近五年基本维持在 20%附近;钕铁硼永磁材料单位成本为 24.58 万元/吨,较去年小幅增长。

  研发费用及研发人员占比方面,公司研发费用逐年攀升,因营收增长 过快其占比有所下降。2021 年,公司研发费用 1.79 亿元,同比增长 26.18%,占营收比重为 5.31%;公司研发人员数量趋近稳定,2021 年, 公司研发人员有 275 人,占员工总数 12.80%。

  产能规划方面,公司目前拥有山东烟台、湖南江华、江苏南通三大生 产基地,公司目前产能可达 1.6 万吨,实际产量为 1.09 万吨。到 2022 年底若东西厂区与福海厂区在建产能顺利达产,公司可实现 2.4 万吨 的年产指标。南通基地尚在建设中,预计 2026 年累计新增 1.8 万吨产 能,总产能根据需求可达 3.6 万吨/年。

  客户方面,公司高性能产品布局汽车、空调、风电、消费电子等领域。 在新能源汽车领域中,全球销量前十厂商有 9 家为公司客户;在节能 空调领域,公司是美的、格力松下等知名厂商供货商;在风电与消费 电子领域,公司也与数家国内外知名厂商有所合作。

  宁波韵升专注稀土永磁材料的研发制造与销售,掌握稀土永磁材料全 套装备制造,是全球最大的稀土永磁材料制造商之一。公司目前拥有 宁波和包头两大生产基地,产品聚焦新能源汽车、消费电子和工业应 用等三大领域的下游应用场景。此外,公司还为客户提供高端稀土永 磁材料应用的解决方案,是全球领先的稀土永磁材料应用方案供应 商。 整体经营方面,2021年,公司营业收入为37.54亿元,同比增长56.47%, 扣非后归母净利润为 3.56 亿元,同比增长 426.44%。公司摆脱 2019 年营收负增长与扣非后归母净利润为亏损的困境,公司生产经营活动 逐渐步入正轨。

  主营业务占比与营收结构方面,公司主营业务为钕铁硼产品的生产和 销售。2021 年,公司主营业务占营收比重为 89.56%,较去年增长 4.82 个百分点。

  磁材产品毛利与成本方面,2021年,公司钕铁硼产品毛利率为26.26%, 连续两年实现增长。在公司钕铁硼产量陡升的情况下,其成本连续两 年实现下降。2021 年,公司钕铁硼成品单位成本为 30.42 万元/吨,同 比降低 11.83%。

  产能规划方面,2021 年,公司宁波、包头两大生产基地共具年产坯料 1.2 万吨的生产能力,成品产量达到 0.82 万吨。目前公司正在积极推 进包头韵升科技发展有限公司年产 1.5 万吨的高性能稀土永磁材料 智能制造项目。

  客户方面,公司客户主要集中在新能源汽车、消费电子和工业应用三 大领域。在新能源汽车领域,公司是比亚迪、欧洲大陆、德国舍弗勒 的主要供应商,在消费电子与工业领域,公司也已成为多家知名主流 企业的主要磁材供应商。此外,公司积极开拓其他重要客户,在非传 统优势领域的风力发电、节能家电等下游已有较大突破。

  大地熊是一家集稀土永磁材料研发、生产、经营为一体的国家专精特 新“小巨人”企业。公司拥有三大生产基地,产品涉及磁体及组件四 大系列上百牌号,主要用于汽车工业、工业电机和高端消费类电子等 领域,出口欧美、亚太等逾二十多个国家和地区。公司正在建设行业 唯一的“稀土永磁材料国家重点实验室”,拥有多个国家级创新平台。 整体经营方面,公司上市使得公司业绩成倍增长。2021 年,公司营业 收入为 16.55 亿元,同比增长 111.54%;扣非后归母净利润为 1.29 亿 元,同比增长 276.88%。

  主营业务占比与营收结构方面,公司主营业务为烧结钕铁硼的生产与 销售。2021 年,公司烧结钕铁硼收入为 13.72 亿元,同比增长 105.17%, 占营收比重为 82.91%;公司烧结钕铁硼主要用于工业电机、汽车工业 及消费类电子行业。2021 年,工业电机方向占比为 47.39%,是公司 产品应用方向的砥柱。

  研发费用及研发人员占比方面,公司上市后,研发费用及研发人员状 况成倍好转。2021 年,公司研发费用为 0.96 亿元,同比增长 183.58%, 占营收比重为 5.80%,较去年提升 1.45 个百分点;研发人员数量为 185 人,较去年增加 95 人,占员工总数 11.96%,较去年提升 4.65 个百分 点。

  产能规划方面,目前公司钕铁硼三大产能基地分别坐落于合肥、包头、 宁国,主要生产烧结钕铁硼。2021 年,公司烧结钕铁硼总体产能为 0.6 万吨/年。2022 年,随着年产 1500 吨与 5000 吨两个项目的推进与 宁国原有项目的产能释放,预计有望实现 1 万吨产能里程碑。公司预 计在 2025 年实现总体产能 2.1 万吨的目标,三基地各自承担 0.8、0.8、 0.5 万吨的指标。

  客户方面,公司销售范围与客户群体正逐步扩大。在新能源汽车领域, 公司逐步成为德国大陆、德国舍弗勒、美国耐世特、巨一科技、精进 电动、双林股份等国内外知名企业供货商;在工业电机领域,公司也 与中国中车、德国西门子、美国百得、日本牧田等国内外优秀厂商保 持稳定的合作关系。

  (本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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