2022年稀土应用领域分析及供给格局研究报告（29页）.pdf

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1、2022 年深度行业分析研究报告 内容目录内容目录 一、稀土成为低碳、智能时代的驱动材料一、稀土成为低碳、智能时代的驱动材料 . 5 1、稀土在低碳和智能工业领域应用广泛 . 5 2、稀土元素的特点铸就独特功能 . 5 3、节能效果使稀土永磁成为增速最快的应用领域 . 6 4、需求换挡，高性能钕铁硼市场规模快速扩大 . 8 二、全球低碳化开启钕铁硼电机新时代二、全球低碳化开启钕铁硼电机新时代 . 9 （一）汽车行业成为永磁需求主要驱动 . 9 1、传统汽车微电机与 EPS 拉动永磁需求 . 10 2、新能源汽车成为钕铁硼需求的主要增长动力 . 10 （二）风力发电机中流砥柱作用不减 . 12

2、1、风机大型化趋势改变电机需求 . 12 2、直驱与半直驱随着风机大型化渗透率提升 . 13 （三）电梯、空调仍有提升空间，机器人有望成为后期之秀 . 14 1、节能电梯改造增加永磁同步曳引机渗透率 . 14 2、变频空调能效标准提升加速变频渗透率 . 15 3、机器人有望成为钕铁硼需求的后起之秀 . 16 （四）工业电机能效标准提升打开永磁需求新空间 . 17 1、电机应用广泛，是节能的主要领域 . 17 2、工业电机能效提升为钕铁硼需求带来新动力 . 18 （五）结论：预计 2025 年前钕铁硼年均增速在 20%-25%之间 . 18 三、三、供给格局重回平衡状态，中国具有核心竞争力供给格

3、局重回平衡状态，中国具有核心竞争力 . 19 （一）供给格局的嬗变 . 19 1、从主导国到多元化再到主导国 . 19 2、未来 3 年供给弹性较小 . 20 3、新兴需求成为稀土价格主要驱动因素 . 21 （二）中国稀土产业优势难以撼动 . 22 1、资源优势 . 22 2、产业链配套优势 . 23 3、技术追赶至全球领先地位 . 25 四、投资策略四、投资策略 . 26 （一）上游，看好轻稀土龙头 . 26 1、轻稀土龙头占据行业产量增量 . 26 2、重稀土集中度大幅提升 . 27 （二）高性能钕铁硼龙头市场地位有望强化 . 27 1、技术附加值高，原料成本冲击度较小 . 27 2、磁材

4、上市公司具有高壁垒 . 28 3、优势企业扩张产能提升集中度 . 29 图表目录图表目录 图 1：稀土产业链 . 6 图 2：2021 年稀土应用材料结构 . 6 8YcZyXkZkWbYxUnMrQnN6M9RaQpNqQsQpNlOoOsQlOoPqO7NrRyRNZtQoRwMpOrO 图 3：2010-2021E 年中国稀土永磁产量 单位：吨 . 6 图 4：2021 年稀土下游应用同比增长率 . 7 图 5：2015-2021 年稀土应用新增量 单位：万吨 . 7 图 6：钕铁硼主要元素质量占比 . 8 图 7：全球稀土元素供应比例 . 8 图 8：2020 年中国高性能钕铁硼消费结

5、构 . 8 图 9：2015-2020 年高端钕铁硼产量及占比 单位：吨 . 9 图 10：2009、2015、2020 年中国高端钕铁硼消费 . 9 图 11：传统轿车永磁电机配置 . 10 图 12：2016-2021 年我国新能源汽车产量 单位：辆 . 11 图 13：新能源汽车电机系统 . 11 图 14：2021 年新能源汽车电机装机占比 . 12 图 15：2013-2025 年中国新能源汽车电机装机 单位：万台 . 12 图 16：2006-2019 年我国风电机组平均功率 单位：KW . 12 图 17：2018-20 年明阳智能销售结构 单位：MW . 12 图 18：200

6、7-2021 年全球海上新增装机 单位：GW . 13 图 19：2010-2021 年中国海上风电累计装机 单位：MW . 13 图 20：风机主要技术路线 . 14 图 21：我国现役电梯装机年限结构 . 15 图 22：2022-35 年我国梯龄超过 15 年电梯量 单位：万台 . 15 图 23：2011-20 年我国变频空调占比 . 15 图 24：2004-21 年我国变频空调产量 单位：台 . 15 图 25：2009-2024 年全球机器人产量 单位：万台 . 16 图 26：2020 年全球机器人装机份额 . 16 图 27：电机分类型耗电占比 . 17 图 28：2021-

