评级(持有)非晶合金行业深度报告:高性能软磁材料,充分受益于节能减排和需求升级

发布时间: 2022年05月07日    作者: xn2oyhja    栏目:行业研报

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报告名称 :非晶合金行业深度报告:高性能软磁材料,充分受益于节能减排和需求升级
评级 :持有
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非晶合金行业深度报告 2022 年 05 月 06 日
高性能软磁材料,充分受益于节能减排和需求升级
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行业深度报告

目录

  1. 非晶合金软磁材料新星......................................................................................................................................... 3 2. 我国非晶带材已取得头部地位,纳米晶加速追赶 ..................................................................................................... 7 3. 非晶合金:受益于非晶变压器占比逐步提升 ............................................................................................................ 9 3.1 配电变压器,变压器能耗标准升级带动非晶需求 ...................................................................................................................... 10 3.2 用户工程变压器:新基建建设推进,增量需求可期 .................................................................................................................. 16 3.3 能效限定标准升级带来替换需求,刺激非晶占比提升 .............................................................................................................. 19 4. 纳米非晶:综合性能优异,受益于下游需求升级 .................................................................................................. 20 4.1 电力电子元器件领域,顺应高频、集成趋势 ............................................................................................................................... 20 4.1 高性能需求领域快速发展,纳米晶软磁放量可期 ...................................................................................................................... 24 5. 重点公司 ............................................................................................................................................................. 28 5.1 云路股份:非晶带材行业龙头,成长性逐步凸显 ...................................................................................................................... 28 5.2 安泰科技:非晶材料研发先驱,面向高端企业........................................................................................................................... 34 6.风险提示 ............................................................................................................................................................... 36 插图目录 .................................................................................................................................................................. 38 表格目录 .................................................................................................................................................................. 39
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    行业深度报告
    1.非晶合金—软磁材料新星
    磁性材料根据功能通常可划分为永磁材料、软磁材料和功能性磁材。其中,永 磁材料可分为铁氧体永磁材料、稀土永磁材料、其他永磁材料,软磁材料可分为铁 氧体软磁材料、金属软磁材料、其他软磁材料等。
    图 1:磁性材料分类
    铁氧体永磁材料
    永磁材料稀土永磁材料锰锌铁氧体材料
    其他永磁材料
    铁氧体软磁材料镁锌铁氧体材料
    其他铁氧体材料
    磁性材料软磁材料金属软磁材料工艺纯铁及传统合金铁粉芯
    非晶及纳米晶合金
    其他软磁材料金属磁粉芯铁硅磁粉芯
    铁硅铝磁粉芯
    其他磁性材料 铁镍磁粉芯
    坡莫和金磁粉芯
    资料来源:公司公告,民生证券研究院
    磁材性能主要的衡量指标为稳定性、抗磁退性、抗温性,其中衡量稳定性的主 要参数是剩余磁化强度和最大磁能积,其值越高表示磁场强度越高,磁体越能保持 磁性;衡量抗退磁性的主要参数为内禀矫顽力,其值越大代表磁体的抗退磁能力越 强;抗温性的衡量参数主要为工作温度和居里温度,其值越高表示在高温下磁材的 性能更稳定。
    永磁材料难磁化、难退磁、剩磁高、矫顽力大,主要作为磁场源储藏和供给磁 能,应用于各种电机、仪表、设备等,软磁材料在磁场作用下易磁化,且取消磁场 后又容易退磁,具有较高的磁导率、较高饱和磁感应强度、较小的矫顽力,磁滞损 耗小,应用于变压器、继电器、电感铁芯、继电器和扬声器磁导体、磁屏蔽罩、电 机定子转子等。
    表 1:磁材性能衡量指标
    衡量指标 重要参数含义与磁材性能关系
    简称剩磁,指磁铁在闭路环境下被外磁场充
    稳定性 剩余磁化强度(Br) 磁到技术饱和后撤消外磁场时,磁铁所表现Br 和(BH)max 越大,磁
    的磁感应强度。
    最大磁能积(BH)max 场强度越强,磁材稳定性越
    代表了磁铁两磁极空间所建立的磁能量密
    强。
    度,即气隙单位体积的静磁能量,是 Br 与 Hcj
    乘积的最大值。
    抗退磁性 矫顽力(Hc) 磁体在反向充磁时,使磁感应强度降为零所Hc 和 Hcj 值越高,表明磁
    需反向磁场强度的值。
    内禀矫顽力(Hcj) 使磁体的磁化强度降为零所需施加的反向磁
    场强度越不易受外磁场干扰
    场强度,磁材牌号的分类就是按照其内禀矫
    顽力的大小划分。 Tw 越大,磁材抗高温的能
    抗温性 居里温度(Tc) 磁材在铁磁体和顺磁体之间改变的临界温
    度。低于 Tc 时成为铁磁体,磁体的磁场很力越强。
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    工作温度(Tw) 难改变。高于 Tc 时成为顺磁体,磁体的磁
    场很容易随周围磁场的改变而改变。
    磁材在实际情况下保持磁性的最高温度。居
    里温度越高,磁材的工作温度也相对越高。
    资料来源:中国钢铁工业协会,民生证券研究院
    软磁材料因具有磁电转换的功能,广泛应用于变压器、电感电容、逆变器等领 域,下游包含电力电网、新能源车、新能源发电、消费电子、5G 通讯、家电等诸 多行业。在电力工业中,从电能产生(发电机)、传输(变压器)到利用(电动机)的过程中,软磁材料起能量转换作用;在电子工业中,从 5G 通讯(无线充电)、自动控制(继电器、磁放大器、变换器)到广播电视和电影(声音图像的录、放、抹磁头),再到电子计算技术(各种铁磁性微波器件),软磁材料起着信息变换、传 递与存储等重要作用。
    图 2:软磁材料应用于电力工业领域

