2.1 节能趋势+需求升级,非晶软磁需求景气
非晶带材与硅钢价差基本拉平,非晶变压器成本优势初显。变压器可分为硅钢变压器和非晶合金变压器两类,硅钢变压器的原材料为取向硅钢,受钢铁行业供给端受限等因素影响,其市场价已从2018年1月2日的12100元/吨涨至2022年4月29日的16800元/吨,对比公司2021年非晶合金产品均价12148.43元/吨来看,当前非晶铁芯的成本更低。
非晶变压器节能效果更佳,渗透率有望提升。非晶合金具有更高的电阻率,相同容量的非晶合金变压器比硅钢变压器的空载损耗下降50%左右,农网等长期低负载地区使用非晶合金变压器的节能效果更加显著。目前非晶带材做一级变压器相较于取向硅钢已经具备成本优势,变压器的增量需求和能效标准提高将带动非晶变压器渗透率提升,刺激配电领域的非晶合金需求。
受益于电力投资力度、农网改造和能效标准提升,配电领域的非晶合金需求旺盛。我国用电量持续增长,城镇化改革带动农村电网改造需求,电力投资保持较高水平。2022年国家电网投资计划达5012亿元,历史首次突破5000亿元,同比增长8.84%。配电网领域投资力度加大将拉升国网、南网的变压器采购需求。此外,2021年工信部等印发《变压器能效提升计划(2021-2023年)》,要求当年新增高效节能变压器占比将达到75%以上,到2023年高效节能变压器在网运行比例提升10个百分点。
受新基建投资带动,用户工程领域的非晶合金市场广阔。“新基建”主要涉及5G基站及其应用、光伏电网、城际轨道交通、新能源车及充电桩、大数据中心等领域,相关领域投资建设将带动大批量用户工程端干式变压器需求。由于新基建项目大多用电量较大且用电不均衡、运行负载率低,非晶干式变压器能大幅降低供电系统能耗,提高电源能量变换效率,预计相关投资建设会对非晶变压器需求形成有效拉动。
根据我们的非晶合金行业报告《高性能软磁材料,充分受益于节能减排和需求升级》,预计2021-2025年非晶变压器采购带来的非晶带材需求量将由7.47万吨提升至17.26万吨,整体需求实现18.23%的复合增速增长。
新兴领域高性能需求打开纳米晶未来市场增长空间。纳米晶材料综合磁性能优异,在家电、消费电子等传统领域中,使用纳米晶材料可降低损耗、提高磁芯效率,符合低碳节能发展趋势。
在新兴领域中,随着5G通讯建设,智能电网、新能源车、第三代半导体技术、消费电子升级、无线充电技术的发展,高频大功率、低损耗电磁元器件的设计与推广应用成为可能,纳米晶材料将助推电力电子、新能源汽车、信息通讯等战略新兴产业向高频、高效、小型化、轻量化和低能耗方向不断发展。
根据我们的非晶合金行业报告《高性能软磁材料,充分受益于节能减排和需求升级》,随着纳米晶在新兴应用领域的不断推广,预计我国无线充电、新能源汽车、光伏逆变器和变频空调领域的纳米晶材料合计需求量将由2021年的1.07万吨增长2025年的至3.11万吨,年均复合增长率达30.67%。
软磁材料性能主要与成分元素配比、工艺流程控制以及生产设备三方面有关。1)成分元素配比:铁、硼、硅等元素配比不同,产品的成带能力、饱和磁通密度、韧性等指标会有差异。2)工艺流程控制:非晶合金和纳米晶的生产流程都包括急速冷却步骤,需要将高温合金熔液喷射到高速旋转的结晶器上骤冷凝固,由于生产流程较短,工艺控制水平会影响批量生产时产品的性能一致性。3)生产设备:制带环节的核心设备是喷带包和结晶器,喷带包决定了合金熔液流向结晶器时的温度和成分等,合金熔液的状态会影响其成型效果;结晶器决定了凝结的速度、均匀度等,会影响带材的关键性能指标。
掌握多项自研核心技术,形成专利壁垒。截至2021年底,公司已累计取得专利159项,其中发明专利97项,实用新型专利62项,覆盖材料成分设计、装备设计、测试方法和生产工艺等各个环节。在成分配比方面,公司在非晶合金薄带中引入碳元素,形成铁、硅、硼、碳四元合金体系,解决了高熔点材料合金化及低温补碳的技术难题,能够降低非晶带材脆化度;在纳米晶薄带研发过程中,通过增加类金属元素的含量配比,提高纳米晶形成能力。在关键设备和工艺流程方面,公司自主研发喷带包、结晶器等核心设备并设计了连铸产线。先进设备和工艺相结合,通过精准控制实现小流量熔体稳定、恒流、恒温输送,并且能够根据产品规格自动调节水流量,提高冷却均匀度和冷却速度,实现了高性能材料的量产并能保证产品的性能稳定性。
非晶材料产品性能居行业前列。1)公司生产的非晶薄带在电阻率和单位铁损性能方面处于行业领先水平,在饱和磁通密度方面优于安泰科技,在居里温度方面优于日立金属。2)由于非晶合金变压器存在噪音较大、抗突短能力较差、易碎片化等行业痛点问题,应用推广受到限制。针对此,公司于2019年研发了非晶立体卷铁芯,公司非晶铁芯的单位损耗与励磁可分别衡量产品的节能性与运行噪音,该指标越低越好,公司的指标优于安泰科技和日立金属。
纳米晶研发多次突破,性能行业领先。1)目前公司生产的纳米晶超薄带宽度可达142mm,能够满足大功率的中高频磁性器件的性能和尺寸要求;2)公司生产的纳米晶超薄带厚度达到14~18μm,是国内首家实现批量生产带材厚度至14微米的企业,拥有较高的技术门槛和壁垒;3)公司的纳米晶薄带产品在单位损耗、矫顽力、饱和磁通密度等性能指标上均优于同行企业日立金属和安泰科技。
原材料替代和规模生产,扩大非晶带材成本优势。1)废钢采购价格较低,公司通过优化生产工艺,实现了用废钢替代部分工业纯铁进行非晶带材生产,降低生产成本;2)凭借核心技术“小流量熔体精密连铸技术”和喷带包、结晶器等设备升级,公司克服了长时间浇注过程中频繁冷热冲击带来的量产难题,目前已实现1.5万吨/年的非晶带材单线产能,行业内显著领先,生产效率提升推动非晶带材单吨制造费用下降。
兼具性能和成本竞争力,非晶合金市占率全球第一,纳米晶加速追赶。
1)非晶带材是公司的传统优势产品,2019年全球市占率为41.15%,位居全球第一,国内市占率为53.17%,均大幅领先第二名日立金属。
2)公司的纳米晶超薄带于2019年年中才正式投产,2019年的纳米晶全球市占率为1.61%,国内市场占有率为3.75%。2020年,随着产能释放和新产品市场推广效果显著,纳米晶全球市场占有率提升至7.97%、国内市场占有率提升至18.36%,逐渐缩小与日立金属、安泰科技等的差距。