2022年高性能軟磁材料行業(yè)發(fā)展趨勢及細(xì)分市場分析

1、2022年高性能軟磁材料行業(yè)發(fā)展趨勢及細(xì)分市場分析1. 高效節(jié)能的發(fā)展趨勢對軟磁材料提出更高要求軟磁材料是具有低矯頑力和高磁導(dǎo)率的磁性材料，易于磁化，也易于退磁，其主要功能是 導(dǎo)磁、電磁能量的轉(zhuǎn)換與傳輸，廣泛用于如電感、變壓器等各種電能變換設(shè)備中。對于軟 磁材料而言，應(yīng)具有四高四低的基本特點：高磁導(dǎo)率、高飽和磁感強(qiáng)度、高電阻率、高頻 率穩(wěn)定性；低矯頑力、低損耗、低磁致伸縮系數(shù)、低磁晶各向異性。軟磁材料主要包括鐵氧體軟磁材料、金屬軟磁材料與非晶納米晶材料。其中，每種材料根 據(jù)材料特性的不同適用于不同的工作場景：硅鋼與非晶合金因飽和磁通密度大、電阻率相 對較小適用于低頻高功率場景；純鐵、鐵硅鋁合金

2、中和了飽和磁通密度與電阻率兩個指標(biāo)， 適用于中高頻、中高功率的工作場景；納米晶材料飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度大、矯頑力低、磁導(dǎo)率 大，是重點發(fā)展的高性能軟磁材料之一；鐵氧體因飽和磁通密度較小、電阻率較大而適用 于高頻、中低功率的工作場景。圖：不同的用電器存在不同工作頻率段，匹配不同的磁性材料隨著下游電力電子領(lǐng)域科技水平的不斷提升以及綠色低碳發(fā)展理念的持續(xù)推廣，新能源汽 車、消費(fèi)電子、新能源發(fā)電等新興行業(yè)逐漸興起，對于承擔(dān)電能轉(zhuǎn)換功能的磁性器件的重 量、體積、傳輸效率等方面均提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求，傳統(tǒng)磁性材料如鐵氧體等難以滿 足新行業(yè)的要求，納米晶超薄帶等新一代磁性材料正在逐漸替代并有望在未來進(jìn)一步拓展

3、市場空間。 公司產(chǎn)品線圍繞非晶合金、非晶納米晶與合金軟磁粉末三大高性能軟磁材料業(yè)務(wù)展開，其 制備技術(shù)既有共性亦有異性，做到了從低頻到高頻工作頻率的全覆蓋，匹配高效節(jié)能的行 業(yè)發(fā)展軌跡。2. 非晶合金：環(huán)保高效的軟磁材料非晶合金又稱“液態(tài)金屬或金屬玻璃”，其主要制品非晶合金薄帶是采用急速冷卻技術(shù)將 合金熔液以每秒百萬度的速度快速冷卻，得到厚度約 0.03mm 的非晶合金薄帶，其物理狀 態(tài)表現(xiàn)為金屬原子呈長程無序的非晶體排列。得益于上述極端生產(chǎn)工藝形成的特殊原子結(jié) 構(gòu)，使得非晶合金具有低矯頑力、高磁導(dǎo)率、高電阻率等良好的性能。2015 年以來，非晶合金在我國配電網(wǎng)領(lǐng)域快速發(fā)展，市場規(guī)模從 1.30

4、 億美元增長至 2019 年的 2.08 億美元，產(chǎn)量規(guī)模從 4.97 萬噸增長至 2019 年的 9.97 萬噸，復(fù)合增長率分別達(dá) 到 12.47%、19.01%。目前，非晶合金主要應(yīng)用于配電變壓器等場景中，隨著電網(wǎng)整體升級改造的推進(jìn)、非晶變 壓器滲透率提升，非晶合金的需求有望被顯著拉動。2.1. 電網(wǎng)降損提效背景下，非晶變壓器是優(yōu)選改進(jìn)配電變壓器性能，降低損耗，對電力系統(tǒng)節(jié)能具有重要意義。在輸、配電過程中，變 壓器存在較大的電力損耗，2015 年我國電網(wǎng)的線損率高達(dá) 8.7%，而德國僅為 4.6%，而其中 變壓器端的損耗約占輸配電電力損耗的 60%。其主要原因在于我國電網(wǎng)架構(gòu)落后，中小型