    资料来源:中国钢铁工业协会,民生证券研究院
    图 3:软磁材料应用于电子工业领域

    资料来源:中国钢铁工协会,民生证券研究院
    软磁材料经历了金属软磁、铁氧体软磁、非晶、纳米晶合金的不断创新与迭代。按照软磁材料成分划分,可分为金属软磁、铁氧体软磁、非晶、纳米晶合金。金属 软磁材料最早使用,包括硅钢、坡莫合金等,铁氧体软磁为以氧化铁为主要成分的 磁性氧化物,包括锰锌系,镍锌系铁氧体等。非晶软磁主要包含铁基、铁镍基、钴 基非晶材料、纳米非晶材料等。按照软磁材料产品形态划分,可分为合金类、粉芯 类、铁氧体类。
    衡量软磁材料性能的指标主要有饱和磁感、导磁率、矫顽力、铁损等,其中饱 和磁感率越高磁芯工作磁感的最高限度越大,磁性能越强;导磁率越高,表明磁化 的灵敏性越好,矫顽力低反应磁化的阻力更小,能量的损失主要取决于材料的电阻 率,电阻率越高,铁损越低。
    金属软磁材料以硅钢为代表,由于电阻率较低,在高频下会产生较大的涡流损 耗,高频损耗较大,随着使用频率的提高,应用逐步受到限制,目前主要用于电动 机和发电机等低频应用场景。
    铁氧体软磁为第二代软磁材料,电阻率高,在高频段下损耗较金属软磁大幅降 低,但铁氧体软磁饱和磁感应强度大幅低于金属软磁材料,且初始磁导率较低,在 磁能密度较高的低频强电领域应用受到限制。
    非晶合金为将熔融的金属快速冷却、抑制结晶而获得原子呈长程无序排列的 金属材料,具有“液体金属”之称。非晶合金由于拥有特殊的晶型结构,具有各向
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    同性、结构关联尺寸小和磁各向异性常数小等特征,使其具有较小的矫顽力,但可 保留和晶态材料一样较高的饱和磁感强度。非晶合金软磁的饱和磁感应强度高于 铁氧体软磁,同时电阻率大幅高于金属软磁材料,综合性能更好,然而相较于纳米 晶,非晶初始磁导率相对不高,磁致伸缩饱和磁感应强度相对较低,在磁性器件体 积小型化方面存在应用局限。
    纳米晶是在非晶态合金制备工艺之后,再经过高度控制的退火环节,形成的具 有纳米级微晶体和非晶混合组织结构的材料。纳米晶软磁相较前述三者具备更加 优异的综合性能:相较于非晶合金,可具有更高的饱和磁感应强度和初始磁导率,同时也更加适应小型化、集成化的发展趋势,相较于铁基非晶,损耗通常还可继续 降低,为高频电力电子应用的理想材料。
    图 4:非晶合金生产工艺 图 5:非晶与晶体结构微观对比
    资料来源:云路股份招股说明书,民生证券研究院 资料来源:安泰科技,民生证券研究院
    各类软磁材料根据自身特性应用于不同的下游领域,部分领域形成直接竞争。硅钢主要用于发电机、电动机定转子、电力变压器铁芯等,非晶合金凭借节能优势 已开始在变压器铁芯等领域对硅钢进行替代。坡莫合金主要用于磁放大器、磁调制 器、扼流器、高频开关电源变压器等。铁氧体、纳米非晶等主要用于高频电子电力 元器件,包括各类电容、电感等,可应用于通信、家电、新能源车、无线充电等领 域,纳米晶合金在部分领域与铁氧体形成直接竞争,铁粉芯主要用于逆变电感器、高频功率扼流圈、谐振电感、高频电子变压器等。
    表 2 : 软磁材料性能
    参数及应用 硅钢片 1J85 坡莫合金 铁基非晶合金 铁基纳米晶合金 铁粉芯 锰锌系铁氧体
    饱和磁感应强度(T) 2.03 0.80 1.56 1.25 1.40 0.50
    矫顽力(A/m) 40 2.4 <4 <2 - 8
    初始磁导率 1500 >1055000 80000 10-75 3000
    最大磁导率 2*104>1065*1044*105- 6000
    电阻率(μΩ·cm) 50 55 130 90 11 80*107
    居里温度(℃) 750 410 410 570 700 200
    资料来源:《磁性元件与电源》、《磁学基础与磁性材料》,民生证券研究院
    表 3 : 软磁材料构成、特点及应用
    项目 硅钢片 坡莫合金 铁基非晶合金 铁基纳米晶合金 铁粉芯 锰锌系铁氧体
    构成 Fe、SiFe、Ni(30%-80%Fe、20%Si、B铁元素为主、少量100%Fe Fe2O3、Mn、Zn、少
    的 Nb、Cu、Si、B
    (<4.5%) 90%) 类金属元素 量 Cu 和 Pb
    元素
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    特点 饱和磁感高,磁导率比硅钢高饱和磁感应强度高、高饱和磁感、高初高饱和磁感应高频下高磁导率、高
    强度、初始磁
    几十倍,铁损比
    可冲片、切铁损为取向硅钢片的始磁导、电阻率比导率随频率变电阻率、低损耗、成
    硅钢低 2-3 倍,
    割,价格便宜 1/3-1/5 坡莫合金高 化、高频损耗本低
    价格高
    适用不超过 400Hz - 10kHz 以下 最佳使用频率范- 数百千赫兹到几千兆
    频率 围:20kHz-50kHz 赫兹
    低频、大功率1J50 适合制作配电变压器、大功率大功率开关电源、逆变电感器、高通信滤波器、传感、
    电力、配电变100w 以下小型
    逆变电源、磁放大
    压器铁芯、低较高频率变压音像设备、开关电源
    开关电源、脉冲变压器、高频变压器、频功率扼流圈、
    应用 频变压器、扼器;1J85 适合于磁芯和磁头工业等方
    器、磁放大器、逆变高频扼流圈铁芯、谐振电感、高频
    流圈、电抗作弱信号的低频面。
    器铁芯。 电流互感器铁芯、电子变压器等。
    器、电感器铁或高频输入输出
    共模电感铁芯。
    芯。 变压器等。
    资料来源:《常用软磁材料的分类及其特性》,民生证券研究院
    非晶合金种类主要包含铁基、铁镍基、钴基非晶合金以及铁基纳米晶合金。其 中铁基非晶合金广泛应用于节能配电变压器;铁镍基非晶合金应用范围与镍坡莫 合金对应,但其在能量损耗和机械强度方面更加优越,应用于漏电开关、磁屏蔽等,钴基非晶合金在非晶合金中具有最高的磁导率,且具有优异的耐磨性和耐蚀性,应 用于要求严格的军工电源中的变压器、电感等,可替代坡莫合金、铁氧体等;纳米 晶合金为目前综合性能最优的软磁材料,广泛应用于大功率电源开关、逆变电源、高频变压器、共模电感等领域,可替代铁氧体。
    表 4: 不同类型非晶合金性能及下游应用
    类型 构成 特点 应用
    铁损远低于硅钢,代替硅钢做配电变压器
    铁基非晶合金 80%Fe、20%Si、高饱和磁感应强度(1.54T)、磁导可节能 60%-70%,带材厚度约 0.03 毫
    率、激磁电流和铁损性能优于硅钢、
    米,广泛应用于 10kHz 以下频率配电变
    B 类金属元素
    价格便宜 压器、大功率开关电源、脉冲变压器、磁
    放大器、逆变器铁芯。
    铁镍基非晶合金 40%Ni、40%Fe、中等饱和磁感应强度(0.8T)、初始可代替硅钢片或坡莫合金,用作高要求的
    磁导率较高、机械强度高、韧性优
    20%Si、B 类金属
    中低频变压器铁芯,广泛用于漏电开关、
    良,在中、低频率下铁损低、价格较
    元素 精密电流互感器铁芯、磁屏蔽等。
    饱和磁感应强度较低、磁导率极高、
    钴基非晶合金 80%Co、20%Si、低矫顽力、低损耗、优异的耐磨性、替代坡莫合金和铁氧体用在要求严格的军
    B 类金属元素 耐蚀性,温度稳定性好、耐冲击振
    工电源中的变压器、电感等
    动、价格很贵
    铁基纳米晶合金 铁元素为主、少量综合磁性能优异:高饱和磁感应强度可替代铁氧体在高频领域的应用,广泛应
    用于大功率开关电源、逆变电源、磁放大
    的 Nb、Cu、Si、(1.2T)、高初始磁导率、矫顽力低、
    器、高频变压器、高频扼流圈铁芯、电流
    B 元素 高磁感下高频损耗低 互感器铁芯、漏电保护开关、共模电感铁
    芯。
    资料来源:《磁性元件与电源》、《磁学基础与磁性材料》,民生证券研究院
    目前非晶合金中应用最广泛的主要为铁基非晶和铁基纳米非晶合金,其中铁
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    基非晶合金主要应用于工频(中低频)环境的配电变压器、电机材料,下游包括电 力配送、轨道交通变压器等相对传统的电力行业领域;纳米晶合金较非晶合金整体 具有更高的磁导率和更低的损耗,传输效率更高,体积更小,主要应用于中、高频 环境的电子磁性元器件,下游包括消费电子、新能源汽车、变频家电、粒子加速器 等领域。
    图 6:非晶合金产业链 图 7:纳米非晶产业链
    上游中游下游上游中游下游
    电子变压器家电
    非晶变压器
    新能源发电
    纳米晶超薄带消费电子
    非晶合金薄带
    电机
    电力配送
    互感器
    新基建
    硼铁非晶铁心电子元器件(新能源充电站、轨道交通、