7、2025 年全球钕铁硼需求量 单位：吨 . 19 图 29：2021-2025 年中国新增钕铁硼需求分行业占比 . 19 图 30：1994-2020 年分国别稀土产量 单位：吨 . 19 图 31：1994-2020 年稀土产量分国别份额 . 19 图 32：2016-2021 年中国稀土配额 单位：吨 . 21 图 33：2014-2022 年-2 月稀土氧化物价格变化 . 21 图 34：2016-2021 年氧化镨钕表观消费量 单位：吨 . 21 图 35：2016 年-2021 年 12 月氧化镨钕产能利用率 . 22 图 36：2018 年-2022 年 2 月氧化镨钕库存 单位：

8、吨 . 22 图 37：2020 年稀土分省产量份额 . 22 图 38：2006-2021 年中国轻重稀土产量占比 . 23 图 39：2006-2021 年中国轻重稀土产量 单位：吨 . 23 图 40：中国主要产地稀土元素组分 . 23 图 41：海外稀土储量国稀土组分 . 23 图 42：全球冶炼产能市场份额 . 24 图 43：中国高性能钕铁硼产量及全球占比 . 24 图 44：2008-2021 年稀土及其制品出口 单位：公斤 . 24 图 45：2010 年-2021 年我国永磁产品出口量 公斤 . 24 图 46：2011 年-2021E 我国混合碳酸稀土进口量 单位：千克 .

9、 25 图 47：2017-2022 年我国进口稀土品种 单位：千克 . 25 图 48：全球专利数量 单位：件 . 25 图 49：全球专利份额 . 25 图 50：近 5 年全球专利申请数量 单位：件 . 26 图 51：中国专利申请量分省分布 . 26 图 52：2021 年轻稀土开采配额 . 26 图 53：2021 年稀土冶炼加工配额 . 26 图 54：2021 年离子型稀土开采配额份额 . 27 图 55：2022 年第一批离子型稀土开采配额份额 . 27 图 56：2020 年某磁材企业上市公司成本构成 . 28 图 57：2013-2021Q3 稀土分离与磁材企业平均毛利率对

10、比 . 28 图 58：磁材企业在建产能 单位：吨. 29 图 59：21 中（新能源）汽车应用收入及增长 单位：亿元 . 29 表 1：稀土在中国制造 2025十大领域中的应用 . 5 表 2：不同磁体技术路线比较 . 7 表 3：新能源汽车不同类型电机特点 . 11 表 4：钕铁硼预测主要假设及结论 . 18 表 5：钕铁硼磁材上市公司主要客户 . 28 表 6：重点公司盈利预测及估值 . 29 一、稀土成为低碳、智能时代的驱动材料 1、稀土在低碳和智能工业领域应用广泛 低碳低碳化化和和工业智能化工业智能化是当今驱动中国乃至全球经济两大是当今驱动中国乃至全球经济两大最最重要重要的力量的力量

11、，而而稀土稀土则是这两大则是这两大驱动力量的驱动力量的核心核心材料。材料。 相较于钴和锂的新兴应用领域相对集中于电池领域， 稀土在低碳经济中的应用范围更加广泛。稀土在光、磁、电领域能够产生特殊的能量转换、传输、存储功能，通过加工可形成一批新型功能材料，满足更快、更小和更轻产品的节能需求，是无污染、高性能的“绿色材料” 。在低碳能源系统方面， 稀土可用于石油化工和天然气工业催化剂， 用于风力涡轮机； 在低碳产业体系方面，稀土可以用于电子、 激光与感应设备、 高端医疗设备、 民用照明光学材料、 特殊陶瓷、 工业合金、磁性材料与风电设备、 新能源汽车与电池中； 在低碳技术方面， 稀土通过其在汽车尾气

12、催化转化、混合动力汽车、电机中的独特应用，在减少温室气体排放方面发挥着关键作用。 除了低碳发展外，智能化工业是主导全球经济的另一驱动，智能化所需要的核心能力包括自动化、信息化、互联化、智能化四个阶段。中国做出了相应的规划，在“中国制造 2025”中提出以信息化和工业深度融合， 发展五大工程、 十大领域， 其中十大领域包括新一代信息技术产业、高档数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、农机装备、新材料、生物医药及高性能医疗器械，稀土在上述领域中均为举足轻重的基础材料。 表 1：稀土在中国制造 2025十大领域中的应用 重点领域重点领

13、域 磁应用磁应用 信息技术产业 计算机硬盘驱动 高档数控机床和机器人 主轴电机、转台电机、伺服电机 航空航天装备 惯性导航系统、阀门、发动机控制 海洋工程装备及高技术船舶 推进电机、起重设备 先进轨道交通装备 高铁、地铁永磁牵引电机 节能与新能源汽车 永磁驱动电机、电子助力转向器、各种电机、泵 农机装备 动力系统、伺服电机 生物医药及高性能医疗设备 核磁共振磁体、CT 高速电机、磁疗设备 电力装备 风力发电机 新材料 稀土永磁材料 资料来源：工信部，华金证券研究所 2、稀土元素的特点铸就独特功能 稀土是化学元素周期表中镧系（镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥）15 个元

