稀土永磁行业深度研究

13 10/6/3稀土永磁行业深度研究——低碳经济与上游资源整合并驾，钕铁硼永磁材料驶入快车道郑治国 叶培培 郭鹏1.永磁材料是稀土的中游产业链中最大环节在我国，稀土的传统应用产业包括冶金基建、石油化工、玻璃陶瓷以及农业、轻工业、纺织业。

而近年来，高科技产业，尖端技术材料产业逐渐成为稀土需求的主角，目前占稀土需求的一半以上，未来有望发展到70%。

传统产业大量应用混合稀土，或者是稀土初级产品。

而高科技产业应用的是具有独特功能的稀土材料，像发光材料、催化材料、抛光研磨材料、超导等。

图1：中国稀土新材料消费结构中，永磁材料占半壁江山资料来源：稀土信息，申万研究图2：永磁材料分类构成资料来源：申万研究稀土永磁体为最新一代永磁体，由于最大磁能积(BHmax)、矫顽力(bHc)、内禀矫顽力(jHc)等指标优异，具备轻量化、高效节能的优势，不仅促进了永磁器件向小型化发展，提高了产品的性能，而且促使某些特殊器件的产生，因此在出现后发展较为迅速。

稀土永磁体主要为钕铁硼(Nd Fe B)永磁体，是金属钕、铁、硼和其他微量金属元素构成的合金磁体，是第三代稀土永磁材料。

钕铁硼具有体积小、重量轻、磁性强的特点，且成本也比前两代稀土永磁材料低很多，被称为“磁王”，现代材料科学尚未发现该方面性能出其右者。

依制作工艺不同又可分为烧结、粘结钕铁硼两种。

2.低碳经济成为引爆中国高性能钕铁硼永磁材料需求的核动力目前钕铁硼永磁体市场主要包含 HDD VCM(硬盘音圈马达)、高端电机/发动机、MRI(核磁共振仪器)、音响、通讯设备等，其中部分应用市场如硬盘、核磁共振仪器等市场多趋于成熟，而永磁电机是钕铁硼增量最大的应用领域，约占其需求的70%。

采用稀土永磁电机可以在高效节能前提下，明显减轻电机的重量和体积。

而低碳经济的到来为永磁电机带来增长契机之时，也为钕铁硼磁体带来了增量需求机遇。

中国的钕铁硼永磁材料的需求结果明显落后日本等发达国家，中国的主要需求端在传统低端领域的电声、磁选等，我们认为随着需求结构的调整，中国用于汽车、风电、变频空调等节能环保领域的电机部分将会出现大幅增长。

图3：日本钕铁硼需求结构图4：中国钕铁硼需求结构与日本相差甚大资料来源：IEEE 申万研究 资料来源：IEEE 申万研究钕铁硼磁体按照性能指标分为N35-N54不同的牌号。

例如：N35H 一般用在电动自行车领域（属低端领域），而N38SH 产品则主要应用在风电中的中小型直驱永磁式电机中，更高性能的N44SH 、N40UH 等目前也开始出现在风电中的大型直驱永磁风力发电机中；而汽车用电动机要求牌号N50、N52以上的更高性能的钕铁硼。

能否生产N48以上的高牌号反映企业的基本实力。

中科三环产业化最高牌号已达N52，宁波韵升为50M ，落后于日立金属S54，强于太原刚玉的N48。

而目前日立金属的最大牌号是N54，他们还在开发更高性能的钕铁硼永磁材料。

2.1汽车领域是推动钕铁硼磁体增量需求的重要引擎新型动力汽车将是高性能钕铁硼未来产生增量需求的重要环节。

目前来看，全球范围内的混合动力车的主动力电机大部分使用的是高性能钕铁硼永磁材料制造的永磁电机。

初步估计每辆车钕铁硼磁体的用量接近3公斤，以丰田普锐斯（HEV ）为例，其搭载了60KW 的电动马达，主电动电机即使用了超过2公斤的钕铁硼永磁体，100万台的HEV 汽车即可创造出超过2000-3000吨高性能钕铁硼永磁市场。

而根据科尔尼的预测到2020年HEV 汽车产量将占全球汽车产量的17%，这必将为高性能钕铁硼永磁材料带来了巨量增长空间。

虽然在HEV市场上因为日本企业的技术壁垒原因，中国的钕铁硼生产企业不能进入日本汽车厂商的订货名单中，但是以中科三环、宁波韵升为代表的钕铁硼生产企业已经拥有了生产汽车电动机用永磁材料的能力。