    硼铁纳米晶磁芯电感元器新能源领域
    数据中心等)
    其他材料
    其他应用
    其他领域
    铌铁无线充电
    粒子加速器
    资料来源:云路股份招股说明书,民生证券研究院 资料来源:云路股份招股说明书,民生证券研究院
    2.我国非晶带材已取得头部地位,纳米晶加速追赶
    国内非晶、纳米晶参与者众多,头部企业已建立领先优势。国内目前基本实现 非晶合金产业全覆盖,主要参与者包括安泰科技、云路股份、中研非晶、兆晶科技、江苏国能、河南中岳等,海外竞争对手主要为日本的日立金属和德国 VAC。我国 非晶带材产业化应用自 2010 年以来已经有 10 多年时间,业内生产企业众多,但 规模化量产的企业数量较少,企业之间产能利用率差距较大,呈现两极分化格局,坚持技术创新、产品升级的企业不仅继续占据市场主要份额,且在不断创新中保持 着行业龙头地位。纳米晶材料企业生产规模普遍较小,生产较为分散。
    图 8:2019 年国内主要非晶合金厂商产能利用率差距较大
    100%
    80%
    60%
    40%
    20%
    0%
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    金,2007-2010 年将产能从 2.54 万吨/年扩展到 10 万吨/年,目前日立金属在全 球处于领先地位。
    我国非晶带材发展较晚,1995 年 12 月,国科委建立了国家非晶微晶合金工 程技术研究中心,2010 年我国建成首个年产 4 万吨铁基非晶带材生产基地,打破 国外垄断,成为第二个拥有非晶带材产业技术的国家,近年来随着国内企业的不断 涌入,我国非晶带材产业规模不断放大,已经占据全球主要市场份额。
    表 5:国内外非晶带材发展历程及现状
    时间 发展历程
    1960 美国率先利用快淬技术得到非晶合金
    1978 美国联合信号公司成功开发出用于变压器的铁基非晶合金带材
    1981-1985 我国开始非晶材料研发并先后成功生产铁基、铁镍基非晶材料
    1982 首台非晶配电变压器在美完成安装
    1986-1990 我国建设百吨级非晶带材中试线并成功突破非晶带材在线自动卷取技术
    1989 美国联合信号公司开始批量生产非晶合金带材,产能达到 2.5 万吨/年
    1991-1995 建设首个非晶纳米晶铁芯中试线并实现批量生产
    1996 建设首条千吨级非晶带材生产线
    1999 美国联合信号公司收购霍尼韦尔
    2003 日立金属收购霍尼韦尔的非晶业务
    2006-2010 日立金属持续开发新型铁基非晶合金
    2007-2010 日立金属将产能从 2.5 万吨/年扩产到 10 万吨/年
    2010 我国打破国外垄断建成首个年产 4 万吨铁基非晶带材生产基地
    目前 国产非晶带材市占率全球领先
    资料来源:非晶产业技术创新战略联盟,民生证券研究院
    从市场份额来看, 2019 年云路股份非晶合金薄带全球市占率为 41.15%,位 居全球第一,国内市占率为 53.17%,大幅领先第二名日立金属,此外安泰科技全 球、国内非晶带材市场占有率分别为 12.25%、9.26%,整体反映出国内企业在非 晶合计带材领域基本实现自主可控,在国际市场中份额领先。
    图 9:2019 非晶带材全球市占率统计 图 10:2019 非晶带材国内市占率统计
    青岛云路日立金属安泰科技兆晶科技其他青岛云路日立金属安泰科技其他
    12.25%
    22.90%
    9.26%
    14.67%
    53.17%
    12.25%41.15%
    12.25%
    20.96%
    资料来源:云路股份招股说明书,民生证券研究院 资料来源:云路股份招股说明书,民生证券研究院
    纳米晶领域,国内企业打破国际垄断,处于加速追赶期。纳米晶带材的核心指 标包括带材宽度和厚度:带材宽度决定材料的利用率和加工效率,带材厚度直接影 响材料的磁导率,在其他条件相同的情况下,厚度越薄,其材料在高频条件下磁导 率越高、损耗越低。为顺应电子产品向高频、节能、小型、集成化方向发展,纳米
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    晶合金材料的制备工艺和技术经历多代技术的发展和迭代,从第一代、二代的传统 制备工艺(带材厚度 22-30μm,国内现有主流生产水平),发展到目前第三代、四 代的先进制带工艺(带材厚度 14-22μm,国际先进生产水平)。日立金属 1988 年 率先完成纳米晶合金材料的研发,目前在该领域处于领先地位。
    从市占率来看,2019 年日立金属纳米晶材料全球市占率最高,为 49.71%,其在中国市场的占有率也高达 43.15%,在行业内处于领先地位。安泰科技 2019 年在纳米晶材料领域中全球市场、国内市场的市占率分别为 9.01%、16.95%,位 居行业第二,德国 VAC 全球市占率位居第三,为 6.33%。国内企业除安泰科技外,其余企业产量规模较小,份额分散,规模化生产能力较弱。
    根据 2021 年中国钢铁工业协会和金属学会“冶金科学技术奖评选结果”,国 内由安泰科技、青岛云路等 6 家单位共同完成的“宽幅超薄铁基纳米晶带材工程 化技术开发及应用”项目已取得成功,项目开始前,国内外带材生产均采用非连续 性的单包法工艺,生产效率低,且供应的纳米晶带材幅宽均在 60mm 以下,带材 厚度 20μm 以上,损耗高,一致性差,成本高。通过联合技术攻关,新开发的超 薄纳米晶带材连续化生产装备及制造工艺,填补了国内技术空白,目前青岛云路生 产的纳米晶超薄带宽度可达 142mm。纳米晶超薄带厚度达到 14-18μm,解决了 我国宽幅超薄纳米晶带材“无材可用”的问题。由此可见,国产头部纳米晶企业已 开始对日立金属等海外企业加速追赶。
    图 11:2019 纳米非晶全球市占率统计 图 12:2019 纳米非晶国内市占率统计
    日立金属青岛云路朗峰新科技君华材料日立金属安泰科技青岛云路其他
    安泰科技其他
    VAC3.75%
    36.15%
    43.15%
    6.33%
    9.01%
    2.60%
    24.05%
    3.20% 5.10%
    49.71%
    16.95%
    资料来源:云路股份招股说明书,民生证券研究院 资料来源:云路股份招股说明书,民生证券研究院
    3. 非晶合金:受益于非晶变压器占比逐步提升
    非晶合金产品主要为非晶带材,应用于变压器铁芯。非晶合金可制造成块体非 晶材料,具有良好的力学性能和物理性能,但由于工艺技术上存在问题,量产化困 难。目前非晶合金主要作为软磁材料,用于制作变压器铁芯,产品主要为非晶带材。2019 年我国非晶带材和非晶变压器领域为非晶合金行业中专利申请最多的领域,专利数量分别为 227 件、113 件,远超过块体非晶 22 件和非晶涂层 27 件,非晶 带材产业化成熟度较高。
    非晶带材作为节能变压器铁芯材料,从市场规模来看,2015 年以来国内非晶 带材快速发展,市场规模从 1.30 亿美元增长至 2019 年的 2.08 亿美元,年复合增 长率为 12.47%;非晶带材产量规模从 4.97 万吨增长至 2019 年的 9.97 万吨,年 复合增长率为 19.01%。根据云路股份招股说明书测算,2019 年全球非晶带材产 量约为 12.9 万吨。
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    图 13:非晶变压器带动中国非晶带材快速发展 图 14:中国非晶合金专利申请集中在非晶带材和变压器
    市场规模(百万美元)产量(千吨)2018(件)2019(件)
    250
    200
    150
    100
    50
    0
    250
    200
    150
    100
    50
    0
    非晶带材非晶变压器块体非晶非晶涂层
    20152016201720182019
    资料来源:QY Research,民生证券研究院 资料来源:华经产业研究院,民生证券研究院
    变压器分为油浸式变压器和干式变压器,其中油浸式 网领域,干式变压器主要应用于对防火、防尘等安全性要求 2020 年国内变压器产量规模约为 17.4 亿千伏安,受疫情 中干式变压器产量约为 2.5 亿千伏安,占比约为 14.49%,85.5%。根据 QY Research 的统计数据,2020 年全球非晶 浸式变压器比例为 86.58%,干式变压器比例为 13.42%,式和油浸式应用比例相似。
    图 15:2020 年全球非晶变压器产量结构
    变压器主要应用于配电
    较高的用户工程领域。
    影响同比小幅下滑,其
    油浸式变压器占比约为
    材料制成的变压器中油
    与国内变压器用量中干