14、素和 21 号元素钪、39 号元素钇（共 17 个元素）的总称。据其物理化学性质的差异性和相似性，可分成三个组：轻稀土组（镧钷） 、中稀土组（钐镝） 、重稀土组（钬镥加上钪和钇） 。 稀土能够成为低碳、智能新时代的关键核心材料，是由其特殊的原子结构决定的。稀土元素的共性在于原子结构相似、 离子半径相近、 在自然界密切共生， 同时， 由于各元素原子结构中 K、L、M 层能级不同，核内质子数及排列不同，4f 层中电子数不同，因而存在特殊，具有丰硕的能级跃迁、大的原子磁矩、很强的自旋轨道耦合等特性。与其它元素形成稀土配合物时, 配位数可在 312 间转变, 使稀土化合物晶体结构多样化。 这些特性给予

15、了稀土元素及其化合物独特的电、光、磁、热等性能。 稀土下游需求主要为稀土磁性材料、稀土催化材料、稀土储氢材料、稀土抛光材料、稀土稀土下游需求主要为稀土磁性材料、稀土催化材料、稀土储氢材料、稀土抛光材料、稀土发光材料、稀土合金材料等稀土功能材料。发光材料、稀土合金材料等稀土功能材料。 图 1：稀土产业链 资料来源：华金证券研究所整理 3、节能效果使稀土永磁成为增速最快的应用领域 稀土应用广泛，新兴需求不断开发应用，其中稀土永磁成为最大的应用领域。稀土永磁成为最大的应用领域。2015 年 2021年间，稀土各功能材料按照增速来看发光材料、抛光材料、永磁材料、储氢材料等新兴应用增速较快，而用于裂解、

16、催化等领域需求萎缩。按照绝对量看来，永磁材料是稀土应用材料的主要来源，约占 6 年间稀土应用材料增量比重的为 55%。 图 2：2021 年稀土应用材料结构 图 3：2010-2021E 年中国稀土永磁产量 单位：吨 催化材料储氢材料稀土开采稀土开采Pr、Nd、Sm、DyCe、Eu、Pr、Sm、Tb、Dy、Tm、Yb、YCe、Eu、Pr、Sm、Tb、Dy、Tm、Yb、YLa、Ce、Pr、Ho、ScCe稀土加工稀土加工稀土应用稀土应用永磁材料发光材料抛光材料电机消费类电子设备机动车尾气、废气净化、石油裂解催化、工体氧化物燃料电池照明、显示、显像、放射医学影像，辐射探测水晶水钻、眼镜片、平板玻璃、

17、半导体元件、液晶显示器、精密光学镍氢电池，用于电器设备、运输车辆、电能存储独居石、磷钇矿、氟碳铈矿、淋积型矿、镧钒褐帘石稀土氧化物、化合物、单一稀土金属、稀土中间合金 资料来源：稀土工业协会，华金证券研究所 资料来源：稀土工业协会，华金证券研究所 图 4：2021 年稀土下游应用同比增长率 图 5：2015-2021 年稀土应用新增量 单位：万吨 资料来源：稀土工业协会，华金证券研究所 资料来源：稀土工业协会，华金证券研究所 稀土永磁技术路线分为三种：铁氧体、钐钴永磁和钕铁硼，其中钕铁硼（NdFeB）是第三代稀土永磁材料，主要成分为稀土（Re） 、铁（Fe） 、硼(B） ，其中稀土 Nd 为了

18、获得不同性能可用部分镨（Pr） 、镝（Dy）等其他稀土金属替代，铁也可以被钴（Co） 、铝（Al）等其他金属部分替代。钕铁硼钕铁硼具有高剩磁密度具有高剩磁密度、高矫顽力和高磁能级的优点高矫顽力和高磁能级的优点，是迄今为止磁性最强的永磁材料是迄今为止磁性最强的永磁材料。 表 2：不同磁体技术路线比较 类型类型 最大磁能积最大磁能积 剩磁剩磁 内禀矫顽力内禀矫顽力 最工作最工作温度温度 优点优点 缺点缺点 应用应用 铁氧体 1.76-4.21 0.32-0.43 0.17-5.2 250 资源丰富、价格低廉 磁性能差、 温度稳定性差 扬声器、玩具、电扇 铝镍钴磁体 0.549 0.58-1.35

19、1.4-13.2 450650 最好的温度和时间稳定性、耐腐蚀性高 性价比较低 仪表、电能表 钐钴磁体 15-21 0.8-1.2 24-33 350 工作温度高、耐腐蚀性强、磁性能优 性价比较低 军事及航天航空 钕铁硼磁体 11-40 1.17-1.48 33-50 230 磁能积高，机械力学性能好，可切削和钻孔 温度稳定性差、 化学稳定性低 VCM、各种永磁电机、 汽车 EPS、MRI 资料来源：懂磁帝，华金证券研究所整理 钕铁硼钕铁硼具有具有“小型化”“小型化”和和“高磁能”两大“高磁能”两大特点特点，使使其具有节能环保的功能，其具有节能环保的功能，成为成为低碳时代低碳时代必然必然的选择

