非晶合金行业深度报告推荐.docx
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1、非晶合金行业深度报告非晶带材产业技术主要由非晶材料设计、低本钱原材料、生产过程的 自动化信息化控制、非晶带材连续化大生产工艺装备组成。非晶带材 最早开展于美国,1982年美国安装了首台非晶配电变压器,1989 年美国联合信号公司开始批量生产非晶合金带材,产能达2.5万吨, 2003年日立金属从霍尼韦尔收购其非晶业务并持续开发铁基非晶 合金,2007-2010年将产能从2.54万吨/年扩展到10万吨/年, 目前日立金属在全球处于领先地位。我国非晶带材开展较晚,1995 年12月,国科委建立了国家非晶微晶合金工程技术研究中心,2010 年我国建成首个年产4万吨铁基非晶带材生产基地,打破国外垄断,
2、成为第二个拥有非晶带材产业技术的国家,近年来随着国内企业的不 断涌入,我国非晶带材产业规模不断放大,已经占据全球主要市场份 额。表5 :国内外非晶带材开展历程及现状资料来源:非晶产业技术创新战略联盟,民生证券研究院时间T开展历程1960美国率先利用快淬技术得到非晶合金1978美国联合信号公司成功开发出用于变压器的铁基非晶合金带材1981-1985我国开始非晶材料研发并先后成功生产铁基、铁银基非晶材料1982首台非晶配电变压器在美完成安装1986-1990我国建设百吨级非晶带材中试线并成功突破非晶带材在线自动卷取技术1989美国联合信号公司开始批量生产非晶合金带材,产能到达2.5万吨/年1991
3、-1995建设首个非晶纳米晶铁芯中试线并实现批量生产1996建设首条千吨级非晶带材生产线1999美国联合信号公司收购霍尼韦尔2003日立金属收购霍尼韦尔的非晶业务2006-2010日立金属持续开发新型铁基非晶合金2007-2010日立金属将产能从2.5万吨/年扩产到10万吨/年2010我国打破国外垄断建成首个年产4万吨铁基非晶带材生产基地目前国产非晶带材市占率全球领先从市场份额来看,2019年云路股份非晶合金薄带全球市占率为41.15%,位居全球第一,国内市占率为53.17% ,大幅领先第二名 日立金属,此外安泰科技全球、国内非晶带材市场占有率分别为 12.25%、9.26% ,整体反映出国内
4、企业在非晶合计带材领域基本实 现自主可控,在国际市场中份额领先。图9 : 2019非晶带材全球市占率统计 图10 : 2019非晶带材国内市占率统计青岛云路日立金属 安泰科技兆晶科技其他.青岛云路 .日立金属 安泰科技 .其他12.25%资料来源:云路股份招股说明书,民生证券研究院资料来源:云路股份招股说明书,民生证券研究院纳米晶领域,国内企业打破国际垄断,处于加速追赶期。纳米晶带材 的核心指标包括带材宽度和厚度:带材宽度决定材料的利用率和加工 效率,带材厚度直接影响材料的磁导率,在其他条件相同的情况下, 厚度越薄,其材料在高频条件下磁导率越高、损耗越低。为顺应电子 产品向高频、节能、小型、集
5、成化方向开展,纳米晶合金材料的制备 工艺和技术经历多代技术的开展和迭代,从第一代、二代的传统制备 工艺(带材厚度22-30pm ,国内现有主流生产水平),开展到目前 第三代、四代的先进制带工艺(带材厚度14-22pm ,国际先进生产 水平1日立金属1988年率先完成纳米晶合金材料的研发,目前在 该领域处于领先地位。从市占率来看,2019年日立金属纳米晶材 料全球市占率最高,为49.71% ,其在中国市场的占有率也高达 43.15% ,在行业内处于领先地位。安泰科技2019年在纳米晶材料 领域中全球市场、国内市场的市占率分别为9.01%、16.95%,位居 行业第二,德国VAC全球市占率位居第三
