有色金属/金属新材料行业深度：新能源拉动稀土永磁需求，机器人打开远期需求天花板

稀土永磁性能优异，需求有望快速增长，到20-25年复合增速24.96%。钕铁硼性能非常优秀，最大磁能积仅31- 462Kj/m ，制成器件更好更轻薄，其中的钕铁硼永磁材料是世界上市场空间最大、发展速度最快的永磁材料。钕铁硼磁钢主要用于风电、新能源汽车、变频空调、工业电机等领域，根据我们测算预计到25年全球共计高端钕铁硼需求量19.80万吨，2020-2025年复合增速24.96%，需求增长前景广阔。 稀土永磁商业模式：上游供给端受指标影响相对刚性，下游销售端快速调价覆盖成本风险。磁材上游稀土为国家战略资源，开采指标每年由工信部下达，工信部会按照市场需求调整每年的稀土供应指标，我们认为稀土供应指标设立的主要目标是保障稀土市场既不短缺也不过剩，由于需求旺盛，供给刚性，稀土价格超跌可能性较小。同时下游销售端按照定期调价的成本加成法，有分季度、月度调价，能够快速将上游磁材价格的压力传导到下游，因此稀土价格高涨有利于稀土公司业绩增长。 人形机器人带来钕铁硼磁材新应用，预测远期需求可达2000万吨。马斯克预测人形机器人需求将达100亿台，远超汽车，如果机器人与人的比例为2:1，需求将达到200亿台。据麦肯锡报告，到2030年，全球约有4亿个工作岗位将被自动化机器人取代，按20%渗透率和15-20万人形机器人单价来测算，全球人形机器人市场空间可达到12-16万亿元。中性预测下，2030年全球人形机器人市场规模855亿元，2021-2030年市场规模CAGR可达到71%。根据中国电子学会数据，国内机器人2024年有望达251亿美元市场规模，2020-2024年CAGR约22%。根据马斯克预测远期100亿台人形机器人，我们预测远期人形机器人对钕铁硼成品需求2000万吨，人形机器人将把钕铁硼需求天花板打开。 投资建议。推荐磁材龙头-金力永磁，关注中科三环、宁波韵升、正海磁材、英洛华、大地熊、中科磁业。 风险提示：稀土磁材公司竞争加剧；其他永磁材料渗透率上升；新能源、大科技等下游需求不及预期 1.高性能钕铁硼需求广阔，助力新能源蓬勃发展 1.1.高性能钕铁硼永磁材料磁性能优异 永磁材料是指材料在外部磁场中被磁化到饱和，而在去掉外磁场以后仍然能够保持高剩磁，并且提供稳定磁场的磁性材料。 永磁材料又可以主要分为三类（1）金属永磁材料：最大磁能积仅3.3- 47.7Kj/m ，工艺复杂、造假昂贵，用量会逐渐减少。（2）铁氧体永磁材料:综合磁性能低，最大磁能积仅7.96-31.8 Kj/m ，抗氧化性能高，成本也较低，广泛应用于汽车、通讯、家电、计算机等行业中不需要特别高磁性能的较低端行业。（3）稀土永磁材料：性能非常优秀，最大磁能积仅31-462 Kj/m ，制成器件更好更轻薄，其中的钕铁硼永磁材料是世界上市场空间最大、发展速度最快的永磁材料。按工艺钕铁硼材料可以分为烧结和粘结，最大的区别是烧结钕铁硼磁钢磁性能远超粘结钕铁硼，相应的成本、价格及技术要求也比较高，应用领域各有侧重。 表1：永磁材料分类及特性 图1：不同永磁材料磁能积坐标及代表企业 钕铁硼永磁材料由钕、铁、硼（Nd2Fe14B）构成的四方晶系晶体，其中稀土金属钕29%-32.5%，金属元素铁63.95-68.65%，非金属元素硼1.1-1.2%。它是第三代稀土永磁材料，在内禀矫顽力、磁能积和剩磁强度等“磁性能”系数上都表现优异。 钕铁硼永磁材料可以分为N、M、H、SH、UH、EH、AH不同标号，按顺序产品工作温度范围逐渐提升从最高80摄氏度到最高220摄氏度、除了N系列外其他系列均有添加金属镝或金属铽等原材料来提高耐温性能。钕铁硼材料的N、M、H系列主要应用于家用的、小型的电磁产品，如音响家电、消费电子、微型电机等，最高工作温度较低分别为80/100/120℃；SH、UH、EH、AH系列应用于风电发电机、汽车电机、混动汽车等较大型、应用环境较复杂的领域，最高工作温度较高从150-220℃。