20、。的选择。与铁氧体相比，钕铁硼具备高能量、高密度的优点，相同磁力的钕铁硼体积是铁氧050,000100,000150,000200,000250,000201020112012201320142015201620172018201920202021E-1%4%9%14%19%24%29%34%磁性材料石油催化裂解尾气净化催化储氢抛光发光(1)012345678磁性材料石油催化裂解储氢抛光CAGR=9% 体的 1/10，体积是其 1/6，能够满足小型化、轻量化、薄型化的需求；同时，钕铁硼具有极高的磁能积和矫顽力，是目前永磁材料中磁性能最高的一种，因此广泛应用于电机、电动工具、风力发电、节能电梯、

21、电动自行车、新能源汽车、EPS 等。钕铁硼设备的初置成本虽然较高，但长期节能价值更为突出。 从各稀土元素在地壳中的丰度来看， 最高为铈 （La） 和镧(Ce)， 分别为 43 ppm 和 39 ppm，钕(Nd)、镨（Pr）分别为 26 ppm 和 5.7 ppm，镝（Dy）为 6ppm，铽（Tb）为 1.4ppm。因此，不同稀土元素之间价格分化较大，体现了其地壳丰度与应用领域之间的差异度。 图 6：钕铁硼主要元素质量占比 图 7：地球稀土元素供应比例 资料来源：SMM，华金证券研究所 资料来源：USGS，华金证券研究所 4、需求换挡，高性能钕铁硼市场规模快速扩大 所谓高性能钕铁硼永磁材料是指

22、以速凝甩带法制成，内禀矫顽力 Hcj(kOe) 和最大磁能(BH)max,MGOe）之和大于 60，用于制作中、小、微型特殊用途的永磁电机、传感器、磁共振仪、高级音像设备等的烧结钕铁硼永磁材料，属于重点鼓励和支持发展的高新技术产品。从实际应用来看，低端钕铁硼主要应用于磁吸附、磁选、电动自行车、箱包扣、门扣、玩具等领域，而高性能钕铁硼主要是指应用于高技术壁垒领域中各种型号的电机、扬声器之中的磁钢，包括节能电机、汽车电机、风力发电、高级音像设备、电梯电机等。 图 8：2020 年中国高性能钕铁硼消费结构 资料来源：SMM，华金证券研究所 按照生产工艺，钕铁硼可以分为烧结钕铁硼、粘结钕铁硼和热压钕铁

23、硼，粘结钕铁硼主要用于硬盘光驱主轴电机以及功率较小的微特电机等领域， 而烧结钕铁硼更多用于功率较大的驱动电铁69%磞1%钕22%镨5%镝1%铽1%其他1%氧化镧铈71%氧化镨钕20%氧化钇4%氧化镝1%氧化铕0%氧化铽0%其他4% 机等领域。据 SMM，2020 年中国烧结钕铁硼毛坯产量约为 19 万吨，较 2019 年的 17 万吨增长11.8%。 其中， 高性能烧结钕铁硼毛坯产量为 5.13 万吨， 占钕铁硼毛坯总量的 27.6%。 2015 年年-2020年高性能年高性能钕铁硼年钕铁硼年复合增长率复合增长率 13.69%， 较较钕铁硼同期钕铁硼同期 9.6%的的 CAGR高高 4个个百分

24、点百分点， 占比由21.3%提升至 27.6%。 随着低碳理念在经济领域的贯彻执行，高性能钕铁硼的下游需求已经发生了质变与量变。2009 年高性能钕铁硼下游消费占比最大的三大行业为风电、消费电子和 VCM，其中消费电子和VCM 合计占高端钕铁硼的消费比重为 46%，2015 年，即新能源革命所带来相关行业的爆发式增长前夕，这一格局从结构上并未发生根本变化，消费电子和 VCM 合计占高端钕铁硼的消费比重为 44%。但从 2020 年来看，新能源汽车、传统汽车、变频空调、工业机器人已成为高端钕铁硼的主要消费行业，风电占比变化不大，但绝对量出现倍数级增长。我们认为，从需求驱动的角度看，高端高端钕铁钕

25、铁硼硼进入一个新时代，进入一个新时代，体现体现在两个方面在两个方面：驱动驱动行业行业的的多元化多元化和需求和需求量级上量级上的的跃升跃升。 图 9：2015-2020 年高端钕铁硼产量及占比 单位：吨 图 10：2009、2015、2020 年中国高端钕铁硼消费 资料来源：SMM，华金证券研究所 资料来源：稀土工业协会，华金证券研究所 二、全球低碳化开启钕铁硼电机新时代 电能是现代工业的主要能源和动力， 电机是各种设备的动力驱动系统。 电机广泛应用于冶金、电力、石化、煤炭、矿山、建材、造纸、市政、水利、造船、港口装卸等领域，凡需要将电能转化为机械能或将机械能转化为电能的地方都必须用到电机， 电