5、老舊高能耗變壓器占比太大，事故率和線損率高。2020 年全國發(fā)電量約為 7.779 萬億千瓦 時，測算下配電變壓器端的損耗達(dá)到 2700 億千瓦時，相當(dāng)于 2020 年三峽發(fā)電量的 2.45 倍，有較大節(jié)能空間。 我國一直重視變壓器的提效節(jié)能，政策持續(xù)指引。從解放后第一版沿用蘇聯(lián)的 JB 5001964 變壓器能效標(biāo)準(zhǔn)開始，一直到 2020 年最新的 GB 20052-2020 變壓器能效標(biāo)準(zhǔn)， 國標(biāo)約 7 年一更新，持續(xù)在政策端給予變壓器指引，督促高效節(jié)能變壓器對于老舊低效變 壓器的替代。對比歐盟標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi) 2020 版 1、2 級能效標(biāo)準(zhǔn)的要求更高?！笆奈濉逼陂g全國電網(wǎng)總投資預(yù)計近 3

6、萬億元，顯著高于“十三五”期間的 2.57 萬億元， 同比增長 16.7%。本次投資規(guī)劃中，配網(wǎng)端占比最大（57.4%），而配電設(shè)備投資又占配網(wǎng)設(shè) 備投資約 40%，估算下來配電設(shè)備總投資額約 7000 億元，“十四五”規(guī)劃中對于配電網(wǎng)升 級改造的決心明顯。在配電變壓器中，非晶合金是替代硅鋼的一種優(yōu)秀材料，可以大幅降低空載損耗。相比于 硅鋼片，非晶合金具有更低的矯頑力與單位鐵損，更高的電阻率與最大磁導(dǎo)率，且可以在 薄得多的厚度上實現(xiàn)更高的硬度。因此，非晶合金在變壓器、電機(jī)定子等場景對硅鋼片有 很好的替代效果，非晶合金干式變壓器和常規(guī)的硅鋼片變壓器相比，空載損耗降低 70%80%，空載電流降低

7、40%50%。從圖 19 能效等級空載損耗值可以看出，即使是非晶 合金 3 級能效變壓器，其空載損耗也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于硅鋼帶的 1 級能效變壓器，所以在一些具有 綠建要求，且負(fù)載率較低、空載運(yùn)行時間比較長的場合，應(yīng)首先考慮非晶合金變壓器。非晶合金材料的全生命周期具有突出的節(jié)能環(huán)保特性，匹配我國綠色低碳的產(chǎn)業(yè)發(fā)展理念。 在制造側(cè)，非晶合金的生產(chǎn)工藝流程顯著短于硅鋼產(chǎn)品，可在生產(chǎn)階段顯著節(jié)省能源；在 應(yīng)用側(cè)，非晶合金材料的電磁能量轉(zhuǎn)換效率顯著優(yōu)于硅鋼材料，非晶變壓器空載損耗較硅 鋼變壓器降幅最高可達(dá) 80%，實現(xiàn)使用節(jié)能；在回收側(cè)，廢舊的非晶鐵心可重熔后制成非 晶合金薄帶，非晶鐵心中的硅、硼元素基本可以實

8、現(xiàn)回收再利用，實現(xiàn)回收節(jié)能。全生命周期考量，非晶變壓器具備更良好的經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)論文非晶合金變壓器的特點及 節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢分析測算，一臺非晶合金干式變壓器相較于硅鋼干式變壓器，每年可節(jié)約 電費(fèi) 1.1 萬元。非晶變壓器前期設(shè)備投資成本比硅鋼變壓器高 2030%，使用生命周期約 30 年，大約 58 年節(jié)約的運(yùn)行成本即可覆蓋前期增加的投資成本，剩下 20 多年使用壽命 期內(nèi)節(jié)約的費(fèi)用，均為客戶的收益所得。 目前，非晶變壓器的投資成本也在逐漸下降?，F(xiàn)階段非晶干式變壓器與硅鋼干式變壓器的 成本差被縮小，非晶合金變壓器的價格不斷降低，在新的 2 級能效下，非晶立體變壓器成 本與硅鋼變壓器的成本基本持平，在

