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稀土永磁钕铁硼:磁电应用舍我其谁

 

一、稀土永磁钕铁硼的应用优势

(一)电能转化动能优选永磁同步电机

永磁同步电机效率致胜,新兴领域占据主流。永磁电机与感应电机相比在转换效率上优势明显。在高负载下(1万-1.5万r/min),永磁同步电机效率高达90%-95%,而感应电机的效率为85%-92%之间,低负载下(小于7500r/min)效率更是会快速下降至70%以下;同时其兼具高控制精度,高转矩密度,良好的转矩平稳性,低噪音等优势。

除永磁同步电机和感应电机外,目前开关磁阻电机已作为第三种重要的电机技术被行业所关注,此种电机对稀土材料的依赖很低,对线圈的设计也较为简单,同时有非常好的高速性能,是当前国外、特别是日本等缺少稀土资源的国家,电机技术的研究热点。但是由于此类电机技术尚不成熟,控制系统复杂,而且目前其仅能在转速大于1.5万r/min的高速状态下稳定运行(在低速运转时扭矩跳幅明显),所以离成熟运用还有较长时间,目前在实际的应用中比例非常小。

此外,永磁同步电机由于体积小、质量轻,其在单位功率密度上更是具备绝对优势(1.6kw/kg),较异步感应电机和开关磁阻电机高60%左右,因此在以电动车、机器人为代表的电能转化动能的新兴应用中,永磁同步电机凭借其较高的转化效率和优异的综合性能已成为主流产品,市场占有率在90%以上。

Tesla热销难撼永磁同步电机地位。Tesla作为2013年最热销的电动车,因其选用感应电机从而导致市场对永磁电机技术路线产生疑虑。我们认为市场大可不必为此担心:首先,我们认为Tesla电机研发负责人是研究感应电机出身是导致其弃用永磁电机的主要原因;其次,Tesla虽然在13年销量猛增6倍(2.23万辆),但仅占全球纯电动车(PHEV和EV)市场份额的9.97%,其余品牌的绝大多数车型均选用永磁同步电机;最后,尽管Tesla自2013年以来受到各界广泛赞誉和追捧,但至今尚未出现车企电机技术路径转换的案例。因此, 我们认为Tesla热潮并不会改变全球新能源电动车驱动电机技术路径分布格局,未来永磁同步电机仍将是全球新能源电动车的主导产品。

(二)钕铁硼是永磁同步电机的核心材料

钕铁硼是永磁同步电机的最佳选择。永磁材料按磁性能的高低,大致可分为2类。1)传统永磁材料,如铝镍钴、铁氧体,磁性能较低,价格低;2)稀土永磁新材料,如钐系磁体(如SmCo)及钕系磁体(钕铁硼),磁性能较高,价格贵。稀土永磁迄今为止已经有三代产品获得大规模应用。第一代和第二代为RE-Co永磁,即Co基永磁,由于Sm储量稀少,Co和Ni又属于贵重的战略性金属,因此前两代稀土永磁并未得到广泛应用,仅用于高端军用市场。

与前两代稀土永磁材料不同,钕铁硼永磁材料是铁基稀土永磁,不使用昂贵稀缺的钴(Co)元素,而且钕元素在稀土中的含量也比钐(Sm)丰富5-10倍,因而原料丰富,价格相对低廉。更重要的是,钕铁硼以较高的磁能积、远高于铁氧体等传统永磁体的剩磁和内禀矫顽力,成为新一代高性能永磁新材料的主流,在下游应用中已成为永磁同步电机磁钢材料的最佳选择。

钕铁硼下游应用万变不离电机。钕铁硼下游应用领域广泛,终端消费主要在风电、汽车、电动车、VCM、MRI、变频空调、磁选设备、消费电子等领域;但除磁选设备外,在其他领域中钕铁硼都是用作永磁同步电机的磁钢材料,因此电机领域在钕铁硼总消费量中占比近8成。