26、机行业整体上具有巨大的市场容量。 稀土永磁电机无源（不需要额外提供电能） 、无接触（隔空作用，无机械磨损） ，具有三高三小一好的特点：效率高、功能密度高、力矩高、体积小、噪音小、温升小、稳定性可靠性好，结构简单、 节能环保， 是现代科学技术与工业制造不可缺少的基础功能材料。 在稀土永磁的应用中，在稀土永磁的应用中，电机占电机占比超过比超过 60%。 除了作为新能源汽车、风电、机器人等新兴领域的电机首选外，电力消耗最大的传统工业电机能效提升改造也为钕铁硼提供巨大的市场空间。 （一）汽车行业成为永磁需求主要驱动 0%5%10%15%20%25%30%7010,07020,07030,07040,0

27、7050,07060,07020152020高性能钕铁硼产量占比010,00020,00030,00040,00050,00060,000200920152020风力发电新能源汽车传统汽车节能电梯变频空调工业机器人消费电子其他VCM 1、传统汽车微电机与 EPS 拉动永磁需求 传统汽车对稀土永磁的应用主要来自微电机和 EPS 的拉动。 随着汽车驾乘享受、舒适度和安全措施的提升，传统传统汽车所用汽车所用永磁永磁电机的数量由原来的电机的数量由原来的近近40 个个提升至提升至 70 个个，并向小型化、轻量化、高效率化方向发展，稀土永磁取代部分传统铁氧体永磁电机，用于起动电机、发动机、自动刹车、油泵电

28、机、空调电机等。 图 11：传统轿车永磁电机配置 资料来源：华金证券研究所整理 在传统汽车中，作为自动驾驶基本要素之一的 EPS（电动助力转向系统）则是其中最重要的执行机构之一。EPS 利用电动机产生的动力协助驾车者进行动力转向，可以增强汽车操纵稳定性、舒适性、行驶安全性和潜在的自动驾驶适配能力。国内汽车行业的 EPS 系统在历史上的普及略晚于欧美日国家， 近年来乘用车EPS 渗透率迅速提升， 但商用车汽车转向系统依旧以HPS（机械液压助力转向系统） 和 EHPS （电子液压助力转向系统） 为主， 2020 年 EHPS 占比 40.1%。液压系统效率为 60-70%，EPS 则高达 90%以

29、上，且结构简单能耗少。随着环保趋严，随着环保趋严，HPS、EHPS 的的市场份额未来将逐步被市场份额未来将逐步被 EPS 所取代所取代，EPS 渗透率提升有望带动镨钕需求持续扩张。渗透率提升有望带动镨钕需求持续扩张。 2、新能源汽车成为钕铁硼需求的主要增长动力 在能源与环境压力下，发展新能源汽车（油、电混合动力汽车和纯电动汽车等）已形成全球共识。新能源汽车主要包括纯电动汽车（BEV） 、插电式混合动力汽车（HEV）和燃料电池汽车（FCEV） 。 全球新能源汽车自 2019 年以来加速增长，2021 年新能源汽车产销量呈现出爆发式增长。2021 年全球新能源汽车销量达到 611 万辆，同比增长

30、110%，渗透率为 8%，较 2020 年提升 4个百分点。 2021 年我国新能源乘用车产量为 354.5 万辆，同比增长 159.5%，大幅超过年初预期。其中纯电动车 276.1 万辆，同比增长 178.8%，插电混动车型零售 59.8 万辆，同比增长 133.5%。渗透率呈现逐月提升态势，全年达到 16%， 欧洲受到芯片短缺的影响，但全年产销保持平稳，2021 年新能源汽车销量为 195 万辆，德国、法国、英国销售分别增长 73%、63%和 74%，渗透率较上年提升 5-9 个百分点；2021 年是美国新能源汽车政策的拐点年，新能源汽车销量 65 万辆，同比增长 102%，渗透率较 20

31、20 年翻番至 7 个百分点左右。 图 12：2016-2021 年我国新能源汽车产量 单位：辆 图 13：新能源汽车电机系统 资料来源：Wind，华金证券研究所 资料来源：百度，华金证券研究所 新能源汽车驱动电机是新能源汽车的新能源汽车驱动电机是新能源汽车的三大核心三大核心部件部件之一之一，是纯电动车和燃料电池汽车上唯，是纯电动车和燃料电池汽车上唯一驱动部件，是油电混合动力汽车实现各种工作模式的关键，一驱动部件，是油电混合动力汽车实现各种工作模式的关键， 直接影响混合动力汽车的油耗指直接影响混合动力汽车的油耗指标、排放指标、动力性、经济性和稳定性。标、排放指标、动力性、经济性和稳定性。 适合