6、,为6.33%。国内企业10 除安泰科技外,其余企业产量规模较小,份额分散,规模化生产能力 较弱。根据2021年中国钢铁工业协会和金属学会”冶金科学技术 奖评选结果,国内由安泰科技、青岛云路等6家单位共同完成的宽 幅超薄铁基纳米晶带材工程化技术开发及应用工程已取得成功,项 目开始前,国内外带材生产均采用非连续性的单包法工艺,生产效率 低,且供应的纳米晶带材幅宽均在60mm以下,带材厚度20pm 以上,损耗高,一致性差,本钱高。通过联合技术攻关,新开发的超 薄纳米晶带材连续化生产装备及制造工艺,填补了国内技术空白,目 前青岛云路生产的纳米晶超薄带宽度可达142mme纳米晶超薄带厚 度到达14-1
7、8kim ,解决了我国宽幅超薄纳米晶带材无材可用”的 问题。由此可见,国产头部纳米晶企业已开始对日立金属等海外企业 加速追赶。图n : 2019纳米非晶全球市占率统计 图12 : 2019纳米非晶国内市占率统计日立金属青岛云路 朗峥新科技“君华材料日立金属安泰科技青岛云路其他安泰科技 VAC其他资料来源:云路股份招股说明书,民生证券研究院资料来源:云路股份招股说明书,民生证券研究院3.非晶合金:受益于非晶变压器占比逐步提升非晶合金产品主要为非晶带材,应用于变压器铁芯。非晶合金 可制造成块体非晶材料,具有良好的力学性能和物理性能,但由于工 艺技术上存在问题,量产化困难。目前非晶合金主要作为软磁材
8、料, 用于制作变压器铁芯,产品主要为非晶带材。2019年我国非晶带材11和非晶变压器领域为非晶合金行业中专利申请最多的领域,专利数量 分别为227件、113件,远超过块体非晶22件和非晶涂层27件, 非晶带材产业化成熟度较高。非晶带材作为节能变压器铁芯材料, 从市场规模来看,2015年以来国内非晶带材快速开展,市场规模从 130亿美元增长至2019年的2.08亿美元,年复合增长率为 12.47% ;非晶带材产量规模从4.97万吨增长至2019年的9.97 万吨,年复合增长率为19.01%。根据云路股份招股说明书测算, 2019年全球非晶带材产量约为12.9万吨。图14 :中国非晶合金专利申请集
9、中在非晶带材和变压器资料来源:华经产业研究院,民生证券研究院图13 :非晶变压器带动中国非晶带材快速开展市场规模(百万美元) 产量(千吨)250:LiJlIlIl变压器分为油浸式变压器和干式变压器,其中油浸式变压器主要应用 于配电网领域,干式变压器主要应用于对防火、防尘等平安性要求较 高的用户工程领域。2020年国内变压器产量规模约为17.4亿千伏 安,受疫情影响同比小幅下滑,其中干式变压器产量约为2.5亿千 伏安,占比约为14.49% ,油浸式变压器占比约为85.5%。根据QY Research的统计数据,2020年全球非晶材料制成的变压器中油浸 式变压器比例为86.58% ,干式变压器比例
10、为13.42%,与国内变压 器用量中干式和油浸式应用比例相似。12图15 : 2020年全球非晶变压器产量结构图16 : 2020年中国变压器产量结构油浸式非晶变压器干式非晶变压器油浸式变压器干式变压器13.42%86.58%14.49%85.51%资料来源:QY Research ,民生证券研究院资料来源:中国机械工业联合会、民生证券研究院3.1配电变压器,变压器能耗标准升级带动非晶需求我国输配电环节损耗较大,其中变压器损耗占比40%。据中研网,2020年我国输配电损耗占全国发电量6.6% ,变压器损耗约占 输配电损耗的40% ,即占全国发电量的约2.6%。变压器是电力输配 中关键的节点,起
11、到连接电网各环节的作用,输配电过程中变压器产 生的较大的电力损耗引起严重的电量浪费,在节能减排趋势下,升级 改造变压器意义重大。非晶变压器较传统硅钢材料,可大幅降低空 载损耗。变压器损耗分为空载损耗和负载损耗,其中空载损耗约占变 压器总损耗的50%-80%o硅钢和非晶合金为制作变压器铁芯的两种 核心材料,非晶合金为继取向硅钢后的新一代变压器材料。由于非晶 合金具有更高的电阻率,其空载损耗较硅钢可大幅降低,根据JB/T 3837-2016变压器类产品型号编制方法显示,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,配电网中特别是 农网中很多变压器的负载率低于20%,使用非晶合金变