二、中国钕铁硼的发展现状

(一)整体成长性良好,中国具备成本优势

整体成长性良好,中国产量10年10倍。钕铁硼凭借其优良的性能,自问世以来其消费量快速增长。2002年至2012年的10年间,全球钕铁硼总产量增长近5倍达到10.8万吨,同期中国凭借稀土资源优势,10年间产量增长10倍,产量占比近9成。

中国钕铁硼产业具备稀土优势。中国自1990年大规模开发稀土以来,凭借资源及成本优势,迅速扩张。自2003年开始,海外稀土矿山纷纷停产,中国稀土供给一家独大,直到2011年稀土价格暴涨后,海外稀土矿山才重新开发,但在可预见的未来中国仍将在全球稀土市场占据优势地位。

稀土供给带来原材料成本优势。我国长期以来占据稀土产量的9成以上,同时由于我国对稀土产品出口实施配额管理,并征收出口关税(轻15%,重25%)造成了国内外稀土市场价格的明显差异。

稀土WTO诉讼后,未来即使稀土出口关税取消,但受海关最低出口指导价等因素影响,海外稀土价格明显高于国内,其中海外稀土矿稀缺的中重稀土元素氧化镝溢价率将明显高于氧化钕。由于稀土原材料在钕铁硼产品中成本占比超过90%,因此我国钕铁硼产品将长期保持成本优势。

(二)钕铁硼产业向中国转移,高端占比仍待提升

全球钕铁硼产业向中国转移。国外厂家由于成本不断增加且磁体价格逐年下降,迫使国外厂家走高端产品路线提高产品的利润率,并且向中国转移产能降低成本,利用我国中低级稀土产品来满足其高附加值的下游深加工产品和应用产品需求。在20世纪末,中国和日本的年平均增长率分别为25.2%和26.2%,而美国和欧洲的产量增长为10%。而到2000年之后,美国和欧洲产量持续下滑,磁材企业由于成本过高,纷纷进行了产业调整,例如:摩根大通和麦格昆磁在21世纪初关闭了本国的企业,将产能转移到上海。而在其他国家的磁材企业选择与中国合作或者在中国建立加工基地的形势来,缓解成本过高对利润的冲击。

我国高性能钕铁硼占比有待提升。2012年全球高性能钕铁硼产量近4万吨,10年增长超5倍,在钕铁硼总产量中占比约35%,其中中国高性能钕铁硼产量占比约为50%(2万吨),明显小于在钕铁硼总量的占比(约90%),未来我国高性能钕铁硼产量占比有待提升。

(三)专利限定高端市场,中国企业占据半壁江山

高端市场受限专利,中国企业占据半壁江山。日立金属在全球范围内拥有钕铁硼生产、销售专利,拥有专利授权的企业才可以在专利保护区范围内生产、销售钕铁硼产品。虽然中国市场不在专利范围内,但高端钕铁硼消费市场主要在海外,因此出口专利限制为海外市场(高端市场)制造了较高的进入门槛。2013年之前,全球高端市场由中科三环、宁波韵升、安泰科技、北京京磁及清华银纳5家国内企业,日立金属、信越化学、TDK3家日企和德国真空熔炼等8家公司共同分享,它们拥有产能

4.2万吨、产量约4万吨。2013年前,全球高端钕铁硼供给格局相对稳定,市场份额与产能占比相匹配,中国企业占据了其中半壁江山(产能和产量占比均约50%)。

专利企业添新军,高端市场将再平衡。2013年5月,正海磁材(行情,问诊)、宁波金鸡和安徽大地熊新获得日立金属的专利授权,表明3家企业正式加入全球高端钕铁硼市场竞争,因此我们认为这将导致供给端的再平衡。预计到2016年,中国企业高端产能占比将由目前的50%增加至64%(考虑中科三环正海磁材的扩产),届时国内企业市场份额有望随产能占比增加,分享全球高端市场增量。