9、個別容量下，非晶立體干式變壓器成本已低于硅鋼干 式變壓器成本。因此，非晶變壓器滿足損耗低、環(huán)保特性好、經(jīng)濟(jì)效益好、成本逐漸下降等諸多優(yōu)點，已 可以推薦在工程中大量使用。除配電網(wǎng)外，非晶變在軌道交通、數(shù)據(jù)中心、新能源發(fā)電等 高可靠性用電、低負(fù)載率的運(yùn)行場景下節(jié)能優(yōu)勢也更為顯著，有望加速滲透。2.2. 非晶變壓器行業(yè)歷經(jīng)低谷重振，滲透率有望再次加速經(jīng)濟(jì)增長帶來的電力需求和國家政策的支持是配電變壓器市場增長的主要驅(qū)動因素，國家 電網(wǎng)、南方電網(wǎng)等電網(wǎng)系統(tǒng)的招投標(biāo)量決定配電變壓器的需求量。2019、2020 年我國非 晶合金變壓器招標(biāo)量占比分別達(dá) 37.90%、27.33%，總量分別達(dá)到 9.5 萬、5

10、.0 萬臺。 當(dāng)下正為非晶變壓器行業(yè)的重振期，非晶變壓器滲透率有望 V 型反轉(zhuǎn)。2012-2015 年，我 國非晶變壓器迎來了一波小高潮，2012 年上半年非晶變壓器占國網(wǎng)、南網(wǎng)兩網(wǎng)總變壓器招 標(biāo)量約 25%，直到最高峰 2015 年時非晶變壓器占招標(biāo)量達(dá) 48.7%。因為非晶變壓器招標(biāo)量 的迅速增長，行業(yè)內(nèi)出現(xiàn)了大量技術(shù)水平不高的生產(chǎn)廠家，導(dǎo)致非晶變壓器質(zhì)量良莠不齊。 加上落后的平面卷鐵心技術(shù)暫時無法解決噪音大、抗突發(fā)短路能力差、易破碎等問題，2016 年開始，非晶變壓器市場進(jìn)入了行業(yè)整頓期。圖：國網(wǎng)變壓器招標(biāo)量與非晶變壓器招標(biāo)占比自 2015 年后雙雙下降2016 年，工信部明確要求“解決

11、非晶合金帶材和高性能硅鋼片產(chǎn)能低與質(zhì)量穩(wěn)定性差的問 題”，在 2015-2020 年間，國網(wǎng)非晶變占招標(biāo)量比逐漸下降至 30%以下。在行業(yè)內(nèi)修期間， 國家電網(wǎng)與南方電網(wǎng)積極制定變壓器標(biāo)準(zhǔn)，國網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)于 2019 年初出臺，南方電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)于 2021 年 11 月底制訂完成。2020 年，工信部發(fā)布變壓器能效提升計劃（2021-2023）， 有望顯著拉動以非晶變壓器為代表的高效節(jié)能變壓器的需求。 與此同時，云路等企業(yè)在 2019 年完成非晶立體卷鐵心的研發(fā)，有效解決平面卷鐵心噪音 大、抗突短能力差等問題，并實現(xiàn)空載損耗降低 20%，得到國家政策的明確支持和行業(yè)的 普遍認(rèn)可。隨著配網(wǎng)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化制訂完成

12、、國家對于配電設(shè)備能效提升的指引，疊加新一 代變壓器鐵心的推行，三重共振下非晶變壓器滲透率有望迎來反轉(zhuǎn)。在海外市場，非晶變壓器滲透率高、市場規(guī)模持續(xù)增長。日本自 2005 年以后以基本淘汰 硅鋼變壓器；2020 年，韓國電力公司招標(biāo)中，非晶變壓器招標(biāo)約 4.6 萬臺、占比上升至接 近 40%；美國、加拿大等國均采用大量的非晶合金變壓器；2016-2020 年，印度、東南亞 非晶變壓器市場規(guī)模均穩(wěn)定擴(kuò)張。2.3. 配網(wǎng)非晶合金需求測算2018-2020 年，國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)對于變壓器的招標(biāo)總量為 29.97/25.16/18.18 萬臺，其 中對于非晶變壓器招標(biāo)量分別為 8.23/9.54/4