12、压器节能效 果显著。13表6:JB/T 3837-2016变压器类产品型号编制方法局部信息价格与硅钢变压器差距较小,甚至略低。早期非晶变压器由于量产规 模较低,技术工艺成熟度较低等原因,价格高于相同容量的硅钢变压 器,近年来,随着非晶带材制造工艺的不断成熟,国内企业逐步打破 日立金属在我国非晶带材市场的垄断地位,随着国产化率的逐步提高, 市场供应逐步增加,国内非晶带材的市场价格逐年降低。此外,随着 硅钢变压器导磁材料逐步由碳素钢,演变为节能效果更好的热轧硅钢 片、冷轧硅钢片、取向冷轧硅钢片等,硅钢本钱亦有所提升。目前 非晶带材做一级变压器相较于取向硅钢已经具备本钱优势,根据扬电 科技招股说明书
13、,2019-2020年度,公司非晶带材采购均价逐年降 低,非晶铁芯采购均价均略低于硅钢,预计目前在节能变压器领域, 硅钢节能变压器价格优势已经弱化。变压器种类硅钢变压器非晶变压器损耗水平代号131415额定容量(kVA )损耗负载 损耗空载 损耗负基损耗空投 损耗负裁 损耗1001501580150126075158012517018901701310851890250290320029025601403200315340383034030601703830400410452041036102004520500480541048043302405410630570620057049603206
14、200800700750070060003807500100083010300830824045010300125097012000970960053012000160011701450011701160063014500200015501830015501460075018300250018302120018301690090021200资料来源:扬电科技招股说明书,民生证券研究院14表7:非晶、硅钢.纳米晶材料价格比照2018 年2019 年2020 年工程均价涨幅均价涨幅均价涨幅非晶带材(安泰)(元/吨)11,233.78-6.04%11,135.37-0.88%10,591.71-4.
15、88%非晶带材(兆晶)(元/吨)11,10937-5.11%10,923.95-1.67%10,741.88-1.67%硅钢铁芯(元/吨)16,104.96-8.26%16,688.413.62%14337.18-14.09%硅钢片(元/吨)-13,502.73-11,926.03-11.68%硅钢市场价格(元/吨)13,844.1325.43%14,087.901.76%13,042.34-7.42%纳米晶带材(安泰)(元/吨)56,553.39-58,323.933.13%57,131.65-2.04%纳米晶带材(其他)(元/吨)48,196.89-42,973.37-10.84%35,3
16、98.23-17.63%资料来源:扬电科技招股说明书,民生证券研究院表8 :扬电科技变压器铁芯价格比照资料来源:扬电科技招股说明书,民生证券研究院产品工程2018年度2019年度2020年度销售收入(万元)12236.768940.154240.92非晶铁芯销量(吨)8503.546191.043073.53销售单价(元/吨)14390.2014440.4713798.20销售收入(万元)-339.525645.94硅钢铁芯销量(吨)-197.213852.43销售单价(元/吨)-17215.7914655.52非晶变压器与硅钢变压器相互补充,工艺均在不断进步。非晶合金的 生产工艺流程显著短于
17、硅钢产品,硅钢采用传统钢铁冶金制备工艺制 成,产品制备经过热轧、冷轧等多道工艺,而非晶采用的是急速冷却 工艺制成,从钢液到非晶合金薄带制品一次成型,根据云路股份招股 说明书,生产1公斤非晶合金薄带比生产1公斤硅钢约可节省1 升石油;废旧的非晶铁芯可通过中频炉重熔后制成非晶合金薄带,非 晶铁芯中的硅、硼元素基本可以实现回收再利用,回收性能更优。非 晶合金由于硬度高、脆性大、耐受应力能力较差,其剪切和加工难度 更大,产生碎屑易导致变压器故障;此外磁致伸缩系数大导致非晶合 金变压器噪声增大。非晶合金磁感应强度通常低于取向硅钢,因此导15 致非晶合金铁芯变压器体积更大、相同规格负载损耗略高。目前非晶
