电工钢是电力、电器工业不可缺少的重要软磁合金,广泛应用于电力和电讯工业,用于制造发电机、电动机、变压器、互感器等设备,在电力工业、轨道交通、电器工业、新能源汽车等新兴产业中发挥着十分重要的作用。无取向电工钢的使用场景更加主流和多元化,本文主要介绍了无取向电工钢在各个领域的应用现状及前景。
1.驱动现代工业的核心材料-电工钢
电工钢俗称硅钢,按含硅量不同,电工钢分为低硅片(中低牌号)和高硅片(高牌号)两种。
低硅片具有一定的机械强度,主要用于制造电机,俗称电机硅钢片;
高硅片磁性好,但是较脆,主要用于制造变压器铁芯,俗称变压器硅钢片。
按生产工艺不同,电工钢分为热轧和冷轧两种,冷轧电工钢又根据内部晶粒朝向分为取向电工钢和无取向电工钢。取向电工钢的晶粒基本朝一个方向,含硅量较高,主要用于变压器制造。无取向电工钢晶粒分布杂乱无章,含硅量较低,主要用于电机制造。冷轧片厚度均匀,表面质量好,磁性较高,因此,随着工业的发展,热轧片有被冷轧片取代的趋势。
改革开放40年来,通过学习国外先进技术,消化、掌握国外先进专利技术,我国电工钢产业不断发展壮大。40年来,我们开发了一系列具有自主知识产权的产品,完善生产工艺,对设备不断进行改进,经过长期努力,中国电工钢生产技术得到了快速的发展,电工钢产量居世界第一。无取向电工钢应用占比高,主要的应用领域分类包括大型电机、家用电器、中小电机、汽车电机及新能源驱动电机等方面。取向电工钢主要应用在各种类型的变压器、电抗器、互感器等铁芯的制造等等。
2.供给高技术壁垒,工业电机及新能源需求高成长
2.1.新能源用高牌号电工钢龙头集中且高速成长
年,国内电工钢总生产能力万吨,其中,取向电工钢约万吨,与年同比增加2万吨;无取向电工钢约万吨,与年同比持平。中低牌号无取向电工钢约.2万吨,占比79.15%;高牌号无取向电工钢约.7万吨,同比增长35%,占比15.27%;高效(高磁感)无取向电工钢53.59万吨,同比下降7.3%,占比5.58%。可以看出,目前我国无取向硅钢生产仍以中低牌号(近80%)为主,但增速已经趋于平稳。高牌号无取向电工钢产量有较快提升,未来在电工钢供给端占比也将快速提升。
年我国共有18家无取向硅钢生产企业。其中国企8家,民企10家,产能利用率87.64%,中高端产品结构分化明显。从生产工艺上看,国企主要为全流程工艺,而民企(除江苏沙钢外)均是从连续脱碳退火线开始(均无常化酸洗、轧机配置),只具备生产产品中低牌号无取向电工钢能力。国企8家取向硅钢产能万吨,产能利用率98.20%,产能充分释放,明显好于民企。
截至去年,我国无取向硅钢高牌号和高效(高磁感)无取向硅钢产量由宝钢股份、首钢股份、太钢不锈、马钢股份、鞍钢股份、新钢股份(中冶新材)、沙钢股份、广东威恳生产,合计具备高端无取向硅钢生产能力的企业仅8家,行业集中度高。
2.2.高牌号无取向电工钢需求保持高速增长
年我国无取向电工钢表观需求量约万吨,与年同比增长了3.54%,随着“十四五”规划的实施,预测未来五年取向电工钢表观需求量约万吨-万吨,增幅10~25%左右。具体表现在以下几个方面:
(1)我国大电机行业
大电机主要用于发电行业,在我国“碳达峰”“碳中和”大背景下,电源发展动力由传统煤电向清洁能源转变。根据中电联电力行业“十四五”发展规划研究,预期至年,全国发电装机容量28.5亿千瓦,常规水电装机3.7亿千瓦,风电装机4亿千瓦,太阳能发电装机5亿千瓦,生物质发电装机万千瓦,核电装机0.7亿千瓦,气电装机1.5亿千瓦,煤电装机规模力争控制在12.3亿千瓦以内。
年水电、火电、风电、核电等大电机行业用无取向硅钢用量约20~25万吨,主要牌号50W、50W、50W、50W、50W等,目前是东电、上电、哈电及各省市发电设备厂,宝钢、武钢、首钢、太钢等钢厂在供,预测“十四五”期间需求增长约30%,太阳能发电、风电等发展前景看好。
(2)中小电机行业
年市场用量~万吨,主要是节能高效电机使用。版《电动机能效限定值及能效等级》于年5月29日发布,增加8极三相异步电动机能效等级,空调器风扇用电容运转电动机、空调器风扇用无刷直流电动机能效指标要求等。随着电机能效升级和IE3高效电机的推进,未来五年电机行业会发生重大技术变革,高牌号硅钢使用占比有望增加至60%左右。预测“十四五”期间工业领域中小电机用硅钢需求增长预计将达到30%~40%至万吨左右。
(3)家电行业
年家电市场无取向硅钢用量约为~万吨,该行业是刚性需求,随着家电下乡和脱贫的全面实现及农民生活水平的不断提高,乡村巨大的家电需求将拉动电工钢需求增长。