而国内对新型动力车的政策扶持将加大研发与市场推广力度，从而拉动对高性能钕铁硼永磁的市场需求，中国高性能钕铁硼永磁的产业化生产反过来将推动中国新型动力车市场的发展速度，未来将是双赢的局面。

图6：HEV汽车占比未来会迅速提高，拉到高性能钕铁硼永磁的需求资料来源：科尔尼申万研究而普通汽车市场一直是钕铁硼永磁体的重要目标市场，每台汽车平均配置了40颗以上的电机，而一些豪华轿车中使用的微电机数量甚至高达100颗，目前使用钕铁硼电机的部位还不是很多，其应用主要集中在驱动电机、助力转向电机等启动电机部分。

如果将汽车用电机全部换成钕铁硼永磁电机，将为汽车减重40%，体积减小50%。

表1：钕铁硼永磁体在汽车电机市场普及率提升空间巨大汽车各使用磁体部位1 头灯牵引电机 18冷却风扇电机2 水泵 19电动座椅电机 - 侧身承托3 前档雨刷电机 20电动座椅电机 - 腰部承托4 后档雨刷电机 21风箱电机5 前文件玻璃清洗系统 22冷凝散热风扇电机6 头灯清洗泵 23冷气伺服电机7 车门锁提速器 24汽车感应器无刷电机8 电源天线 25空气清静机风箱电机9 汽车电窗调节器电机 26高度调整电机10 电动座椅电机 27ABS电机11 倒车镜电机 28怠速控制步进电机12 可伸缩式转向电机 29四轮传动差速锁电机13 助力转向电机 30测速仪步进电机14 电动天窗调节器电机 31自动安全驾驶电机15 电动窗帘电机 32断油电机16 引擎控制发电机 33混合动力车用驱动电机与发电机17 电动进气阀 34导航用硬盘/DVD电机资料来源：申万研究随着汽车向小型化、轻量化和高性能化方向发展，对使用的磁体的性能要求日益提高，推动钕铁硼永磁、尤其是粘结钕铁硼永磁的应用。

若假设钕铁硼磁体在汽车各类电机中应用比重增加到 50%，每辆汽车就需要0.5公斤钕铁硼（传统汽车中只EPS 动力转向系统平均每台就需高性能钕铁硼永磁材料0.25公斤），按 2009年全球汽车（3.5吨以下）年产量5300万辆来计算，对应的钕铁硼永磁体需求约为31800吨。

而根据CSM 预计2012年全球3.5吨以下车重的汽车产量将重新达到2007年的水准。

2.2直驱永磁式风力发电机成为钕铁硼永磁发展的另一重要支点风力发电机类型主要包括失速型、双馈变速恒频型、直驱永磁型以及混合驱动型四种，其中中小型直驱永磁式风力发电机对钕铁硼永磁中的N38SH 需求较大，而大型直驱永磁式发电机对钕铁硼永磁的要求更高，目前来看主要是N40,N42牌号的；混合驱动机组也需要用到一定数量的钕铁硼永磁。

表2：中国主要风力发电机比较类型 应用现状优势失速型2007年之前主流机型， 近两年市场份额减少失速型机组技术成熟，可靠性高，适于岛屿、山地等风场应用。

双馈变速恒频型 1.5MW 双馈机组是目前主流机型 双馈机组技术先进、成熟、供应链完善，未来几年仍是我国风电市场主力。

直驱永磁型 重要机型及发展方向无齿轮箱和电网适应性方面的优势使其具有很强的市场竞争力。

混合驱动型半直驱机组是目前发展的一种新机型融和直驱与双馈的双重优点，具有一定的市场应用前景。

资料来源：申万研究其中双馈风力发电机组技术比较成熟，并且是目前正在大量使用的机组。

但是低风速下的风轮机转速也很低，直接用风轮机带动双馈电机转子将满足不了双馈发电机对转子转速的要求，必须引入齿轮箱升速后，再同双馈发电机转子连接进行风力发电。

然而齿轮箱随着发电机组功率等级的升高，成本变的很高，且易出现故障，需要经图7：全球汽车产量将在2012年重新达到2007年的高点位置资料来源：CSM 申万研究常维护，可靠行差；当低负荷运行时，效率低；同时齿轮箱也是风力发电系统产生噪声污染的一个主要因素。