18、变压器主要用于农村电网和开展中地区等长期低负载地区,硅钢变压 器主要应用于城市电网等长期高负载地区,二者相互补充。表9 :硅钢与非晶合金变压器铁芯优缺点比拟变压器铁芯材料优势缺乏应用领域本钱较低、负载能耗较低、加工性 空载能耗高,节能效果差,适合于城市电网、工业园区等长期 硅钢能较好生产工艺流程长,回收性差 用电高负荷地区空载能耗大幅降氐,符合节能减排 噪音大,抗突短能力差,脆 适合于农村电网和开展中地区等 非晶合金趋势;生产流程短,回收性好 性大、易碎片化配变利用率较低区域 资料来源:民生证券研究院国内国网、南网变压器采购呈现以硅钢变压器为主、非晶合金变压器 为辅的结构。目前非晶带材由于产品
19、规格限制,主要用于小型变压器, 从采购金额角度来看,非晶变压器占比拟小。从采购数量的角度来看, 国家电网、南方电网等电网系统的招投标量决定配电变压器的需求量, 根据国家电网和南方电网的招标数据情况,2020年两网非晶合金变 压器的采购数量比例为27.33% ,其中国网非晶变压器采购占比为 15.49% ,南网为58.82% ,南方电网的非晶变压器招标采购数量占 比更高,主要由于南方电网主要覆盖广东、广西、贵州、海南、云南 等地区,上述区域用电负荷和集中度相对偏低,非晶变压器节能降耗 的作用更为明显。16表10 :国家电网、南方电网变压器采购(台)名称工程2018 年2019 年2020 年数量
20、T份额数量份额数量份额非晶合金变压器82,25127.44%41,67023.22%20,46415.49%硅钢变压器 国家电网其他193,57064.58%121,73167.83%97,89674.08%23,9067.98%16,0538.95%13,79210.44%小计299,727100%179,454100%132,152100%非晶合金变压器一-53,71274.40%29,22358.82%南方电网硅钢变压器-18,48225.60%20,45541.18%小计-72,194100.00%49,678100.00%非晶合金变压器82,25127.44%95,38237.90%
21、49,68727.33%硅钢变压器 等十其他193,57064.58%140,21355.72%118,35165.09%23,9067.98%16,0536.38%13,7927.59%小计299,727100%251,648100%181,830100%资料来源:国网英大年报,民生证券研究院在电力需求较为旺盛的海外市场,非晶合金变压器的采购数量整体呈 现增长的趋势。非晶变压器已在多国得到应用和开展,国际市场中非 晶变压器的需求和开展,始终受非晶原材料供应的限制。美国、印度、 日本等国家均早于中国开展和使用非晶变压器,但由于缺少相关制造 企业,非晶带材的供应主要依赖于日立金属公司,非晶变压器
22、的生产 和制造也主要集中于国外大型公司。北美地区,美国、墨西哥、加 拿大等国家的知名变压器企业一直稳定生产非晶变压器,除使用日立 金属在美国工厂提供的带材及本土铁芯外,考虑到我国非晶带材生产、 非晶变压器制造等已成长为全球第二大供应链,已开始从中国采购性 价比更高的非晶带材及非晶铁芯。欧洲地区缺乏非晶带材生产企业和 非晶铁芯的生产配套能力,非晶变压器的制造依赖进口,生产周期长, 本钱高,开展缓慢。从区域来看,亚太将成为全球配电变压器最大 的区域市场,主要受该地区输配电基础设施、工业投资加大以及老化17的配电设备替换等驱动,其中印度、韩国、日本对非晶变压器的需求 稳定,菲律宾、越南、台湾等国家和
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