我国高性能钕铁硼永磁材料发展现状浅析

我国高性能钕铁硼永磁材料发展现状浅析高性能钕铁硼永磁材料定义：根据《中国高新技术产品目录（2006）》第六大类新材料中第895项的规定，以速凝甩带法制成，Hcj（KOe）+（BH）max（MGOe）＞60，用于制做中、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，属于我国重点鼓励和支持发展的新材料和高新技术产品。以下将达到《中国高新技术产品目录（2006）》中规定指标的烧结钕铁硼永磁材料称为高性能钕铁硼永磁材料。高性能钕铁硼永磁材料属于功能性材料，是下游行业生产企业电子组件的关键功能材料。从应用来看，大量高性能钕铁硼永磁材料是通过使用在电机内发挥作用的，而使用永磁材料的电机通常被称为永磁电机。永磁电机又分为铁氧体励磁电机和稀土永磁电机。电机是以磁场为媒介进行机械能和电能相互转换的电磁装置。为在电机内建立进行机电能量转换所必需的气隙磁场，有两种方法：¾在电机绕组内通电流产生，既需要有专门的绕组和相应的装置，需要不断提供能量以维持电流流动，通常称为电励磁电机，如普通的直流电机和同步电机；¾有永磁磁体来产生磁场，既可简化电机结构，又可节约能量，这就是永磁电机。永磁电机的应用极为广发，遍及航空、航天、国防、装备制造、工农业生产和日常生活的各个领域：其容量从大到小，目前已达到兆瓦，应用范围越来越广；其地位越来越重要，从军工到民用，从特殊到普通领域，不仅在微特电机中占优势，而且在电力推进系统中也显示出了强大的生命力。与传统的电励磁电机相比，稀土永磁电机具有结构简单、运行可靠、体积小、质量轻、损耗小、效率高、电机的形状和尺寸灵活多样等显著优点。与应用传统钕铁硼永磁材料生产的稀土永磁电机相比，应用高性能钕铁硼永磁材料的新型稀土永磁电机体积更小、损耗更低，效率显著高于传统稀土永磁电机。稀土永磁电机是一种高效节能产品，平均节电率高达10%以上，应用高性能钕铁硼永磁材料的稀土永磁电机的节电率可高达15%～20%。在风电机、压缩机等需要无极变频调速的场合，永磁变频调速节电率高达30%以上。国际电机节能的先进水平是风机自身运行效率一般在80%以上，系统运行效率在85%左右。而目前我国国产设备的本体设计效率为70%，系统运行效率不到30%，电源浪费十分严重。据国际能源机构（IEA）2006年7月的工作报告，通过改善电动机效率结合变频调速可以节约大约7%的电能，其中大致有1/4～1/3是靠提高电动机效率来获得的。为协调各国能效分级标准，2006年，国际电工委员会（IEC）制定了一项能效标准IEC60034-30。该标准将一般用途电动机效率水平分为IE1、IE2、IE3、IE4四级，其中IE1为标准效率，相当于我国目前生产你的普通系列感应电动机的效率水平；IE2为高效率，比普通电机的效率平均提高2.75%，损耗平均下降20%左右；IE3为超高效率，效率再提高1.5%～2%，损耗平均再降低15%，目前只有美国预计2010年达到IE3能耗水平，强制执行；IE4为超超高效率，损耗预计再下降20%左右。综合来看，应用高性能钕铁硼永磁材料的稀土永磁电动机容易做到高效率，即达到IE2级的效率值。稀土永磁电机正向大功率化（高转速、高转矩）、高功能化和微型化方向发展，不断扩展新的电机品种和应用领域。目前，我国高性能钕铁硼永磁材料的主要下游行业分为两类，传统下游行业，包括VCM电机和个人消费电子类产品；新能源和节能环保行业，包括节能风能发电设备、节能电梯曳引机制造业、节能环保空调（变频空调）、EPS及混合动力汽车。值得注意的是，节能环保空调及混合动力汽车目前对高性能钕铁硼永磁材料的需求主要是通过采购日本生产的高性能钕铁硼永磁材料而满足的，目前暂未选用我国的高性能钕铁硼永磁材料。在未来的几年里，我国节能风能发电设备行业、节能电梯曳引机制造行业、混合动力汽车及EPS制造行业将随着国家对新能源、节能减排工作的重视程度不断提高而迅速发展，对高性能钕铁硼永磁材料的需求将迅速增长;而VCM电机和个人消费电子类产品总体上将继续保持稳定缓慢增长的态势,对高性能钕铁硼永磁材料的需求将保持稳定。而随着我国定频空调能耗标准的制定及国外变频空调的普及，未来几年里我国变频空调占空调总量的比例将大幅提升。同时，受空调压缩机性能和体积的限制，使用高性能钕铁硼永磁材料作为压缩机磁体的比例将越来越大。在未来几年里，节能变频空调及混合动力汽车将逐步选用我国生产的高性能钕铁硼永磁材料作为原材料，需求量将逐步攀升。2014年,我国高性能钕铁硼永磁材料行业下游需求分布如下图。