以全球快速增长的风机装机容量来看，风力发电机组的发电量正在不断增加，对风力发电机组可靠性和效率要求也在不断提高，齿轮箱的存在严重限制了风力发电的发展。

应用于风力发电的直驱永磁同步发电机采取特殊的设计方案，其较多的极对数使得在转子转速较低时，发电机仍然可以工作，因而在直驱永磁同步风力发电系统当中使风轮机与永磁同步发电机转子直接耦合，省去齿轮箱，提高了效率，减少了发电机的维护工作，并且降低了噪音。

另外直驱永磁风力发电系统不需要电励磁装置，具有重量轻、效率高、可靠性好的优点。

同时，随着电力电子技术和永磁材料的发展，在直驱永磁风力发电系统中，占成本比例相对较高的开关器件（IGBT 等）和永磁体，在其性能不断提高的同时，成本也正在不断下降，使得直驱永磁风力发电系统从众多变速恒频风力发电系统中脱颖而出，具有更好的发展前景。

图8：直驱永磁风力发电结构图资料来源：中国风能协会申万研究近几年全球装置容量增长率都能维持在 20%以上，直驱永磁风力发电机具有发电效率高、维修容易的优点，近几年吸引了欧洲厂商纷纷推出直驱永磁风力发电机抢食风电市场大饼。

截至2009年底，全球风电累积装机总容量为 152GW，年新增装机容量为 30GW。

图9：全球新增装机容量将有所放缓资料来源：中国风能协会申万研究2009年，中国风电装机总容量达到 21GW，比上年增长74％；而年度新增风电装机容量达到了9GW，同比上涨92％。

中国目前新增装机容量仅次于美国，占全球 29％。

目前国家已经布署了6个千万千瓦级风电基地建设，未来几年风电有望保持较高的绝对增量。

相信随着电网的完善和政策的持续推动，风电产业未来发展潜力仍然巨大。

图10：中国风电装机容量增速快于全球均值资料来源：中国风能协会申万研究我国低风速的三类风区占到全部风能资源的50%左右，更适合使用直驱永磁风电机组。

估计直驱永磁风机占比将不断提升，我国企业拥有直驱永磁风机的自主知识产权，09年中国新增大型风电机组中，直驱永磁机组占15%以上。

我们预计10年这个比重将接近甚至超过全球的平均水平20%。

而到2014年全球直驱永磁风力发电机的渗透率将会达到50%以上。

我们认为，虽然未来全球风电装机容量增速会有所放缓，但是直驱永磁风力发电机的年均复合增长率可望达到28%，同时钕铁硼永磁材料的需求也将保持同等增速。

以一台1.5MW直驱永磁风力发电机总共需求钕铁硼永磁材料1.2吨的量来计算，2010年全球风电领域将新增7600吨的钕铁硼永磁材料的需求。

而已2014年50%的直驱永磁风力发电机渗透率来计算，全球一年只风电领域将新增2.5万吨的钕铁硼永磁材料的需求量。

表3：风电领域对钕铁硼永磁材料的需求预估200820092010F 2011F 2012F 2013F 2014F 全球累计装机容量（MW) 121188151813189813233633285023 343543407263全球新增装机容量(MW) 2726130625380004382051390 5852063720新增直驱永磁风机装机容量（MW） 5452.27656.2595001314615417 2340831860稀土永磁材料用量（吨） 4361.766125760010516.812333.6 18726.425488稀土钕的用量（吨） 1308.5281837.522803155.043700.08 5617.927646.4中国：累计装机容量（MW) 1221020000324724747262472 7947299472新增装机容量（MW） 62987790124721500015000 1700020000新增直驱永磁风机装机容量（MW） 629.815584988.867507500 935012000稀土永磁材料用量（吨） 503.841246.43991.0454006000 74809600稀土钕的用量（吨） 151.152373.921197.31216201800 22442880资料来源：GWEC 申万研究2.3节能家电领域也是钕铁硼永磁材料需求增长不可忽视的环节我国空调主要分为定频空调和变频空调两种，与定频空调相比，变频空调其以节能高效且环保的特性迅速发展成为世界空调行业的主流。