    图 16:2020 年中国变压器产量结构
    油浸式非晶变压器干式非晶变压器油浸式变压器干式变压器

    13.42%

    86.58%
    资料来源:QY Research,民生证券研究院
    14.49%

    85.51%
    资料来源:中国机械工业联合会、民生证券研究院
    3.1 配电变压器,变压器能耗标准升级带动非晶需求
    我国输配电环节损耗较大,其中变压器损耗占比 40%。据中研网,2020 年我 国输配电损耗占全国发电量 6.6%,变压器损耗约占输配电损耗的 40%,即占全国 发电量的约2.6%。变压器是电力输配中关键的节点,起到连接电网各环节的作用,输配电过程中变压器产生的较大的电力损耗引起严重的电量浪费,在节能减排趋 势下,升级改造变压器意义重大。
    非晶变压器较传统硅钢材料,可大幅降低空载损耗。变压器损耗分为空载损耗 和负载损耗,其中空载损耗约占变压器总损耗的 50%-80%。硅钢和非晶合金为制 作变压器铁芯的两种核心材料,非晶合金为继取向硅钢后的新一代变压器材料。由 于非晶合金具有更高的电阻率,其空载损耗较硅钢可大幅降低,根据《JB/T 3837-2016 变压器类产品型号编制方法》显示,相同容量的非晶合金变压器比硅钢变压
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    行业深度报告
    器的空载损耗下降 50%左右,配电网中特别是农网中很多变压器的负载率低于 20%,使用非晶合金变压器节能效果显著。
    表 6 :《JB/T 3837-2016 变压器类产品型号编制方法》部分信息
    变压器种类 空载 13 硅钢变压器 空载 14 负载 非晶变压器
    损耗水平代号 负载 15
    空载 负载
    额定容量(kVA)
    损耗 损耗 损耗 损耗 损耗 损耗
    100 150 1580 150 1260 75 1580
    125 170 1890 170 1310 85 1890
    250 290 3200 290 2560 140 3200
    315 340 3830 340 3060 170 3830
    400 410 4520 410 3610 200 4520
    500 480 5410 480 4330 240 5410
    630 570 6200 570 4960 320 6200
    800 700 7500 700 6000 380 7500
    1000 830 10300 830 8240 450 10300
    1250 970 12000 970 9600 530 12000
    1600 1170 14500 1170 11600 630 14500
    2000 1550 18300 1550 14600 750 18300
    2500 1830 21200 1830 16900 900 21200
    资料来源:扬电科技招股说明书,民生证券研究院
    价格与硅钢变压器差距较小,甚至略低。早期非晶变压器由于量产规模较低,技术工艺成熟度较低等原因,价格高于相同容量的硅钢变压器,近年来,随着非晶 带材制造工艺的不断成熟,国内企业逐步打破日立金属在我国非晶带材市场的垄 断地位,随着国产化率的逐步提高,市场供应逐步增加,国内非晶带材的市场价格 逐年降低。此外,随着硅钢变压器导磁材料逐步由碳素钢,演变为节能效果更好的 热轧硅钢片、冷轧硅钢片、取向冷轧硅钢片等,硅钢成本亦有所提升。
    目前非晶带材做一级变压器相较于取向硅钢已经具备成本优势,根据扬电科 技招股说明书,2019-2020 年度,公司非晶带材采购均价逐年降低,非晶铁芯采 购均价均略低于硅钢,预计目前在节能变压器领域,硅钢节能变压器价格优势已经 弱化。
    表 7:非晶、硅钢、纳米晶材料价格对比
    项目 均价 2018 年 涨幅 均价 2019 年 涨幅 2020 年
    均价 涨幅
    非晶带材(安泰)(元/吨) 11,233.78 -6.04% 11,135.37 -0.88% 10,591.71 -4.88%
    非晶带材(兆晶)(元/吨) 11,109.37 -5.11% 10,923.95 -1.67% 10,741.88 -1.67%
    硅钢铁芯(元/吨) 16,104.96 -8.26% 16,688.41 3.62% 14,337.18 -14.09%
    硅钢片(元/吨) - - 13,502.73 - 11,926.03 -11.68%
    硅钢市场价格(元/吨) 13,844.13 25.43% 14,087.90 1.76% 13,042.34 -7.42%
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    行业深度报告
    纳米晶带材(安泰)(元/吨) 56,553.39 - 58,323.93 3.13% 57,131.65 -2.04%
    纳米晶带材(其他)(元/吨) 48,196.89 - 42,973.37 -10.84% 35,398.23 -17.63%
    资料来源:扬电科技招股说明书,民生证券研究院
    表 8:扬电科技变压器铁芯价格对比
    产品 项目 2018 年度 2019 年度 2020 年度
    销售收入(万元) 12236.76 8940.15 4240.92
    非晶铁芯 销量(吨) 8503.54 6191.04 3073.53
    销售单价(元/吨) 14390.20 14440.47 13798.20
    销售收入(万元) - 339.52 5645.94
    硅钢铁芯 销量(吨) - 197.21 3852.43
    销售单价(元/吨) - 17215.79 14655.52
    资料来源:扬电科技招股说明书,民生证券研究院
    非晶变压器与硅钢变压器相互补充,工艺均在不断进步。非晶合金的生产工艺 流程显著短于硅钢产品,硅钢采用传统钢铁冶金制备工艺制成,产品制备经过热轧、冷轧等多道工艺,而非晶采用的是急速冷却工艺制成,从钢液到非晶合金薄带制品 一次成型,根据云路股份招股说明书,生产 1 公斤非晶合金薄带比生产 1 公斤硅 钢约可节省 1 升石油;废旧的非晶铁芯可通过中频炉重熔后制成非晶合金薄带,非晶铁芯中的硅、硼元素基本可以实现回收再利用,回收性能更优。