另外,《房间空气调节器能效限定值及能效等级》自年12月31日发布,要求在两年过渡期内逐步实现全部房间空气调节器使用变频压缩机。家电电器变频压缩机全球产量在2.5-3亿台,中国产能产量占90%以上。目前变频空调占全部空调产量生产近70%,在政策驱动下,明年将全部生产变频压缩机,而变频压缩机用无取向硅钢均需使用高牌号产品,因此未来高牌号无取向硅钢的需求会进一步扩大,预计“十四五”期间需求增长20%~30%。
(4)高牌号无取向电工钢是新能源汽车驱动电机的重要原材料
新能源汽车的高速发展将为高牌号无取向电工钢提供十分快速的需求增量。年,我国新能源汽车驱动电机使用电工钢约为15万吨。在国家强有力的政策支持下,“十四五”期间,随着新能源汽车的快速增长,预计“十四五”末,新能源汽车用高端无取向硅钢需求量将达到80-万吨左右,五年年复合增速约为40%左右。
无取向电工钢作为电机定转子铁芯的核心材料,其磁性能及力学性能又影响着驱动电机服役效果。随着新能源汽车生产企业对于车辆动力性能及稳定性要求逐步提升,对于电机核心材料的无取向硅钢的规格要求非常高。另一方面,车企对于原材料认证周期一般在4-5年,进入市场壁垒较高。目前新能源汽车用无取向硅钢(一般为高牌号无取向硅钢中的最高规格或是高效级别无取向硅钢)主要供应商仅有宝钢(全车系认证完成)、首钢(全车系认证完成)、太钢。
年,我国新能源汽车产量万辆,全球新能源汽车产量万辆。根据中汽协预测,到年我国新能源汽车产量将达到万辆,全球总产量将达到0万辆。
我国新能源汽车用无取向硅钢未来将长期受益于全球市场的快速发展。
年新能源汽车使用高端无取向硅钢的15万吨中,纯电动乘用车销量约万辆,每辆车平均使用60KG高端无取向硅钢,纯电动乘用车使用量约6万吨。插电式混合动力乘用车销量约24.7万辆,每辆车平均使用KG高端无取向电工钢,插电式混合动力乘用车使用量约为2.47万吨。纯电动商用车车销量11.5万辆,每辆车平均使用KG高端无取向硅钢,纯电动商用车使用量约为2.89万吨。插电式混合动力商用车销量0.4万辆,每辆车平均使用KG高端无取向电工钢,插电式混合动力商用车使用量约为0.13万吨。
我国对外出口新能源汽车电机带动的间接出口及新能源用无取向硅钢的直接出口约3.52万吨。出口部分未来有望随着全球新能源汽车增长逐步放大。未来若按照每辆新能源汽车使用高端无取向硅钢量在60-KG左右计算,叠加未来出口增加,预计年我国新能源汽车用无取向硅钢为80-万吨左右。
(5)其他新兴行业:主要包括无人机、机器人、智能家俱、智能家电等,对高牌号、薄规格电工钢的需求,将是新的增长点。
2.3.两碳双控有望带动电工钢天量需求空间
年工业和信息化部印发了《钢铁工业调整升级规划(—年)的通知》。在第四部分“重点任务”中,明确指出“高效率、低损耗及特殊用途硅钢”为关键品种重大工程。年国家发展和改革委员会印发了《增强制造业核心竞争力三年行动计划(-年)》。文件中,明确规定变压器使用厚度薄,磁感应强度大的高端电工钢。年国家发展和改革委员会颁布了第29号令《产业结构调整指导目录(年本)》。文件中,国家鼓励类第8部分钢铁,第4节中明确规定“低铁损高磁感取向电工钢”为国家鼓励类重点产品。年国务院办公厅关于印发新能源汽车产业发展规划(—年)的通知。文件提出,到年纯电动乘用车新车平均电耗降至12.0千瓦时/百公里,新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的20%左右。年,在家电、电机、新能源汽车和变压器等领域,国家各部委下发能效升级的相关政策或规划,进一步促进高端高牌号电工钢需求快速增长。
由于电动机及电器产品的能效高低很大程度上取决于电工钢电磁性能的优劣。加之我国在“碳达峰”“碳中和”大背景下,对于节能减排的要求日益提高,国家对变压器、电机、家用电器的能效升级提出了严格的要求,因此未来下游制造业对于能效标准的提升也将增加高牌号无取向硅钢的需求量,而低端产品市场将逐步被蚕食。
3.严重低估的新能源及工业动力核心原材料-高端电工钢
3.1.与稀土永磁一样重要的驱动电机核心材料
驱动电机是新能源汽车的三大核心部件之一,目前主流的方案是稀土永磁同步电机,部分异步电机也在逐步向永磁同步电机转换,永磁同步电机具有高效率、高转矩密度、尺寸小、重量轻等优点。而核心材料上除永磁体外电工钢也是不可或缺的。稀土永磁体是市场最