32、新能源汽车驱动电机的主要有永磁同步、交流异步和开关磁阻三类。稀土永磁驱动电机因其具有尽可能宽广的弱磁调速范围、高功率密度比、高效率、高可靠性等优势而被用作新能源汽车驱动电机，有效地降低新能源汽车的重量和提高其效率。高性能烧结钕铁硼永磁材料是用于稀土永磁驱动电机的核心关键材料， 对电机的性能起着重要作用。 2019 年以来我国新能源车 90%以上配置永磁同步电机，北汽新能源、比亚迪、小鹏、哪吒、威马等大多数自主品牌汽车都采用永磁同步电机。部分新能源汽车采用双电机模式，双电机模式既可在一般行驶状态下使用永磁同步电机，从而获得较长的续驶里程，也能在高速行驶时使用双电机，由转速更快的交流异步电机输出更

33、高的速度，还减少了整车成本。部分客车也装载两台驱动电机(双驱动)，集中分布在比亚迪牌、长江牌、申沃牌等纯电动客车车型。 表 3：新能源汽车不同类型电机特点 类型类型 优势优势 缺点缺点 永磁同步电机 体积小、质量轻、功率密度大，可靠性高，调速精度高，响应速度快 最大功率较低，成本较高 交流异步电机 价格低、运行可靠， 功率密度低，控制复杂、调速范围小 开关磁阻电机 价格低、电路简单可靠、调速范围宽 震动大、噪音大、控制系统复杂，且对直流电源会产生很大的脉冲电流 资料来源：华金证券研究所整理 据第一电动数据，2021 年 10 月国内新能源国内新能源汽车汽车 97.6%搭载了搭载了永磁永磁电机电

34、机。单台永磁电机耗用钕铁硼1-10kg， 在驱动电机中的成本占比约为30%。 我们以单台永磁电机平均耗用钕铁硼5kg、90%的永磁同步电机渗透率计算，预计预计 2025 年年国内国内新能源汽车新能源汽车磁体磁体用量用量 4.8 万吨万吨，是，是 2020 年年的的 8 倍倍。 图 14：2021 年新能源汽车电机装机占比 图 15：2013-2025 年中国新能源汽车电机装机 单位：万台 资料来源：第一电动，华金证券研究所 资料来源：EVtank，华金证券研究所, 不含HEV用电机 （二）风力发电机中流砥柱作用不减 1、风机大型化趋势改变电机需求 国内风电装机显现出大型化趋势，2017 年我国

35、新增风机平均功率首次突破 2MW，2018 年和 2019 年则分别达到 2.2MW 和 2.5MW。而 2021 年风电项目的招标情况来看，陆上机组单机容量基本都在 3MW 以上，低风速区域也有 4.65MW-182、5.0MW-191 级别的大容量风电机组参与，中高风速区投标中也出现 5.0MW、5.2MW 机型，北方大基地风电项目招标单机容量已达6MW 以上，风机大型化显著提速。 在风力发电机单机功率提升的过程中，零部件的材料使用量并不随功率增长而线性放大，整机制造的单瓦成本可以随单机功率提升而下降。同时可以提升风电场容量、降低道路及集电线路投资成本，降低风电场的建设成本和维成本，提高运

36、维效率。 图 16：2006-2019 年我国风电机组平均功率 单位：KW 图 17：2018-20 年明阳智能销售结构 单位：MW 资料来源：GWE，华金证券研究所 资料来源：公司公告，华金证券研究所 风电行业的另一发展趋势是海上风电快速增长。 海上风电凭借其距离用电负荷近、 发电稳定、不占用陆地土地资源等优势，在中国发展迅速。2021 年爆发海上风电抢装潮，海上风电累计装机 2639 万千瓦，新增装机 1690 万千瓦。2021 年中国海上风电装机总量超过英国，成为全球海上风电装机容量最大的国家。海上风电的快速发展加快风机大型化趋势，一方面，海上风机较陆上风机面临环境更加恶劣，对技术要求更

37、高，将进一步推动大容量风机的普及，另一方面，2021年是海上风电中央补贴的最后一年，相比已经很成熟的陆上风电，海上风电面临着更大的平价挑战。据中国海装机械设计所所长李杨测算，海上风电要实现平价上网，综合开发成本需再下降40%左右。大容量海上风机可以提高单机功率，减少机位点数，进而降低基础投资。未来海上风电大型化趋势更加凸显。 图 18：2007-2021 年全球海上新增装机 单位：GW 图 19：2010-2021 年中国海上风电累计装机 单位：MW 资料来源：GWE，华金证券研究所 资料来源：IRENA，华金证券研究所 2、直驱与半直驱随着风机大型化渗透率提升 国内风机采用的技术路线主要有双