    非晶合金由于硬度高、脆性大、耐受应力能力较差,其剪切和加工难度更大,产生碎屑易导致变压器故障;此外磁致伸缩系数大导致非晶合金变压器噪声增大。非晶合金磁感应强度通常低于取向硅钢,因此导致非晶合金铁芯变压器体积更大、相同规格负载损耗略高。目前非晶变压器主要用于农村电网和发展中地区等长期 低负载地区,硅钢变压器主要应用于城市电网等长期高负载地区,二者相互补充。
    表 9:硅钢与非晶合金变压器铁芯优缺点比较
    变压器铁芯材料 优势 不足 应用领域
    硅钢 成本较低、负载能耗较低、加工性空载能耗高,节能效果差,适合于城市电网、工业园区等长期
    能较好 生产工艺流程长,回收性差 用电高负荷地区
    非晶合金 空载能耗大幅降低,符合节能减排噪音大,抗突短能力差,脆适合于农村电网和发展中地区等
    趋势;生产流程短,回收性好 性大、易碎片化 配变利用率较低区域
    资料来源:民生证券研究院
    国内国网、南网变压器采购呈现以硅钢变压器为主、非晶合金变压器为辅的结 构。目前非晶带材由于产品规格限制,主要用于小型变压器,从采购金额角度来看,非晶变压器占比较小。从采购数量的角度来看,国家电网、南方电网等电网系统的 招投标量决定配电变压器的需求量,根据国家电网和南方电网的招标数据情况,2020 年两网非晶合金变压器的采购数量比例为 27.33%,其中国网非晶变压器采 购占比为 15.49%,南网为 58.82%,南方电网的非晶变压器招标采购数量占比更 高,主要由于南方电网主要覆盖广东、广西、贵州、海南、云南等地区,上述区域 用电负荷和集中度相对偏低,非晶变压器节能降耗的作用更为明显。
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    行业深度报告
    表 10:国家电网、南方电网变压器采购(台)
    名称 项目 2018 年 2019 年 2020 年
    数量 份额 数量 份额 数量 份额
    非晶合金变压器 82,251 27.44% 41,670 23.22% 20,464 15.49%
    国家电网 硅钢变压器 193,570 64.58% 121,731 67.83% 97,896 74.08%
    其他 23,906 7.98% 16,053 8.95% 13,792 10.44%
    小计 299,727 100% 179,454 100% 132,152 100%
    非晶合金变压器 - - 53,712 74.40% 29,223 58.82%
    南方电网 硅钢变压器 - - 18,482 25.60% 20,455 41.18%
    小计 - - 72,194 100.00% 49,678 100.00%
    非晶合金变压器 82,251 27.44% 95,382 37.90% 49,687 27.33%
    合计 硅钢变压器 193,570 64.58% 140,213 55.72% 118,351 65.09%
    其他 23,906 7.98% 16,053 6.38% 13,792 7.59%
    小计 299,727 100% 251,648 100% 181,830 100%
    资料来源:国网英大年报,民生证券研究院
    在电力需求较为旺盛的海外市场,非晶合金变压器的采购数量整体呈现增长 的趋势。非晶变压器已在多国得到应用和发展,国际市场中非晶变压器的需求和发 展,始终受非晶原材料供应的限制。美国、印度、日本等国家均早于中国发展和使 用非晶变压器,但由于缺少相关制造企业,非晶带材的供应主要依赖于日立金属公 司,非晶变压器的生产和制造也主要集中于国外大型公司。
    北美地区,美国、墨西哥、加拿大等国家的知名变压器企业一直稳定生产非晶 变压器,除使用日立金属在美国工厂提供的带材及本土铁芯外,考虑到我国非晶带 材生产、非晶变压器制造等已成长为全球第二大供应链,已开始从中国采购性价比 更高的非晶带材及非晶铁芯。欧洲地区缺乏非晶带材生产企业和非晶铁芯的生产 配套能力,非晶变压器的制造依赖进口,生产周期长,成本高,发展缓慢。
    从区域来看,亚太将成为全球配电变压器最大的区域市场,主要受该地区输配 电基础设施、工业投资加大以及老化的配电设备替换等驱动,其中印度、韩国、日 本对非晶变压器的需求稳定,菲律宾、越南、台湾等国家和地区,受其地方电力系 统的产业政策支持,对非晶变压器的需求有明显增加,并从中国引进非晶变压器技 术、设备以及进口非晶变压器。
    根据据韩国电力公司(KEPCO)的数据统计,2019 年韩国电力公司招标配电 变压器约 7 万台,其中硅钢变压器占比约 70%,非晶变压器占比接近 30%;2020 年,韩国电力公司招标配电变压器数量进一步增长至约 11.6 万台,其中硅钢变压 器约 7 万台、占比约 60%,非晶变压器约 4.6 万台、占比上升至接近 40%,非晶 变压器的采购数量和市场份额呈上升趋势。
    根据 QY Research 研究报告,2016 年-2019 年印度和东南亚市场非晶变压 器市场规模保持持续增长,2019 年合计接近 1.80 亿美元;2020 年,受新冠疫情 影响,印度和东南亚市场的非晶变压器市场规模略有降低。
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    行业深度报告
    图 17:印度非晶变压器规模整体增长(亿美元) 图 18:东南亚非晶变压器市场不断发展(亿美元)
    1.0
    0.9
    0.8
    0.7
    0.6
    0.5
    行业深度报告
    图 21:2016-2020 变压器产量小幅波动(万 KVA) 图 22:特高压带来中国变压器市场新增长(万 KVA)
    200000 180000 160000 140000 120000 100000 80000
    60000
    40000
    20000
    0
    行业深度报告
    级工程的意见》发布,明确指出要加快新型小城镇、中心村电网和农业生产供电设 施改造升级。“十三五”期间,国家电网和南方电网分别累计投资 7775 亿、1896 亿元推进农网改造升级,实际投资总额超计划资金 3149 亿元。根据最近发布的规 划目标,“十四五”时期全国配电网规划投资金额同比增加 3200 亿元,南方电网 明确表示,将进一步巩固农村电网的改造升级。在双碳目标的大背景下,农网改造 升级将进一步拉动对节能非晶合金变压器的需求。
    图 23:2016-2020 年国家电网农网投资及占比(亿元) 图 24:2016-2020 年南方电网农网投资及占比(亿元)
    农网投资/亿元城市电网投资/亿元农网投资/亿元城市电网投资/亿元
    6000 5000 4000 3000 2000 1000 0