三、传统需求稳中有升

(一)风电需求加速复苏

全球风电装机总量整体增速放缓。2005年-2009年期间,全球风电在中国新装机容量连续翻倍的超速增长带动下,保持了年增速30%以上的快速增长。2010年,中国新装机容量增速跌至37%,就此结束连续5年高速增长,受此影响,全球风电累计装机容量增速从2010年的22%下降10个百分点至2013年的12%。2013年全球累计装机容量已达到318.14GW,即使未来新增装机容量达到或超过12年峰值(44.65GW),全球累计装机容量增速也将放缓至10%左右水平。

13年中国新装机容量率先触底回升,14年有望加速复苏。根据CWEA统计,2013年中国风电新装机容量16.1GW,同比增长24.22%;2014年我国风电装机目标定为18GW,较13年同比增长11.18%。此外,根据GWEA预测,2014年全球风电新装机容量将超过40GW,较13年同比增长14%;受益中国风电复苏,到2015年,全球新增装机容量将达到45GW并超越12年峰值,而到2016年则有望达到创纪录的50GW。

双馈直驱各有所长。目前风电电机主要有异步发电机与同步发电机两种技术路线,其中异步发电电机又分为鼠笼型和绕线型转子双馈型,同步发电电机分为电励磁式和永磁式。目前双馈式发电电机是风电电机主流,约占80%的市场。双馈式风力发电机组的特点是采用了多级齿轮箱驱动有刷双馈式异步发电机,它的发电机的转速高,转矩小,重量轻,体积小,变流器容量小,但齿轮箱的运行维护成本高且存在机械运行损耗;而直驱式风力发电机组在传动链中省掉了齿轮箱,将风轮与低速同步发电机直接连接,然后通过变流器全变流上网,降低了机械故障的概率和定期维护的成本,同时提高了风电转换效率和运行可靠性,但是电机体积大、价格高。

中国风场优选直驱,永磁占比稳步提升。我国低风速的三类风区的风能资源占全部风能资源50%左右,低风速区域更适合使用永磁直驱风电机组。根据CWEA统计,2013年中国风电新装机市场中,金风和湘电合计占比增加3.4个百分点至29.8%,直驱永磁装机占比进一步提高。受中国市场影响,预计到2016年,全球风电新增装机量中直驱永磁占比将逐步提升至20%以上。

风电领域对钕铁硼需求将超万吨。根据GWEA预测,到2016年全球新增装机容量为50GW,其中直驱永磁装机量约为10500GW(占比21%)。以每1.5MW新装机容量消耗1吨钕铁硼计算,届时,全球风电市场对钕铁硼的需求量将超过7000吨。

(二)VCM需求缓慢下降

VCM是HDD硬盘核心部件,HDD市场空间遭受冲击。VCM在硬盘驱动器(HDD)中大多作为磁盘头提供运动,是HDD中重要的核心组成部件。目前电脑硬盘主要分为机械硬盘(HDD)和固态硬盘(SSD)两大类。HDD硬盘性能每代升级都会有不小的性能提升,但由于其机械原理的特性相比其它电子硬件产品,其更新速度还是明显慢于摩尔定律。在HDD硬盘遇到性能提升瓶颈后,人们开始应用闪存的固态硬盘SSD,相比于HDD,SSD具有运行速度快、温度低、无噪音、防震等优越性。同时其价格仍较为昂贵,容量较低,一旦硬件损坏,数据较难恢复等其劣势也较为明显,但IDC认为SSD已经进入存储市场的主流行列,HDD市场空间因此受到冲击。

SDD市场空间迅速增长,VCM对钕铁硼需求缓慢下降。虽然目前在大容量存储市场上,SSD的大规模应用还是受到其较贵价格的制约,但是随着生产规模的扩大,未来其成本将不断下降。12年和13年,全球SSD出货量分别为3110万块和5660万块,同比分别增长107%和82%,而同期HDD的市场空间被挤压,全球出货量同比分别下降23%和7%,因此我们认为未来HDD硬盘出货量将以每年2%-3%的速度递减,每块HDD硬盘中约需要钕铁硼5克,受此影响,预计到2016年,全球VCM对高性能钕铁硼需求将缓慢减少至2000吨左右,较13年下降约10%。

