资料来源:爱建证券
1. 稀土永磁材料是当今科技发展的核心材料
永磁材料,又称硬磁材料,是具有宽磁滞回线、高矫顽力、高剩磁,一经磁化即能保持恒定磁性的材料。在永磁材料中,可以分为:①合金永磁材料,包括稀土永磁材料、钐钴、铝镍钴;②铁氧体永磁材料。其中稀土永磁材料又可以被分为:第一代永磁体(1:5 型钐钴合金)、第二代永磁体(2:17 型钐钴合金),以及第三代稀土永磁合金(钕铁硼合金)。由于科学技术更新替换的速度越来越快,永磁材料的应用领域随着性能的被提高而被不断扩大。
2. 稀土永磁需求量或将增加
随着《京都议定书》的生效,世界各国对环保意识日渐增加,加上我国正在加快脚步建设节约型社会,致使稀土永磁材料的需求将变得十分旺盛,根据中国稀土学会的预测,2015年世界稀土需求量将达到21万吨,平均年增幅将达到8%以上。而在稀土永磁材料中最值得关注的是钕铁硼磁性材料。由于钕铁硼优异的磁性能而被誉为“磁王”并被广泛用于新能源汽车、节能电梯、风力电机、变频空调、EPS、手机等领域,而且将面临更大机遇。
2.1 新能源汽车行业
由于全球低碳生活已经成为热门话题,低碳经济已经来临。哥本哈根会议上各国领导人曾就为了减少碳排放量争论不休。而交通运输是减少碳排放量的主要环节之一,这势必带动新能源汽车行业的发展以及小型轻量化汽车的爆发式增长。
钕铁硼永磁材料是新能源汽车的主要功能性材料之一。新能源汽车可分为混合动力车(HEV),和纯电力车(EV)。就HEV 而言,每辆车比传统汽车多用5 公斤左右的钕铁硼永磁材料;纯电力车使用的技术方案目前有两种。其一,是使用稀土永磁电机作为发动机,每辆需多用钕铁硼5-10 公斤;其二则是将轮子中装入电机,也称为轮子驱动。轮子驱动可分为两轮驱动和四轮启动。两轮驱动的情况下每辆车需多用钕铁硼10-20 公斤;若4 轮驱动,则需要钕铁硼20-40 公斤。谨慎起见,对HEV 以每辆3 公斤、EV 以每辆10 公斤为基数进行计算。根据中国汽车工业协会提供的数据显示,2011 年全球汽车销量约为8,000 万辆,按照估算后得出HEV大约占到市场份额的5%,所需钕铁硼永磁数量已达万吨左右。而且2010 年仅欧盟、日、美等国市场上共销售的88.96 万辆新能源汽车为例,其中HEV 为87.3 万辆,EV 为1.66 万辆,则当年对钕铁硼的需求量就达到了4,531 吨。预计到2020 年,全球HEV 产量预计累计达到 1,000 万辆,带来钕铁硼需求量5 万吨;纯电动汽车到2020 年全球范围超过600 万辆,钕铁硼需求量为6 万吨。因此,新能源汽车将拉动永磁材料的长期需求。
目前我国尚处在新能源汽车的试验性和推广的阶段,随着我国《节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法》的落实,我国混合动力汽车行业将引来爆发式增长。
2.2 风力电机
在能源日趋紧张的时代,将风能转化为电能正受到各国政府的政策支持,风力发电目前在欧洲已经大规模实施,在我国尚处于起步阶段。目前主流风力发电机是的交流励磁双馈式异步风力发电机,其特点是需要增速齿轮箱,而且在运行过程中容易产生故障。而直驱式永磁风力发电机采取风机叶轮直接驱动发电机旋转,其特点是采取永磁励磁,无励磁绕组,转子上也没有集电环和电刷。因此,结构简单、运行可靠。不仅避免了运行中齿轮箱的故障和维护,而且由于高性能钕铁硼的使用能够使风力发电机的重量减轻,效率更高。特别是国家电监会下发了《风电场接入电力系统技术规定》,要求我国风电健康有序地规模化发展、确保大规模风电并网后电力系统的安全稳定与可靠供电。因此永磁直驱风力发电机是未来风力发电机组的发展趋势。