其中，节能风能发电设备制造、节能电梯曳引机制造、节能环保空调、EPS节能环保电机及混合动力汽车的应用将超过2014年我国高性能钕铁硼永磁材料总需求量80%。2006-2014年，我国高性能钕铁硼永磁材料在风力发电、节能电梯、节能环保空调、混合动力汽车、EPS五大应用领域的市场容量情况如下图：由于高性能钕铁硼永磁材料基本成分专利除仍将在美国生效至2014年，除个别企业外，我国大部分高性能钕铁硼永磁材料生产企业仍无法大规模走向国际市场。目前，在国内市场中，随着生产企业技术不断进步，国产高性能钕铁硼永磁材料竞争力逐步增强，2007-2009年，国内高性能钕铁硼永磁材料市场中进口产品供应量分别为1717吨、2041吨、2764吨，所占比例从2007年的43.84%降低至2009年的36.70%，而国产产品供应量一直保持高速增长态势，2007-2009年供应量分别为2198吨、3081吨和4767吨，增长速度非常之快。随着2014年钕铁硼永磁材料基本成分专利在世界重要消费国美国的到期，我国高性能钕铁硼永磁材料企业在国际市场上将拥有明显的竞争优势。相比国际竞争对手，我国高性能钕铁硼永磁材料生产企业在成本和售价方面极具竞争力。据统计，2009年我国高性能钕铁硼永磁材料毛坯平均售价约为17.20万元/吨，成本约为13.12万元/吨，而国际领先企业高性能钕铁硼永磁材料毛坯平均售价达到29.41万元/吨，平均成本成为约为16.47万元/吨。高性能钕铁硼永磁材料生产领域成本主要来自于原材料成本、人工成本及能源消耗成本。与国际技术领先企业相比，我国高性能钕铁硼永磁材料生产企业具有得天独厚的稀土原材料资源优势，人工成本优势亦较为明显；能源消耗主要为电耗，国际技术先进的企业在电耗上具有一定的优势，据统计，国际同行每公斤毛坯的耗电量在8.5-10kwh之间，国内同行约在12kwh左右。随着全球原材料、资源和能源的日益紧张，以风电为标志的新型节能环保新能源及各类节能产品在国内快速发展，推动了高性能钕铁硼永磁材料市场的增长，由于我国有着得天独厚的稀土资源优势和广阔的应用市场，高性能钕铁硼永磁材料在我国节能环保应用领域市场前景可期。2009年，我国累计风电装机容量达到2100万千瓦，其中永磁直驱风电机组增幅明显。据调查，2009年，我国新增永磁直驱风电机组达1600台，2009年我国风力发电行业对高性能钕铁硼永磁材料的需求达到了1800吨。节能电梯是目前我国高性能钕铁硼永磁材料的另一个主要应用市场。2009年，我国电梯的产量将继续保持稳步增长，其中，随着电梯行业技术的不断发展和我国节能减排政策的不断落实，我国节能电梯产量占电梯总产量的比例不断增大。同时，为配合国家有关建筑物节能政策的实施，各地方政府纷纷出台了电梯更换或改造计划，将到期需更换的电梯，通过更换或技术改造替换成节能电梯。综合来看，2009年我国节能电梯需求量达到14.11万台，更换旧电梯量达到2.80万台，2009年我国节能电梯行业对高性能钕铁硼永磁材料的需求达到了1014吨。节能环保空调及汽车两大市场是我国高性能钕铁硼永磁材料行业高度关注的潜在市场领域。节能环保空调即变频空调，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。2009年，我国节能环保空调市场规模达到489万台，对高性能钕铁硼永磁材料的需求达到367吨。而汽车市场对高性能钕铁硼永磁材料的应用主要包括混合动力汽车领域及EPS领域。混合动力汽车受到国家大力扶持，08年以来我国的产业配套政策从“十城千辆”到“燃油税改革”，再到行业振兴规划，力度超出了预期。2009年，我国混合动力汽车产量达到6万辆，对高性能钕铁硼永磁材料需求约为300吨。EPS即汽车电动助力转向系统，目前EPS技术主要由国外厂商垄断，我国已有研制开发汽车EPS的文献报道，但大多处于理论分析和实验室研制阶段。随着近两三年的发展，EPS市场应用已经初具规模。为此，国家出台多项政策鼓励扶持EPS系统的发展。2009年，我国EPS产量达到221万套，对高性能钕铁硼永磁材料需求达到552吨。根据前述分析，2009年，在我国仅风力发电、节能电梯、节能环保空调、混合动力汽车、EPS等目前可以初步预计的应用领域就有约4000吨的市场容量，未来我国高性能钕铁硼永磁材料在下游市场的发展空间非常广阔。随着我国经济的持续快速增长，国家和企业对传统电机产品的更新换代力度逐步加大，高性能钕铁硼永磁材料的供求缺口日趋明显，高性能钕铁硼永磁材料行业正面临着巨大的发展机遇。