(三)变频空调需求有望迅速重启

我国变频空调普及是趋势,发展速度较快。空调分为定频空调和变频空调。变频空调是通过改变输入电压的频率来控制电机的转速,而电机转速的变化会引起输气量变化,制冷剂的循环流量也随之变化,从而使空调器的制冷量或供热量发生变化,达到调节环境温度的目的。目前在日本和欧美等国,98%左右的空调均为变频空调,但我国目前应用较少。

与变频空调相比,变频空调有控温精确、制冷制热速度快、节能、噪音小、寿命长、舒适等诸多优点,是空调发展的必然方向。

节能变频空调对稀土价格敏感度高,铁氧体乘虚而入。一台变频空调出厂价约在3000元左右,空调龙头格力、美的空调业务的毛利率在15%左右,平均单台空调的成本约在2550元左右,以一台变频空调需250钕铁硼磁体测算,平均一台变频空调钕铁硼磁材原料价格约占售价的5%,总成本的5.9%。由于变频空调厂商面对终端消费者,议价能力弱,难以通过提价转嫁原料成本。因此在2011年稀土价格的大幅上涨时,变频空调大面积重回采用铁氧体技术,钕铁硼渗透率迅速下降。

变频空调需求有望迅速重启。我国变频空调能效新标准《转速可控型房间空气调节器能效限定值及能源效率等级》已于2013年10月1日正式实施,该标准在能效等级、限定值、评价指标等方面都做了改变,修改之后的变频空调能效限定值从现行的3.0提升至3.9,市场准入门槛也由5级提升至3级,这将导致部分采用铁氧体的机型被淘汰。此外,稀土价格已回落至2010年初水平,未来即使出现上涨,重演2011年的非理性行情的概率也极低,因此自2013年起,国内空调企业开始扩大钕铁硼的变频空调产品产量,其渗透率有望逐步提升。

(四)节能电梯领域需求增速稳定

建筑节能是必然趋势,永磁交流同步(PM)无齿轮系统优势明显。建筑能耗占我国社会总能耗的1/3,在我国约有90%的建筑属于高能耗建筑,其中空调系统、照明系统、电梯系统合计占建筑能耗的80%。通过使用节能变频空调、LED照明产品、节能电梯是减少建筑能耗的主要途径之一,因此从长期看,应用节能效果更佳的节能电梯(节电率可达20%-50%)是必然趋势。

目前,电梯曳引机主要包括永磁同步曳引机与传统异步曳引机,永磁同步曳引机主要有铁氧体永磁技术和钕铁硼永磁技术,相比钕铁硼永磁技术,铁氧体永磁电机体积更大, 占用电梯机房空间也大,而电梯下游商业客户对电梯价格敏感度不高,且省电效果更佳明显,因此采用钕铁硼作为永磁材料的节能电梯渗透率将逐年增长。

以每台节能电梯约需使用6kg高性能钕铁硼永磁材料计算,预计到2016年,我国节能电梯行业需使用钕铁硼约3000吨。

(五)传统需求稳中有升,新兴应用值得期待

传统需求稳中有升。高端钕铁硼传统需求因2011年稀土价格暴涨而遭受冲击,在12年消费量出现下滑(-10%),但13年已重回正增长。从下游应用领域的角度看,除硬盘VCM需求成趋势性小幅下滑外,其他领域需求均成稳定增长态势,其中风电和变频空调的需求复苏需要特别关注,整体上高性能钕铁硼传统需求将成平稳增长态势。