13、.97 萬臺，三年在變壓器招標(biāo)中占比皆達(dá) 27% 以上，2019 年達(dá) 37.9%。隨著變壓器能效提升計劃的推進(jìn)、采購端對非晶變壓器接受度的 回升，非晶變壓器的招標(biāo)占比有望在未來幾年重新接近 15 年的高點 48.7%。增量端，考慮配電變壓器能效提升計劃（2021-2023 年）對于高效節(jié)能變壓器新增需 求的指引，假設(shè) 21-23 年國、南網(wǎng)合計招標(biāo)配電變壓器 30/50/70 萬臺，非晶變壓器占比 逐年提升至 30%/40%/45%；存量端，考慮現(xiàn)存在網(wǎng)變壓器 1700 萬臺，絕大部分都需要更換， 假設(shè)每年更換 100 萬臺，非晶變壓器占比逐年提升至 30%/40%/45%；參考新能效二級國

14、家 電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計變壓器（以 400kVA 為例）主材成本，非晶變壓器單臺耗量 0.715 噸。 根據(jù)上述假設(shè)，預(yù)測 2021-2023 年配網(wǎng)變壓器對于非晶合金帶材的需求為 27.9/42.9/54.7 萬噸；假設(shè)非晶帶材需求緊俏，產(chǎn)品單價每年上調(diào) 2%，預(yù)測 21-23 年變壓器非晶帶材市 場規(guī)模為 32.35/50.62/65.64 億元。3. 納米晶材料：高頻小型化電子元器件磁材更優(yōu)解納米晶軟磁合金是在非晶軟磁合金的基礎(chǔ)上，通過適當(dāng)?shù)臒崽幚硎沟么判约{米粒子(尺寸 d10 nm)在非晶基體上析出獲得的，主要為 Fe 基納米晶合金系列。該類合金展現(xiàn)出優(yōu)異 的軟磁性能，如高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、高

15、磁導(dǎo)率、以及低損耗等，廣泛應(yīng)用于高頻、小型化 的磁性器件中。相比較于鐵氧體軟磁材料，在追求小型化、輕量化、復(fù)雜溫度的場景下， 有著顯著優(yōu)勢。非晶納米晶是 kHz 頻段電力電子領(lǐng)域優(yōu)秀的軟磁材料，有望與鐵氧體軟磁強(qiáng)勢競爭。實驗 結(jié)果表明，隨著頻率的升高，納米晶的相對磁導(dǎo)率波動最小、寬頻特性越平穩(wěn)；5kHz 下， 納米晶和鐵氧體損耗接近，為非晶和硅鋼的 1/8，10kHz 下，納米晶損耗為硅鋼的 1/10， 為鐵氧體的 1/6。綜合來看，頻率越高，納米晶體現(xiàn)出的優(yōu)勢越明顯，在無線充電等對磁 導(dǎo)率要求較高的場景下對鐵氧體有良好的替代。例如，2012 年諾基亞 Lumia920 開始推廣 無線充電時所

16、用的隔磁片為硬質(zhì)鐵氧體，到 2016 年三星 Galaxy S7 時已完全替換成柔性納 米晶。納米晶材料主要用于生產(chǎn)電感元件、電子變壓器、互感器、傳感器等產(chǎn)品，可以應(yīng)用于新 能源汽車、消費(fèi)電子、新能源發(fā)電、家電以及粒子加速器等領(lǐng)域。據(jù) QY Research，2015-2019 年全球納米晶軟磁材料產(chǎn)量從 2.15 萬噸增長至 3.02 萬噸，市場規(guī)模從 1.65 億美元增長至 2.42 億美元，CAGR 達(dá) 10.05%；中國納米晶材料市場規(guī)模從 4,630 萬美元持續(xù)增長至 7,465 萬美元，CAGR 達(dá) 12.68%。圖：2015-2019 年全球納米晶材料市場規(guī)模產(chǎn)量雙升公司納米晶帶