其他性能差别不大的情况来说，相对来说工作温度范围越广，所需产品工艺要求也越高。 表2：钕铁硼按标号分类 1.2.高性能钕铁硼永磁材料需求前景广阔 高性能钕铁硼材料产业链上游为轻稀土钕冶炼、重稀土镝、铽冶炼、纯铁冶炼和能源电力，中游为高端钕铁硼，主要下游领域有新能源汽车（最高工作温度80-120℃）、变频空调（120-150℃）、永磁风机（60-120℃）、3C领域、节能电梯（80-120℃）、节能机器人（60-120℃）等。 图2：高性能钕铁硼材料产业链 根据我们测算预计到25年全球共计高端钕铁硼需求量19.80万吨，2020-2025年复合增速24.96%，需求旺盛，增长迅速。其中25年国内工业永磁电机钕铁硼需求量5.47万吨，全球变频空调钕铁硼需求量2.09万吨，全球风电钕铁硼需求量3.05万吨，全球新能源汽车钕铁硼需求量6.6万吨。 表3：全球高性能钕铁硼需求测算 新能源汽车领域：预测到25年新能源车驱动高性能钕铁硼永磁材料需求量为6.57万吨，2021-2025年复合增长率为39.31%。高性能钕铁硼在新能源汽车领域主要用于驱动电机、ABS、EPS等零部件，根据EVtank预测到25年新能源汽车销量为2240万辆，纯电比例逐年上升，假设钕铁硼永磁材料单电机用量2.5kg/辆，混动单电机2kg/辆；我们由历史数据推得国内2021年电机：汽车比例在1.10左右，由于国内新能源汽车占全球比例较高，全球电机-汽车比差距不会太大，预计到25年由于双电机、三电机比例上升，电机：汽车比例会逐年提升3%。我们预测到2025年新能源汽车高性能钕铁硼需求量保持较快速度增长。 表4：新能源汽车驱动高性能钕铁硼市场规模预测 永磁风机领域：风电领域是新能源节能减排的重要组成部分，按照国际可再生能源署定下的2030年风电装机量完成发电量为全球发电量的1/4的目标，风电累计装机量需要达到3380GW，结合历史增速我们谨慎假设到2030年全球风电累计装机量可以完成目标的2/3，则预测未来风电新增装机量将保持在11.63%的年平均增速增长。实际可能超过现有增速。 图3：全球风电装机量预测 风电机型可以分为以下三类（1）直驱永磁风机：结构为永磁直驱发电机＋变流器，性能最佳，但成本过高，重量也很大，无齿轮箱，故障点少，维护量少； （2）中速永磁风机（半直驱）：结构为齿轮箱+永磁直驱发电机＋变流器，性能较高、成本中等，缺点是技术要求最高、可维护性较差；（3）双馈异步式风机：结构为齿轮箱＋双馈发电机＋变流器，性能一般，成本最低。 其中高性能钕铁硼磁钢是永磁风机的重要零部件。 表5：风机技术路线对比类型 如《风电机组技术现状分析及未来发展趋势预测》文中图可以看出直驱/半直驱机组的发电效率在低风速明显高于双馈机组发电效率，在较高风速情况下直驱/半直驱机组发电效率也略高于双馈机组，不考虑成本的情况下直驱机组的发电效率最高。 图4：纵轴为发电效率 据《海上风电机组机型发展的技术路线对比》，直驱可维护性最强，发电量最高（海上风电、陆上偏远地区难以维护，大多数采用直驱永磁风机），半直驱度电成本最低、经济性最佳，直驱、半直驱技术路线渗透率预计将逐渐提升。 图5：双馈、直驱、半直驱总成本、年发电量、度电成本对比 由于半直驱的经济性良好，2016-2021年在欧洲海上风电中半直驱占比增速较直驱占比更快，我国海上风电半直驱占比也得到了较大增长。且半直驱稀土永磁用量仅0.1吨/MW，较直驱的0.7吨/MW大大减少。 图6：我国与欧洲海上风机技术的演变（技术路线占比数据） 我们预计到25年风电钕铁硼需求量为3.05万吨，2021-2025年复合增速11.56%。根据FTI的数据，我们假设全球直驱永磁风机2021年渗透率29%，半直驱渗透率7%，我们认为往后半直驱技术占比迅速提升，直驱技术占比保持相对稳定。据中国粉体网直驱永磁风机用量0.7吨/MW，国际风力发电网数据半直驱永磁风机用量0.1吨/MW。 