38、馈式、永磁直驱及永磁半直驱式三种。直驱风机与双馈风机各有优势。双馈风机中齿轮箱与风轮机连接，风轮带动齿轮箱高速转动实现发电，而直驱风机指的是不通过齿轮箱传递动力。与双馈风机相比，在同等容量下体积相对较大，吊装运输成本相对更高，但由于齿轮箱存在过载等损坏风险，直驱风机的运维成本相对较低，在大兆瓦风机趋势下颇具优势。 405401,0401,5402,0402,5403,04020062007200820092010201120122013201420152016201720182019705701,0701,5702,0702,5702018201920201.5MW-2MW3MW-5MW5.5

39、MW-7MW 图 20：风机主要技术路线 资料来源：百度，华金证券研究所 永磁半直驱风机则结合了双馈和直驱风机的优点，逐步成为当下海上风机的主流机型，在2021 年 10 月北京国际风能展上，明阳智能、中国海装、运达股份、中车集团等均推出半直驱电机，部分采取直驱式电机的风机企业如金凤科技、上海电气等也推出半直驱产品。 半直驱风机在直驱的基础上增加了齿轮箱提升转速， 能够以较低的转速降低运行期间风机内齿轮箱的损耗程度，半直驱机组齿轮箱普遍采用两级行星轮传动，主流机型发电机与齿轮箱通过壳体的刚性联接而无需对中，机组的可靠性强。同时，相对直驱永磁发电机用铜量高、成本高，采用半直驱技术路线的风机，可以

40、降低风机重量和体积，当单机容量达到 15 兆瓦时，半直驱机组与传统机组的重量或相差 100 余吨，便于运输和吊装，可节约成本。 伴随风机大型化，伴随风机大型化，直驱和半直驱型交流永磁同步电机直驱和半直驱型交流永磁同步电机的渗透率有望进一步提升，预计的渗透率有望进一步提升，预计全球全球风电对钕铁硼的需求量风电对钕铁硼的需求量在在 2025 年有望达到年有望达到 3 万万吨吨以上以上。 （三）电梯、空调仍有提升空间，机器人有望成为后期之秀 1、节能电梯改造增加永磁同步曳引机渗透率 电梯是高层建筑最大能耗设备之一，作为电梯驱动部件的曳引机，其能耗占到电梯耗电量的80%以上。据中国电梯协会测算估计，我

41、国平均每部电梯每天耗电量约 40kWh，约占整个建筑能耗的 5%。应用了稀土永磁钕铁硼的电梯曳引机拥有了体积小、损耗低、效率高、运行可靠、低噪音等优点， 安装永磁同步曳引机技术的无机房电梯， 相对于普通的异步电动机而言可节省 25%的电能，已发展成为新型曳引机的主流机型。 未来节能电梯的增量主要来自新增需求、 旧电梯更换与节能改造和 4 层以上建筑必须加装电梯等，其中旧电梯更换在未来几年呈现递增趋势。根据市场监管总局数据，截止 2020 年底，我国电梯保有量 786.55 万台， 电梯事故 25 期， 死亡人数 19 人。 由于我国电梯参照日本标准设定， 报废年限为 15 年。截止 2019

42、底，国内使用年限超过 15 年的电梯已超过 10 万台。自 2000 年开始我国电梯产销量快速增加，未来运行超过 15 年的电梯数量将快速上升。预计 2021-2025 年旧电梯更新需求从 15 万台逐年增加至 30 万台。 我国电梯产量占全球的三分之二， 新兴曳引新兴曳引电梯电梯以及节能电梯的以及节能电梯的替代应用， 对替代应用， 对永磁材料需求永磁材料需求有望有望保持保持稳定增长稳定增长。 图 21：我国现役电梯装机年限结构 图 22：2022-35 年我国梯龄超过 15 年电梯量 单位：万台 资料来源：市场监管总局，华金证券研究所 资料来源：市场监管总局，华金证券研究所 2、变频空调能效

43、标准提升加速变频渗透率 空调能效新标准-GB214552020 自 2021 年年 7 月 1 日实施，这是我国空调能效标准单次提升幅度最大的一次。新能效标准由 3 个等级调整 5 个等级，不同等级能效均有不同程度的提升，其中定速产品的成本大幅增加将不再具有竞争优势， 初步定为分两步淘汰， 2022 年 1 月 1 日完全淘汰。参考历史表现，2013 年变频空调标准颁布实施后，空调的变频占有率提升超过了 6 个百分点，本次空调新标将进一步加速产品的升级迭代，通过变频与定频空调市场结构的调整，根据能效政策，预计 2022 年前后，中国空调市场整体的能效准入门槛提高 30%左右，变频空调市场占有率