    行业深度报告
    建”主要涉及 5G 基站及其应用、光伏电网、城际轨道交通、新能源车及充电桩、大数据中心等领域,相关领域投资建设将带动大批量用户工程端干式变压器需求。考虑到新基建项目大多用电量较大,且用电不均衡、运行负载率低,带来电源能量 变换上的高效率需求,非晶干式变压器能大幅降低供电系统能耗,契合相关需求,预计相关投资建设可对非晶变压器需求形成有效拉动。
    在轨道交通领域,降低配电变压器的空载损耗有利于降低轨道交通运营成本。根据 QY Research 研究报告,2016 年-2020 年,中国轨道交通变压器市场规模 从 40.87 亿元增长至 71.11 亿元,复合增长率为 14.85%,装机容量从 0.54 亿千 伏安增长至 0.95 亿千伏安,复合增长率为 15.17%,保持稳定增长,预计 2021 年 至 2027 年轨道交通变压器市场规模仍将保持持续增长趋势,2027 年市场规模有 望超过 200 亿元,装机容量有望达到 2.8 亿千伏安。
    数据中心作为各行业的关键基础设施,产业规模高速增长。根据工业和信息化 部信息通信发展司发布的《全国数据中心应用发展指引》,2017 年至 2019 年期 间,我国在用数据中心机架规模年均复合增长率达到 37.75%,保持快速增长的趋 势。
    根据 QY Research 研究报告,2016 年-2020 年中国数据中心变压器市场规 模从 47.23 亿元增长至 170.77 亿元,复合增长率为 37.89%,装机容量从 0.63 亿 千伏安增长至 2.28 亿千伏安,年复合增长率为 37.93%,预计 2021 年至 2027 年 数据中心变压器市场规模仍将保持高速增长,2027 年市场规模有望超过 1100 亿 元,装机容量接近 15 亿千伏安。
    机房电费占据数据中心运营总成本的一半以上,非晶合金变压器相较普通干 式变压器的相关技术参数,空载损耗可下降 65%~70%,高速增长的数据中心领 域有望为非晶合金变压器带来增量的市场空间。目前,百度、京东等多家知名企业 已经开始使用非晶合金变压器来替代原硅钢变压器,随着我国对数据中心等新型 基础设施建设力度的加大和建设进度的加快,应用于数据中心的非晶变压器市场 需求有望持续增长。
    图 25:中国轨道交通变压器市场规模持续增长 图 26:中国数据中心变压器市场规模高速增长
    250市场规模(亿元)
    市场规模(亿千伏安)
    31200市场规模(亿元)16
    1000市场规模(亿千伏安)14
    2.5
    20012
    150280010
    1001.56008
    6
    1400
    500.52004
    2
    0000


    资料来源:QY Research,民生证券研究院

    资料来源:QY Research,民生证券研究院
    光伏、风力发电通常具有明显的间歇性、季节性、随机性,在发电系统间歇的 停止运行期间,配套的升压变压器成为用电设备,随着升压变压器数量增多,变压 器空载损耗总量增大,导致大量电能损耗,非晶变压器空载损耗低、电流小、节能 性好的特点契合新能源发电领域的节能要求。
    根据 QYResearch 研究报告,2016 年-2020 年,中国新能源发电变压器市场 规模从 40.35 亿元增长至 90.75 亿元,年复合增长率 22.46%,装机容量从 0.54
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    行业深度报告
    亿千伏安增长至 1.21 亿千伏安,年复合增长率为 22.35%,呈现快速增长的态势。随着新能源发电建设投资的持续增长,预计 2021 年至 2027 年新能源发电变压器 市场规模仍将保持高速增长,2027 年市场规模有望接近 200 亿元,装机容量超过 2.5 亿千伏安。
    新能源车行业快速发展,充电站、充电桩作为配套设施需求空间广阔,大规模 充电桩的铺设将带来干式变压器增量需求,相比传统干式变压器,非晶变压器更适 合新能源汽车充电站大功率充电的使用要求。根据 wind 数据显示,2021 年末我 国公共和专用充电桩保有总量为 114.7 万台,新增数量为 34.0 万台,新增装机同 比增长 16.69%,2016-2021 年新增充电桩复合增速为 29.91%,行业处于高速发 展阶段。目前我国新能源车配桩率仍然较低,随着新能源私家车的普及,将带动私 人充电桩需求的放量增长,新能源充电桩将受益于电动车销量高增长和配桩率的 提升,从而为非晶节能变压器市场不断带来增量需求。
    图 27:未来新能源发电变压器将高速增长 图 28:新能源汽车带动充电桩用变压器放量增长
    市场规模(亿元)3保有量(万台)增量(万台)
    200
    150
    100
    50
    市场规模(亿千伏安)
    120.0
    100.0
    80.0
    60.0
    40.0
    20.0
    0.0
    2.5
    2
    1.5
    1
    0.5
    00
    2015201620172018201920202021
    资料来源:QY Research,民生证券研究院 资料来源:wind,民生证券研究院
    我们基于以下假设,对用户工程端干式变压器用非晶合金市场需求进行了预 测:
    1)根据《基于 IPSO 的非晶合金干式变压器优化设计》中数据,1 台规格为 315 千伏安的干式变压器所需非晶铁芯的重量为 1208kg,按照变压器功率与铁芯 大小成同步变动关系,单位千伏安的干式变压器容量所需非晶铁芯质量约为 3.8kg。
    2)根据云路股份招股说明书, 2020 年全球非晶变压器中干式非晶变压器占 比约为 13.42%,以此计算 2019 年我国非晶带材 9.97 万吨产量中用于干式变压 器的产量为 1.34 万吨。按照单位千伏安变压器容量所需非晶铁芯质量 3.8kg 计算,对应变压器容量为 352.6 万千伏安,占据 2019 年我国干式变压器总产量规模 2.73 亿千伏安的比例约为 1.3%,按照变压器容量计算,目前干式变压器中非晶材料渗 透率较低。
    3)考虑到新基建项目中新能源发电、轨道交通等分散负载场景较多,数据中 心用户对变压器能耗要求大幅提升,预计非晶干式变压器渗透率将逐步提升。
    表 13: 用户端干式非晶变压器用非晶材料需求预测
    年份 2020 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E
    轨道交通变压器市场需求 0.95 1.12 1.31 1.53 1.79 2.08
    单位千伏安变压器铁芯质量 3.8 3.8 3.8 3.8 3.8 3.8
    非晶铁芯渗透率 0.90% 1.00% 1.10% 1.20% 1.30% 1.40%
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    行业深度报告
    轨道交通变压器非晶材料需求 0.32 0.43 0.55 0.70 0.88 1.11
    数据中心变压器市场需求 2.28 3.07 4.07 5.32 6.95 8.99
    非晶铁芯渗透率 0.40% 0.50% 0.60% 0.70% 0.80% 0.90%
    数据中心变压器非晶材料需求 0.35 0.58 0.93 1.42 2.11 3.07
    新能源发电变压器市场需求 1.21 1.34 1.49 1.66 1.85 2.05
    非晶铁芯渗透率 0.20% 0.22% 0.24% 0.26% 0.28% 0.30%
    新能源发电变压器非晶材料需求 0.09 0.11 0.14 0.16 0.20 0.23
    其他干式变压器领域非晶需求 0.10 0.11 0.12 0.13 0.15 0.16
    资料来源:QY Research,《基于 IPSO 的非晶合金干式变压器优化设计》,云路股份招股说明书,民生证券研究院预测
    综上,目前非晶铁芯用作外网变压器铁芯在轨道交通、数据中心等领域应用发 展较快,此外新能源发电等其他领域的渗透率提升空间广阔,我们预计到 2025 年,轨道交通、数据中心、新能源发电领域干式变压器采购带来非晶材料需求分别由目 前的 0.43 万吨、0.58 万吨、0.11 万吨增长至 1.11 万吨、3.07 万吨、0.23 万吨。
    3.3 能效限定标准升级带来替换需求,刺激非晶占比提升
    变压器能效限定标准升级,目标引导非晶变压器采购量上升。2021 年 6 月 1 日国家强制标准《电力变压器能效限定值及能效等级(GB20052-2020)》正式实 施,与原标准相比,35-350kV 电力变压器空载损耗下降 20-45%,负载损耗下降 5-10%,根据与该标准相匹配的,由工信部等三部委联合印发的《变压器能效提升 计划(2021-2023 年)》,当年新增高效节能变压器占比将达到 75%以上,到 2023 年,高效节能变压器在网运行比例提升 10 个百分点,预计在能效标准不断升级的 趋势下,非晶变压器将迎来存量替换升级需求和新增采购量占比的提升。
    表 14:《变压器能效提升计划(2021-2023 年)》解读
    角度 具体内容
    (1)到 2023 年,高效节能变压器(符合 CB 20052-2020《电力变压器能效限定值及能效
    等级》中 1 级、2 级能效标准的电力变压器)在网运行比例提高 10%,当年新增高效节能
    目标 变压器数量占比达到 75%以上。
    (2)围绕高效节能变压器研发设计、生产制造、运行维护、咨询服务等领域,推广应用一
    批关键核心材料、部件和工艺技术装备,形成一批骨干优势制造企业。
    任务一:加快技术创新及 产业化应用加强关键核心技术研发,升级高效节能变压器用材料创新和技术,着力解決变压器高压套 管等卡脖子问题,加强如立体卷铁芯结构等高效节能变压器结构设计与加工工艺,提高变 压器数字化、智能化、绿色化水平。强化企业技术创新主体地位,提高产业链创新能力。
    引导变压器企业生产装备向自动化和智能化发展。禁止企业生产、销售低于国家新版能效
    任务二:提升绿色生产和 标准要求的变压器。提升在新兴领域如可再生能源、轨道交通、数据中心等场合使用高效
    供给能力 节能变压器的比例,发布和培育一批緑色供应链示范企业,建设一批高效节能变压器生产
    制造集聚区。
    任务三:加大高效节能变 压器推广力度自 2021 年 6 月起,新增变压器须符合国家能效标准要求,鼓励使用高效节能变压器,提 高高效节能变压器在工业、通信业、建筑、交通等领域的应用比例。组织开展国家重大工 业节能监察,推动淘汰低效变压器。推动电网企业制定低效变压器淘汰计划并组织实施,
    自 2021 年 6 月起,新采购变压器应为高效节能变压器。
    资料来源:生态环境部前瞻产业研究院,民生证券研究院
    我们基于以下假设,对能效限定标准升级下,变压器存量替换对非晶带材市场 需求进行预测:
    1. 我国在网运行变压器数量约为 1700 万台,基于能效提升计划指引,我国到 2023 年高效节能变压器比例提升 10%,则扣除国网、南网采购的高效节能变压器(至少占新增采购量的 75%)后,还需年均 40 万台左右高效节能变压器需对我
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      国存量变压器的进行更换,且考虑到碳中和背景下能效提升计划或持续升级,预计 2023 年后仍维持年均 45 万台的存量替换需求。
    2. 假设高效节能变压器存量替换需求中非晶变压器采购占比为 10%。