目前全球范围内共有75 个国家有商业运营的风电装机,其中22 个国家的装机容量超过1GW。根据全球风能理事会公布的数据显示,2011 年全球风电产业新增风电装机容量达41,000 兆瓦、中国新增风电装机容量18,000 兆瓦;全球累计装机年增长21%、新增装机达到6%。截止2011 年,全球累计风电装机达到238,000 兆瓦。而且风力电机的市场规模将会以每年20-30%的速度增长,到2020 年预计风电装机总量将达到100 万兆瓦。目前1 兆瓦的机组使用钕铁硼大致在1 吨左右。随着风力发电行业的快速增长,钕铁硼在风力发电机组中的用量也将快速增加。
2.3 节能电梯
随着城市的高速发展、国家建设城镇一体化的进程不断加快,高层建筑迅速增加,电梯成为了高层建筑运输服务的唯一机械化设备。传统的电梯是由变频调速电气拖动系统,一般使用交流异步电机。其缺点在于需要齿轮减速设备,成本高、效率低且结构复杂。因此,永磁同步电机受到市场的关注。永磁同步无齿轮曳引机的拖动装置不是用中间的减速器而是直接传递到曳引轮上的曳引机。永磁同步曳引机可以将曳引机和控制柜置于井道中,省去了独立机房。由此可以节约建筑成本,增加建筑面积,提升空间。
而且,永磁同步无齿轮曳引机具有很高的节电性。现今,电梯的刚性需求量仍然庞大,但随着电能供需的矛盾凸显,节能电梯的需求将会逐日增加。一般电梯所消耗的电费已成为高楼大厦最大的开支之一。以酒店为例,星级酒店每年每平方米耗电量为150 度,其中将近一半用于电梯。根据中国电梯协会提供的数据显示,目前我国大约有电梯120 万台,其中节能电梯不足10%。在节能环保的大环境下,节能电梯在市场中所占的比例将会被不断的增大。预计到2014 年,我国节能电梯产量将占电梯总产量的85%左右,达到52 万台且仍将会以每年20%的速度继续增长。而每台节能电梯大约使用6 公斤左右的钕铁硼永磁材料。按此估算,到2014 年我国电梯行业需要高性能钕铁硼永磁材料达3,120 吨。
因此,随着我国高层建筑密集化程度越来越高,电梯的需求也将会不断增加,而且国家对发展节约型社会、保护环境的意愿日益增加,发展永磁材料节能电梯是势在必行。
2.4 变频空调
目前市场上的空调分为两种,一种是定频空调,另一种是变频空调。定频空调的缺点在于由于供电频率不能改变导致压缩机转速基本不变,只能依靠反复启停压缩机的来调整室内温度,在此情况下容易消耗较多的电能;变频空调则是利用微控制器使压缩机运行的工作频率能够在一定的范围内变化,通过改变输入电压的频率来控制电机的转速,从而引起压缩机的输气量变化来改变制冷剂的循环流量,使空调器的制冷量或供热量发生变化后以达到调节环境温度的目的。因此相较于定频空调,变频空调具有高效、节能、环保的优点,在欧美市场上的已成为主流。
目前,变频空调在日本市场上的占有率已达到90%,在欧洲、美国等西方发达国家或地区的市场占有率也达到75%以上。在我国,2008 年变频空调的销售额仅为209万台,占市场占有率的7%、2009 年的销售额为563 万台,市场占有率仅为15%,而截止2011 年,我国变频空调的市场占有率为38.68%。根据中国磁性材料与器件行业协会预测的数据显示,2008 年至2013 年,国内变频空调的普及率将从7%提升到50%,变频空调的销量从203 万台增长到2,330 万台,复合增长率49%。
由于钕铁硼的磁性优于铁氧体,其节能环保效果更佳,更适合被使用于变频空调的压缩机,而且每台变频空调大概使用0.2 公斤钕铁硼永磁材料。因此,到2013年用于变频空调中的钕铁硼永磁材料将达到10,794 吨。钕铁硼永磁材料在变频空调的市场前景将十分乐观。