44、提高 20%。 压缩机是空调的核心，其转速直接影响空调的使用效率，变频器则可以将电机调节到合适的速度，可以明显降低能耗。随着随着变变频空调能耗标准提高，铁氧体无法满足能耗下降指标要求，钕频空调能耗标准提高，铁氧体无法满足能耗下降指标要求，钕铁硼铁硼变频空调变频空调的市场的市场占有率有望占有率有望进一步进一步提升。提升。 图 23：2011-20 年我国变频空调占比 图 24：2004-21 年我国变频空调产量 单位：台 资料来源：wind，华金证券研究所 资料来源：wind，华金证券研究所 3、机器人有望成为钕铁硼需求的后起之秀 智能机器人主要包括工业机器人，专业服务机器人和个人/家庭机器人，

45、钕铁硼主要用于智能机器人的传感器和驱动电机中。 机器人替代人工生产是未来制造业重要的发展趋势，是实现智能制造的基础，也是未来实现工业自动化、数字化、智能化的保障，工业机器人将为智能制造中智能装备的普及代表。 机器人结合视觉和其他传感系统，具备新技巧，配备了最新导航技术的移动机器人的智慧工厂比传统生产线更加灵活， 机器人凭借高效能实现更高的精度、 降低废品次品， 提升投入产出比，符合低碳需求，新冠疫情影响下供应链的安全问题也会加速机器人的应用。 2021 年我国规模以上企业工业机器人产量为 36.30 万套，同比增长 44.9%。在制造业人力成本不断提高和疫情对供应链的影响大背景下，全球机器换人

46、的趋势方兴未艾。IFR（国际机器人联合会）预计 2021-2024 年全球机器人年均增速为 6%左右，全球产量在 2024 年达到 518 万台。 稀土永磁电机是机器人核心零部件伺服电机的核心材料。 伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，它将电压信号转化为转矩和转速，以驱动控制对象，可精准控制速度和位置精度。驱动电机对功率质量比和扭矩惯量比、起动转矩、惯量和调速范围等性能要求较高，具有较高可靠性和稳定性的高性能钕铁硼永磁材料能够使得核心部件实现体小量轻、快速反应，并具备较强的短时过载能力。一套工业机器人的单个手臂需要配备一个减速器和伺服电机，整体需要配备 4-6 个减速器/伺服电机

47、和 1 套控制系统。伺服电机成本占比约为 20%，其中钕铁硼材料成本占伺服电机成本 15%左右。按照单台工业机器人耗用钕铁硼按照单台工业机器人耗用钕铁硼 25 公斤估算，预计到公斤估算，预计到 2025 年年全球工业机器人耗用钕铁硼全球工业机器人耗用钕铁硼 2.6 万吨左右。万吨左右。 图 25：2009-2024 年全球机器人产量 单位：万台 图 26：2020 年全球机器人装机份额 30%35%40%45%50%55%60%65%2011201220132014201520162017201820192020变频空调新标准2013年10月1日执行空调新标准2020年7月1日执行(1)(1)

48、01122702704706708701,0701,2702014-012014-042014-072014-102015-012015-042015-072015-102016-012016-042016-072016-102017-012017-042017-072017-102018-012018-042018-072018-102019-012019-042019-072019-102020-012020-042020-072020-102021-012021-042021-07变频空调产量YoY 资料来源：IFR，华金证券研究所 资料来源：IFR，华金证券研究所 （四）工业电机能效标

49、准提升打开永磁需求新空间 1、电机应用广泛，是节能的主要领域 2020 年全年中国工业电机产量达 32334.1 万千瓦，电机保有量约 40 亿千瓦，总耗电量约4.8 万亿千瓦时，占全社会总用电量的 64%，约占工业用电的 75%。提升工业电机的能效等级是节能减排的重点措施之一，没有高效的电机系统就无法搭建先进的自动化生产线。美国和欧洲分别从1997年和2011年强制推行高效电机。 我国电机系统运行效率比国外低1020个百分点，工业领域电机能效提升 2%，即相当一个三峡年发电量。我国电机中，风机、泵类、压缩机三类合计占全部电机耗电量的 55%左右，占电机 CO2 排放量 64%，占 SO2 排

50、放的 78%， （NOx）的 78%，电机节能减排意义重大且刻不容缓。从规模上看，中小型电动机耗电量占总发电量的50，其中存量低效异步三相电动机约 15 亿千瓦，是电力生产部门最大的用户。 图 27：电机分类型耗电占比 资料来源：机械工业协会，华金证券研究所 从用电侧角度，电机能耗对碳达峰和碳中和的目标具有决定性影响，国家及各地政府先后出台了一系列政策，推动工业电机行业往绿色、高效节能方向发展。2021 年 10 月 26 日，国务院印发 2030 年碳达峰行动方案 ， 其中重点指出推进重点用能设备节能增效， 以电机、 风机、 泵、 压缩机、变压器、换热器、工业锅炉等设备为重点，全面提升能效标