表6：风电驱动高性能钕铁硼永磁材料 变频空调领域：我们预测到25年变频空调驱动高性能钕铁硼永磁材料需求量为2.09万吨，2021-2025年复合增长率为10%。根据产业在线历史数据和未来变频空调渗透率将逐步提升的假设，我们预测到25年全球变频空调产量为22702万台，其中公司披露钕铁硼永磁材料单位用量为0.92吨/万台。最终到2025年变频空调钕铁硼需求量保持稳健增长。 表7：变频空调用钕铁硼需求测算 钕铁硼节能电机（含钕铁硼节能电梯、钕铁硼永磁机器人）：2021年11月22日，市场监管总局和工信部印发《电机能效提升计划2021-2023》，提出到2023年，高效节能电机年产量达到1.7亿千瓦，在役高效节能电机占比达到20%以上。高效节能电机指效率值能到达GB18613-2020标准二级和一级的电机，对标满足国际标准IE4和IE5的电机。 表8：工业电机标准IEC60034-01国际标准IE5 图7：越高级别整个0.1KW-1000KW的效率越高（IE2以上最高效率都>95%） 高效节能电机的主要技术路线：（1）三相异步电机：优点是结构简单、制造容易、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率较高，转子为铸铝，设计难度小、产业链成熟，以及规格齐全等等。缺点是功率因素较差，总是小于1；目前尚不能经济地在较大范围内平滑调速，主要用在定速场景。（2）永磁电机：点是转子无导条但有永磁体，最大的优势是免维护，高效率，设计难度一般，产业链比较成熟，规格齐全，但由于需要配置控制器，成本比较高，经济性较差。 图8：三相异步电机 图9：永磁电机 我们预测到2025年全国工业电机钕铁硼需求量为5.47万吨，2021-2025年复合增速达76.75%，根据2023年节能工业电机要到170GW的指引，21年永磁电机占比仅4.5%，按中性假设稀土永磁占永磁电机比例50%。 表9：全国工业电机钕铁硼需求量 1.3.行业内多家企业并行发展 我们认为：是否能把握技术进步趋势，主要依靠企业对研发的重视程度。从五年内研发费用绝对值来看安泰科技、宁波韵升等企业位居行业前列，大地熊、中科三环研发费用明显较低，金力永磁较二者较高。从22年研发费用占营收比来看，最低的为曾经的龙头中科三环，常年低于2%，金力永磁位居中科三环之上，占比较高的为宁波韵升、安泰科技及大地熊。 图10：五年来研发费用绝对值对比（百万元） 图11：2017-2021年研发费用占营收比例 国内企业高端钕铁硼竞争格局较集中。2020年市占率前六分别为中科三环、金力永磁20.81%、英洛华11.56%、宁波韵升9.91%、正海磁材8.84%、大地熊3.29%。总体来说高端钕铁硼主要掌握在大型的上市企业中，其中金力2020-2021年稳居前二。 图12：2020-2021前六企业产量对比 图13：2020年国内企业市占率对比（按产量） 国产高性能钕铁硼全球替代已成趋势，钕铁硼出口数量显著增加，2020年高性能钕铁硼产量占全球高性能钕铁硼产量比例近70%。2017-2022年我国钕铁硼进口数量基本保持波动，出口数量显著增加，22年出口数量6.13万吨，同比+9.56%，国产替代全球钕铁硼趋势明显；2020年全球高性能钕铁硼的产量达6.63万吨，中国高性能钕铁硼产量达4.62万吨，中国高性能钕铁硼产量占全球比达69.68%，较2015年59.49%上升10.19%。 图14：中国2017-2022钕铁硼进出口数据 图15：2015-2020中国-全球高性能钕铁硼产量及占比 头部企业均有扩产计划，钕铁硼永磁材料扩产主要由下游定制化产品订单需求拉动，盲目扩产行为较少。头部钕铁硼企业至26年末总规划产能17.75万吨。 表10：高端钕铁硼扩产规划（毛坯） 2.稀土供给相对刚性，未来价格有望保持高位 2.1.稀土供给相对刚性 截至2020年，中国稀土储量占全球38%，2020年中国稀土产量占全球58%。 由于中国稀土资源丰富，