2.5 EPS(汽车电动助力转向系统)
在汽车发展的历史过程中,方向助力系统经历了4 个阶段:①机械转向系统;②液压助力转向系统;③电控液压助力转向系统;④电动助力转向系统。传统的机械转向系统已被淘汰。而液压助力转向系统则是发动机带动转向油泵,不管转向或者不转向都要消耗发动机部分动力。相比之下,电动助力转向系统只是在转向时才由电机提供助力,不转向时不消耗能量。据试验证明,较液压转向系统而言,电子助力转向系统在不转向时,电动助力转向可以降低燃油消耗2.5%;在转向时,可以降低5.5%。因此,使用电动转向系统的燃油消耗要比传统的转向系统低。
由于EPS 具有很多优点,国内外厂商纷纷致力于该技术的研发,EPS 技术已逐步趋于成熟,很多汽车开始配备EPS 系统。目前为止,EPS 应用在排量为1.3L-1.6L 的各类轻型轿车上居多,并逐步向微型车、中型车发展。在全球汽车行业中,EPS 系统的市场占有率为10%,并每年以9%-10%的速度快速发展,年增长量达到150 万套以上。在我国,EPS 市场已初具规模。根据中国磁性材料与器件行业协会预计,到2014 年,我国EPS 在汽车上的使用率将达到75%,约为1,149 万套。由于高性能钕铁硼永磁材料是生产EPS 的核心零部件。且估算每个电子助力转向系统所需0.25 公斤钕铁硼,仅我国EPS 市场在2014 年对钕铁硼的需求就将达到2,873 吨左右。未来EPS 代替传统液压助力转向系统是一种趋势,因此永磁材料在EPS 市场上的需求将会逐年增加。
2.6 手机
高性能钕铁硼是手机制造的原材料之一,其主要应用于手机的自动变焦马达上。据工信部的资料显示,目前中国是世界上最大的手机生产国,世界许多知名品牌在中国均有生产工厂或代工工厂。2010 年中国的手机产量约为9.98 亿部,2011 年的产量约为14 亿部,约占世界产量的60%以上。按每部手机需使用0.0025 公斤永磁材料计算,2011 年使用在手机上的永磁材料达到3,500 吨。随着智能手机更新换代的加快、3G 网络推广、4G 网络的即将推出,我国手机产量将继续保持增长态势。
3. 政策法规出台,南北区域将分别整合
由于世界范围内稀土资源工业总储量为1 亿吨,我国占世界储量的36%,即为3,600 万吨左右;2011 年全球钕铁硼永磁材料的产量为8-10 万吨,而我国产量就达到7-8 万吨,其他国家的产量合计只有1-2 万吨。因此,我国是永磁材料生产大国,其中稀土产量、出口量、消费量均位列世界第一。换句话说,全球每年10 吨左右的稀土消费是主要依靠我国供应的。
事实上,中国每年都对稀土的开采设定限制指标,但前几年并没有很好的执行。原因在于长久以来,稀土市场在格局上一直存在着诸多问题,例如生产较分散、私采与滥挖等。在这样的情况下,使得整个市场都在不健康的状态下发展。另一方面,在发达国家眼里被视作国家战略资源并加以保护措施的稀土,以美国为例,2011 年美国的稀土储量为1,300 万吨左右,但产量却只有零。而稀土资源在中国却是被用作换取外汇的工具。因此在经济利益的驱使下,2005-2009 年这5 年间,中国稀土产量连续超过10 万吨,其中2008 年稀土产量更是高达12.48 万吨。出口量上涨的同时也导致我国稀土过度开采,基础储量出现明显的下滑。
各国稀土储量与产量比表
国家 储量 占世界储 产量 占世界产
(单位:万吨) 量比例 (单位:万吨) 量比例
中国 3,600 36% 12 97%
俄罗斯 1,900 19% 0 0
美国