17、材制備技術(shù)國內(nèi)一流，產(chǎn)品性能優(yōu)于日立金屬。目前國際先進(jìn)生產(chǎn)水平已實 現(xiàn)帶材厚度 14-22m、而國內(nèi)主流生產(chǎn)水平帶材厚度僅為 22-30m。公司是國內(nèi)首家實 現(xiàn)批量生產(chǎn)帶材厚度至 14m 的國內(nèi)企業(yè)，當(dāng)前已具備 12-14m 厚度的樣品生產(chǎn)能力， 同時正在研發(fā) 10-12m 的納米晶超級薄帶樣品。從納米晶合金關(guān)鍵參數(shù)來看，公司納米 晶超薄帶產(chǎn)品在單位損耗、電阻率、居里溫度等指標(biāo)均領(lǐng)先于日立金屬等競爭對手，技術(shù) 顯著領(lǐng)先于國內(nèi)水平，已達(dá)全球前列。4. 磁性粉末：綜合性能優(yōu)異的電力電子軟磁材料磁性粉末應(yīng)用空間廣闊，匹配中高頻工作環(huán)境。公司磁性粉末系列產(chǎn)品包含納米晶破碎粉 末、氣霧化制鐵硅鋁粉末、水

18、霧化制鐵硅鉻粉末與霧化和破碎粉末制成的磁粉芯。磁性粉 末顆粒經(jīng)絕緣包覆、壓制、退火、浸潤、噴涂等工藝可制成金屬軟磁粉芯。 合金軟磁粉芯既保留了金屬軟磁和鐵氧體軟磁飽和磁通密度大、磁導(dǎo)率高的優(yōu)良特性，同 時又彌補(bǔ)了金屬軟磁電阻低損耗大和鐵氧體軟磁應(yīng)用功率低的缺點。歸功于合金軟磁粉芯 天然存在的微細(xì)均勻氣隙的結(jié)構(gòu)，電感使用時磁場泄漏少，這樣的電感元件具有良好的電 磁兼容性，減少了漏磁場所帶來的渦流損耗，因而在新能源發(fā)電、新能源汽車、消費(fèi)電子 等高景氣下游領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。公司磁性粉末下游為磁性電子元器件行業(yè)，對接新能源汽車、消費(fèi)電子、光伏、家電等高 景氣行業(yè)。以磁性粉末應(yīng)用較多的電感元件領(lǐng)域為

19、例，2019 年電感元器件的全球銷售額 達(dá)到 46 億元美元，未來隨著新能源汽車、消費(fèi)電子、5G 通信等新興行業(yè)的迅速發(fā)展有望 持續(xù)提升，Paumanok 預(yù)測 2023 年市場空間有望突破 50 億美元，市場空間廣闊。新能源汽車端，根據(jù) EV-volumes 預(yù)測，2021 年全球新能源汽車銷量預(yù)計達(dá)到 640 萬， 相較于 2020 年同比增長 98%，EV Tank 預(yù)計 2025 年新能源汽車銷量達(dá) 1,640 萬輛。 單臺電動汽車磁性元器件價值量在 2,000 元左右，據(jù)此估算，2021 年汽車磁性元器件 市場空間為 128 億元，未來有望保持快速增長。消費(fèi)電子端，根據(jù)智研咨詢數(shù)據(jù)，2015 年至 2019 年，全球無線充電市場規(guī)模從 17 億美元增長至 86 億美元，年復(fù)合增長率達(dá)到 49.97%；2024 年，全球無線充電市場規(guī) 模有望達(dá)到 150 億美元。據(jù) IHS 預(yù)測，2020 年無線充電發(fā)射端和接收端產(chǎn)品有望分 別達(dá)到 99 億美元、26.9 億美元，其中軟磁材料占價值鏈的 21%，無線充電軟磁材料 市場規(guī)模有望達(dá)到約 167 億人民幣。家電端，根據(jù)行業(yè)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，目前每臺家用變頻空調(diào)平均所需磁性材