表 15: 能效标准提升下在网运行变压器存量替换带来非晶合金市场需求预测

年份 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E
南网、国网配电变压器采购数量(万台) 37.95 41.74 45.91 50.51 55.56
新增高效节能变压器采购比例(%) 75.00% 80.00% 85.00% 88.00% 88.00%
高效节能变压器采购数量(万台) 28.46 33.39 39.03 44.45 48.89
高效节能变压器存量替换需求数量(万台) 36.54 41.61 47.49 45 45
存量替换中非晶变压器采购比例(%) 10.00% 10.00% 10.00% 10.00% 10.00%
存量替换中非晶变压器采购数量(万台) 3.65 4.16 4.75 4.50 4.50
单台非晶带材质量(吨/台) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
合计(万吨) 1.83 2.08 2.37 2.25 2.25

资料来源:工信部,扬电科技招股说明书,云路股份招股说明书,民生证券研究院预测

根据我们的测算,预计 2021-2025 年非晶变压器采购带来的非晶带材需求量 将由 7.47 万吨提升至 17.26 万吨,整体需求实现 18.23%的复合增速快速增长。

表 16: 2021-2025 年我国非晶变压器投资带来非晶合金市场需求测算

年份 2020 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E
配电变压器新增采购非晶带材需求(万吨)2.494.415.656.848.5010.43
其中:农村变压器非晶带材需求(万吨)1.553.363.844.384.995.68
城市变压器非晶带材需求(万吨)0.941.051.812.453.514.75
用户端变压器非晶带材需求(万吨)0.861.231.732.413.344.58
其中:轨道交通领域非晶带材需求(万吨)0.320.430.550.700.881.11
数据中心变压器非晶带材需求(万吨)0.350.580.931.422.113.07
中国新能源发电变压器非晶带材需求(万吨)0.090.110.140.160.200.23
其他用户端变压器非晶需求(万吨)0.100.110.120.130.150.16
能效标准提升下存量替换带来非晶带材需求(万吨)1.832.082.372.252.25
变压器领域非晶带材总需求(万吨)3.357.479.4611.6214.0917.26
yoy(%)26.67%22.81%21.26%22.46%

资料来源:工信部,扬电科技、云路股份招股说明书,《基于 IPSO 的非晶合金干式变压器优化设计》,民生证券研究院预测

4. 纳米非晶:综合性能优异,受益于下游需求升级

4.1 电力电子元器件领域,顺应高频、集成趋势

纳米晶合金可用于生产电力电子元器件。电力电子元器件主要用于电力设备 的电能转换和电路控制,分为电容器、磁性材料及器件、光纤电缆、磁性元器件等,其中磁性元器件主要应用于电源和电器电子设备,用于实现电能和磁能相互转换,广泛用于各种电能变换设备,下游包含家用电器、新能源汽车、通讯、能源、医疗 等诸多领域。

磁性电子元器件所用的软磁材料经历了金属软磁、铁氧体软磁、非晶、纳米晶 软磁的不断升级的过程,产品正向高频化、高效率、低损耗、小型化、集约化等方

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向发展,例如新能源发电、新能源汽车、无线充电需求等新形态能源应用的快速发

展带来了从发电、输配电、储电、节电各个环节中电源能量变换上的高效率、高功

率密度新需求。

图 29:磁性元器件为电力电子元器件分支

资料来源:扬电科技招股说明书,民生证券研究院

图 30:磁性元器件下游应用

资料来源:QY Research,民生证券研究院

图 31:电力电子元器件向低能耗、小型化发展

资料来源:安泰科技,民生证券研究院

纳米晶材料凭借高饱和磁密度、高初始磁导率、低损耗等特性,可满足高频化、高效率、低损耗、集成化趋势带来的需求。软磁材料的损耗可非为磁滞损耗、涡流 损耗和剩余损耗,其中磁滞损耗随频率线性增加,涡流损耗随频率幂次增加,频率 的增加会使软磁材料的损耗增加。磁导率和饱和磁感应强度反应材料的磁性性能,其值越大,相同电气指标下元器件体积可越小,更能满足轻薄化、集成化趋势。

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图 32:纳米晶磁性能领先优势明显

资料来源:安泰科技,民生证券研究院

图 33:相同频率下纳米晶损耗更低

资料来源:中国钢铁工业协会,民生证券研究院

纳米晶的综合性能在所有软磁材料中最优,与硅钢和铁基非晶相比,虽然纳米 晶合金的饱和磁感较低,但其高频损耗可大幅降低,并具有更好的耐蚀性和磁稳定 性,对于电阻率较低的硅钢和非晶合金等材料,在高频下使用受到限制。