新兴应用值得期待。高性能钕铁硼永磁作为电能转化为动能的最佳基础材料,新兴应用领域层出不穷:汽车电子化、机器人(行情,问诊)、智能家居、核磁共振仪、磁悬浮列车等应用领域具备较大发展潜力,其中汽车电子化和机器人是新兴应用中最值得期待的两个领域。

四、汽车电子化:需求将全面爆发

电子化是汽车产业发展趋势。汽车电子化被认为是汽车技术发展进程中的一次革命,汽车电子化的程度被看作是衡量现代汽车水平的重要标志。随着电子技术的快速发展,传统汽车产业正在向电子化、智能化、网络化、多媒体的方向快速发展。汽车已不再仅仅是一个代步工具,它已同时具有了交通、娱乐、办公和通讯的多种功能。

汽车电子化是强化电机在汽车驱动系统重要性的过程。根据相关研究,汽车运行过程中有70%-80%的能量消耗在发动机和高速系统,汽车电机在动能转化的过程中相比内燃机有更高的效率,若用汽车电机代替传统内燃机发动机将使能耗将大幅降低;同时电机的使用还可减少内燃机在高速运行时带来了的能源浪费和环境污染。因此,汽车动力电子化的实质是增加电机在汽车动力系统中的应用。

高性能永磁体是汽车电子化核心材料。目前汽车电子化进程已经逐步由“设备电子化”发展为“动力电子化”(新能源汽车)。不论传统汽车的设备电子化还是新能源汽车的动力电子化,都需要通过电磁效应将电能转化为动能,高性能永磁体是实现电能与动能相互转化的核心材料。

(一)汽车微电机:小零件派上大用途

微电机市场平稳发展。汽车微电机属于重要的电子零部件,主要应用于汽车的发动机、底盘、车身三大部位及附件中,根据汽车行业估算,每辆经济型汽车需配备20台以上小电机、高级轿车至少需60台以上小电机,豪华型轿车需近百台小电机。传统动力汽车微特电机钕铁硼磁体的电机效率比普通电机高8-50%、电耗降低10%以上、重量减少50%以上。我们假设中高档汽车产量占比为全球汽车总产量的10%,以每辆车用电机60台,每台电机使用7克钕铁硼计算,到2016年全球中高档车对钕铁硼消费量将超过3700吨。未来随着汽车向小型化、轻量化、高性能化、低耗油和非汽油化节能环保方向发展,小型化和轻量化成为首要技术开发项目,其中电机部分采用新材料来提高功能和减小尺寸,将会加快汽车微电机用钕铁硼磁体的发展。

(二)EPS:小试牛刀,快速增长

EPS系统渗透率快速提高。汽车转向系统是用来改变或保持汽车行驶方向的专用系统。电动助力转向系统(EPS)与传统的液压助力转向(HPS)相比在:操纵性、稳定性、驾驶员的路感、系统反应速度、环境污染、重量、空气动力学性能、油耗、传动效率等方面优势明显。

自2012年起全球EPS市场需求逐步放量,预计到2016年全球汽车产量约8900万辆,假设届时EPS系统渗透率提高至45%,则全球EPS销量将超过4000万套,以每套EPS系统用钕铁硼0.25Kg计算,对高性能烧结钕铁硼的需求近1万吨。

(三)智能启停:崭露头角的新兴市场

智能起停系统需求有望快速增长。汽车智能起停系统是一套控制发动机启动和停止的系统。通过在传统发动机上植入具有高速起停功能的加强电机,使汽车在满足高速停车条件时,发动机完全熄灭不工作。当整车再需要启动前进时,高速起停电机系统迅速响应驾驶员启动命令,快速启动发动机,瞬时衔接,从而大大减少油耗和废气排放。通过此项技术在一般路况条件下可以节约5%的燃油,而在城市拥堵路段中可以节约8%-15%的燃油。智能起停系统的电机并不参与驱动,因此智能起停实质上是一种发动机的节能技术(对汽车高速停车优化),并不属于汽车电驱动系统范畴;但该系统对传统车动力系统改造很小、成本低,很适宜于批量生产。智能起停系统率先应用于奔驰、宝马、奥迪等高档轿车,但随着技术的推广目前国内长安、吉利、华晨、长城、上汽、奇瑞等厂家纷纷推出了标配智能启停系统的车型。

根据公开资料估算,每套智能启停系统用钕铁硼约0.5Kg,是ESP系统单位用量的2倍,我们预计智能起停系统将向中低端轿车的快速普及,到2016年其在传统汽车中的渗透率将提升至10%,对高端钕铁硼的需求量将超过4000吨。

(四)电动车:必将是主角

钕铁硼是汽车动力电子化的基础材料。汽车动力电子化的产品是电动车。新能源电动车主要分为混合动力车(HEV)与纯电动车(EV)两类,混合动力车又可分为普通HEV和PHEV(插电式混合动力车),根据驱动原理不同,人们通常将PHEV与EV归类为新能源电动车,而混合动力汽车多特指HEV。目前HEV多采用镍氢动力电池,而PHEV电池主要采用锂离子电池,汽车动力电子化的进程是由普通HEV混合动力开始,随着电池技术的进步逐步向PHEV(插电式混合动力车)和EV(纯电动车)方向发展,但不论是那种技术路线都离不开高性能钕铁硼材料的支撑。

混合动力汽车带动高端钕铁硼需求快速增长。全球HEV混合动力汽车自12年以来销量快速增长。据日本汽车产业调查公司FOURIN公布的统计数据显示,2012年全球共售出混合动力车162万辆,较2011年大幅增长76.1%,其中日本品牌占整体销量的90%。2013年日本丰田全球混合动力汽车销量为127.94万辆,据此估算13年全球HEV销量约为172万辆。我们预计到2016年全球HEV销量将近400万辆,以每辆HEV用钕铁硼1.5kg计算,对高性能烧结钕铁硼的需求近6000吨。

永磁电机占据新能源电动车绝对主流。2013年全球新能源汽车(PHEV、EV)销量约22万辆,其中日产Leaf以21.16%的市占率领跑,雪弗兰Volt位居次席(11.07%),TeslaModelS市场份额排名第三(9.97%),目前在全球主流新能源电动车车型中,除TeslaModelS外,其余均采用钕铁硼永磁同步电机。

14年新能源电动车百花齐放。2014年,Tesla热卖车型ModelS正式在华销售,大幅提升了新能源电动车产业在中国的关注度,其“公平、低价”的销售策略亦刺激了高端消费者对电动车需求;同时宝马i系、奔驰、大众等传统知名车企都将在14年推出纯电动车型。在中央和地方政府大力扶持下(购车补贴、牌照等政策),国产电动车在4月北京车展集中亮相:比亚迪(行情,问诊)、一汽、长安、上汽等国内一线车企纷纷推出量产新能源电动车型,其中比亚迪与奔驰合作的“腾势”电动车以25.7万元(补贴后)的亲民价格,有望以较高的性价比打开私人乘用电动车市场,我们认为2014年有望成为国内新能源电动车市场爆发元年。

新能源电动车促高性能钕铁硼需求二次爆发。一辆新能源电动汽车(PHEV、EV)需要消耗5-40kg的高性能钕铁硼,高于混合动力汽车(HEV)对钕铁硼的单耗,若全球新能源电动汽车市场需求爆发,则高性能钕铁硼市场需求亦将出现爆发式增长。我们预测到2016年全球除Tesla外的新能源电动车(PHEV、EV)销量将超过60万辆,对高性能钕铁硼需求量超3000吨,较2013年增长2倍。

动力电子化产值高。在目前稀土价格下(氧化镨钕32万元,氧化镝178万元),普通钕铁硼产品售价仅为17万元/吨(以N35为例),以此匡算全球钕铁硼产值约为170亿元,假设其中高端产品产值占比为60%,则目前全球高端钕铁硼产值约为102亿元。新能源电动车驱动电机用磁材价格为40万元/吨,以2016年电动车驱动磁体需求9000吨计算(HEV+PHEV+EV),产值约为36亿元,因此,仅驱动电机用磁体一项,就能为全球高端钕铁硼产值带来约35%的增长空间,若考虑其他配件对磁材的需求(如ESP、微电机等),汽车动力电子化将为钕铁硼产值带来更大增量。

电子化将使汽车成为移动互联网终端,对钕铁硼需求3年增一倍。我们认为随着未来移动互联网技术的不断发展,在云存储等移动互联技术和移动物联网设备的支持下,汽车的电子化进程将不断深化,未来的汽车将具备交通、娱乐、办公、通讯和支付等多种功能,最终或将发展成为一个较大型的个人移动互联网终端。我们认为随着汽车电子化进程的不断加深,对高性能钕铁硼需求将保持快速增长;预计到2016年车用永磁四大领域(微电机、EPS、智能启停、电动车)对高性能钕铁硼需求量将超过2.4万吨。

五、机器人:舍我其谁

驱动电机是机器人核心部件,永磁同步伺服电机是主流。伺服电机、减速机、控制器和传感器是机器人的控制系统和自动化产品的核心部件,机器人的关节活动是靠驱动电机来实现。对机器人关节驱动的电动机,要求有最大功率质量比和扭矩惯量比、高起动转矩、低惯量和较宽广且平滑的调速范围。特别是像机器人末端执行器(手爪)应采用体积、质量尽可能小的电动机,尤其是要求快速响应时,驱动电机必须具有较高的可靠性和稳定性,并且具有较大的短时过载能力。这是驱动电机在工业机器人中应用的先决条件。目前机器人用电机主要分为同步交流伺服电机、直流伺服电机、步进式电机,其中同步交流伺服电机在工业机器人领域是主流产品,市场占比为65%且全部使用稀土永磁,其它两种电机也都有使用稀土永磁的产品类型(例如;大、小惯量永磁直流伺服电动机等)。由此可见,目前稀土永磁同步伺服电机是机器人市场主流产品,而钕铁硼则是永磁同步电机的基础材料。

(一)工业机器人:中国需求提供增量

人工成本快速上涨,机器人代人势在必行。2000年以来,随着80、90后逐步成为制造业主要劳动力,他们不再愿意大量从事单调重复环境差的工作。长三角、珠三角等地低端产业用工荒明显。用工荒频现导致我国制造业劳动力成本迅速上升,自2005以来北京、上海、浙江、广东、江苏等发达地区最低工资保持年均10%左右的复合增长。人工成本的快速上升,催生了中国对工业机器人的需求增长。

工业机器人成本逐步下降,汽车市场有望率先爆发。目前工业机器人的成本逐年递减4%,而我国劳动力成本逐年递增7%以上,这将进一步推动工业机器人需求。以汽车行业常用的165kg焊接机器人为例,回收周期将由2010年5.3年下降到2016年1.8年。汽车领域在全球工业机器人的应用中占比61%,因此未来国内汽车领域机器人需求有望率先爆发。我们预计在单台机器人成本=单个劳动力成本时,机器人需求将出现爆发式增长。

外资品牌占据主流,中国市场潜力巨大。据IFR统计,2012年中国工业机器人销量22987台,其中本土品牌机器人销量市占率仅为4%,合资及国外品牌占到了96%,其中FANUC、安川、KUKA、ABB四大品牌市占率超过50%。目前我工业机器人使用密度仍然远远低于全球平均水平,离日本、韩国、德国等更是有很大差距。韩国是全球工业机器人使用密度最高的国家,每一万名工人中拥有机器人数量395台、日本339台、德国274台、中国仅为23台,不及国际平均水平58台的一半。2012年国内制造业从业人员4262万人,以国际平均水平58台计算,需要工业机器人24.7万台,若要达到工信部提出的人均100台的目标,保有量将达到42.6万台,是目前的4倍,未来我国工业机器人市场还有很大的增长空间。

一台165kg焊接机器人约需要钕铁硼25kg。目前一台165kg焊接机器人售价约为16.86万元(国外)至29.9万元(国内),其中伺服电机成本占比约为15%,即2.54(国外)万至4.28万元(国内)之间。根据公开资料,在永磁同步伺服电机中钕铁硼材料成本约为20%,以此计算,钕铁硼材料成本约为5095元(国外)至8563元(国内),目前钕铁硼N35SH(机器人对工作温度要求较高)售价约为220元/公斤,据此测算,约需消耗钕铁硼23公斤(国外)至39公斤(国内)。考虑到国内机器人采用的进口伺服电机成本中包含较高毛利,

因此我们认为制造一台165kg焊接机器人需要消耗25公斤高性能钕铁硼。

中国因素拉动工业机器人消费,钕铁硼需求快速增长。根据IFR预测,2012年-2016年期间,全球工业机器人市场年均复合增速约为4%,但同期中国市场对工业机器人的年均复合增速将超过15%。在中国市场的拉动下,到2016年全球工业机器人销量将达到19.19万台,我们以每台机器人用25公斤钕铁硼做保守估计,届时全球工业机器人领域对高性能钕铁硼磁材的需求为4798吨。

(二)服务机器人:产业化扩展应用空间

服务机器人具备人工智能。工业机器人只能按照固定的程序工作,不管外界条件有何变化机器人都不能对程序作相应的调整。如果要改变机器人所做的工作,必须由人对程序做相应的修改,这类机器人不具有智能。近年来随着人工智能技术快速发展,使得机器人开始能够胜任通常需要人类思考才能完成的复杂工作,智服务机器人逐步开始产业化应用。

智能服务机器人包括专用服务机器人和家用服务机器人。其中专用服务机器人是在特殊环境下作业的机器人,如反恐防暴机器人、军用机器人、救援机器人等;家用服务机器人主要是服务人的机器人,如助老助残机器人、康复机器人、清洁机器人、医疗机器人、教育娱乐机器人等。

专业服务机器人应用广泛,12-15年期间消费钕铁硼近万吨。据IFR统计,2011年全球专业服务机器人销量达16408台,同比增长9%,销售额达36亿美元,同比增长6%。2011年全球专业服务机器人市场份额的90%由国防应用机器人、场地机器人、物流系统和医疗机器人4类占据。据IFR预测,2012-2015年专业服务机器人销量预计约达93800台,其中国防应用机器人销量将达28000台,其次是挤奶机器人,达25800台。我们假设平均每台专业服务机器人平均用钕铁硼100公斤,则2012-2015年期间,专业服务机器人领域对钕铁硼需求总量为9380吨,年均消费量为2345吨。

家用服务机器人市场潜力巨大,钕铁硼需求空间可观。家用服务机器人与专业服务机器人相比单价很低,因此家用服务机器人主要供应于大规模民用市场。家用服务机器人的特点是市场潜力巨大,但客户要求性价比。2011年家用服务机器人销量250万台,同比增长15%,销售额6.36亿美元,同比增长19%。目前家用服务机器人主要包括:家政服务机器人、娱乐机器人、助残机器人、个人交通机器人和家庭安全与监视机器人。其中,家政服务机器人和娱乐机器人占据95%以上的市场份额。跟据IFR预测,2012-2015年家用服务机器人领域,家政服务机器人销量将达1100万台,娱乐机器人销量预计为470万台,助残机器人销量将达4600台,以此估算总需求约1619万台,假设每台家用服务机器人平均用钕铁硼0.5公斤,则2012-2015年期间,家用服务机器人领域对钕铁硼需求总量为8095吨,年均消费量为2024吨。

综上所述根据我们测算,随着全球机器人产业的发展,到2016年工业机器人、专业服务机器人、家用服务机器人三大领域对钕铁硼的需求量将超过9000吨。



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