铁氧体具有成本低,损耗低等特点,可应用于高频领域,目前应用较广泛,纳 米晶合金在中高频领域与铁氧体软磁形成竞争。传统的铁氧体虽然在更高的频段 中,损耗可以更低,但其在较低(100kHz)频段下损耗大于纳米晶,且磁性能较 差,饱和磁感应强度远小于纳米晶,迫使元器件的体积和重量增大。例如在频率低 于 50kHz 时,纳米晶在拥有更低损耗的同时可具有高 2 至 3 倍的工作磁感,磁芯 体积可缩小一倍以上。此外,铁氧体的居里温度较低,热稳定性差,温度升高后会 使其饱和磁感强度进一步降低,工作状态不稳定。

表 17: 纳米晶相对于铁氧体具有可替代性

性能指标 相对锰锌系铁氧体软磁优点
饱和磁感应强度 饱和磁感 Bs=1.2T,是铁氧体的 2.5 倍
磁导率 磁导率高,初始磁导率是铁氧体的 26 倍,最大磁导率是铁氧体的 60 倍以上
损耗 低损耗,在 20KHz-50KHz 频率范围是铁氧体的 1/2-1/5
应用温度 应用温度范围宽,温度稳定性优于铁氧体

资料来源:《再谈纳米晶在逆变电源上的应用》,民生证券研究院

纳米晶材料凭借高饱和磁密度、高初始磁导率、低损耗等特性,可满足高频化、高效率、低损耗、集成化趋势带来的需求。软磁材料的损耗可非为磁滞损耗、涡流 损耗和剩余损耗,其中磁滞损耗随频率线性增加,涡流损耗随频率幂次增加,频率 的增加会使软磁材料的损耗增加。磁导率和饱和磁感应强度反应材料的磁性性能,其值越大,相同电气指标下元器件体积可越小,更能满足轻薄化、集成化趋势。

目前软磁铁氧体在电子元器件用软磁材料领域仍然占据较大比例,我国作为 全球最大的铁氧体软磁生产国,根据 QY Research,2020 年我国铁氧体产量为 21 万吨,而纳米晶产量仅为 1.02 万吨,产量占铁氧体产量比例不足 5%,纳米晶替 代空间广阔。

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图 34:中国软磁铁氧体行业产量及增速

25产量(万吨)增速(%20%
2415%
2310%
225%
210%
20-5%
19-10%
2014201520162017201820192020

资料来源:QY Research,民生证券研究院

目前纳米晶材料整体渗透较低,未来在新兴领域应用空间广阔。根据 QY Research 出具的《2020-2026 全球与中国纳米晶软磁材料市场现状及未来发展 趋势》,2015-2019 年全球纳米晶软磁材料市场规模呈现持续增长的态势,产量 从 2.15 万吨增长至 3.02 万吨,市场规模从 1.65 亿美元增长至 2.42 亿美元,年均复合增长率达到 10.05%,2015-2019 年国内纳米晶产量由 0.67 万吨增长至 1.03 万吨,市场规模从 0.46 亿美元增长至 0.75 亿美元,年复合增长率为 12.7%。

图 35:中国纳米晶产量及规模快速增长 图 36:全球纳米晶产量及规模持续增长
市场规模(百万美元)产量(百吨)市场规模(百万美元)产量(百吨)
120
100
80
60
40
20
0
350
300
250
200
150
100
50
0
20152016201720182019
20152016201720182019
资料来源:QY Research,民生证券研究院 资料来源:QY Research,民生证券研究院
纳米晶下游应用目前仍主要为家电等传统领域,整体规模较小,最为新一代高 性能软磁,未来市场增长空间充足。在低碳节能趋势下,其应用于节能家电、消费 电子等传统领域,可降低损耗,提高磁芯效率,对节约能源具有重大意义;在新兴 领域中,随着 5G 通讯建设,智能电网、新能源车、第三代半导体技术、消费电子 升级、无线充电技术的发展,高频大功率、低损耗电磁元器件的设计与推广应用成 为可能,纳米晶材料将助推电力电子、新能源汽车、信息通讯等战略新兴产业向高 频、高效、小型化、轻量化和低能耗方向不断发展。
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图 37:纳米晶材料在新兴产业领域应用前景广阔

资料来源:中国钢铁工业协会,民生证券研究院

4.1 高性能需求领域快速发展,纳米晶软磁放量可期

在新能源车领域,电动汽车的电驱动系统、电控系统、充电系统,以及充电桩 均需要使用到磁性器件,目前新能源汽车单车粉芯模压电感器用量平均已经超过 1000 只,高端汽车的用量达到 10000 只/辆,且仍在继续增长。纳米晶材料可用 于制造各类中高频变压器、高性能电感器和滤波器、高精度电磁测量和传感器等,满足电动车性能要求。

根据 EVsales,2020 年,我国新能源汽车销量为 131 万辆,同比增长 11.97%,EVTank 统计,2020 年全球新能源汽车销量为 331.1 万辆,同比增长 49.8%,预 计 2025 年新能源汽车销量达 1800 万辆,将带动汽车磁性元器件市场规模的不断 增长。

在 5G 基站建设中,5G 的高传输速度和广覆盖特性要求 5G 关键电感器具备 容量范围大、体积小、额定电压高、高频特性好等性能,5G 基站功率放大器需要 实现更大的输出功率和更高的工作频率,且在介质滤波器和表面声波滤波器方面,对频率的提升和精度要求提高,由纳米晶等非晶材料制作的电感器、功率放大器、介质滤波器等可以满足 5G 基站建设要求。

我国 5G 牌照发放于 2019 年 6 月,据工信部统计公告,2019 年底我国共建 成 5G 基站超 13 万个,截至 2021 年底我国已累计建成并开通 5G 基站 142.5 万 个。根据工信部“十四五”规划,力争 2025 年实现每万人拥有 5G 基站数达到 26 个,实现城市和乡镇全面覆盖。根据前瞻产业研究院的推算,5G 宏基站建设步伐 先行于 5G 小基站,2023 年是 5G 宏基站建设的高峰期,2024 年是 5G 小基站建 设的高峰时期,预计 2022-2024 年期间,5G 宏基站和小基站总共新增建设量为 约为 140 万站、240 万站、265 万站。该时期处于资本开支集中期,预计将充分 拉动高性能纳米晶软磁需求。

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行业深度报告
图 38:新能源汽车销量持续超预期(万辆) 图 39:中国 5G 新增基站迎主要投资期(万站)
1200 1000 800
600
400
200
0
产量(万辆)PHEV产量(万辆)300
行业深度报告
图 42:无线充电价值量占比 图 43:全球无线充电市场规模高速增长(亿美元)
方案设计电源芯片磁性材料160
140
120
100
80
60
40
20
0
行业深度报告

表 18: 无线充电用纳米晶材料需求预测

年份 20202021E2022E2023E2024E2025E
无线充电市场规模合计(亿美元) 101115126143150159
软磁材料价值量占比(%) 20%20%20%20%20%20%
软磁材料中纳米晶材料渗透率(%) 0.40%0.5%0.60%0.7%0.80%0.90%
无线充电纳米晶材料需求规模(亿美元) 0.10.10.20.20.20.3
纳米晶单价(万元/吨) 4.54.54.54.54.54.5
无线充电纳米晶材料需求量(万吨) 0.120.170.220.290.350.41

资料来源:智研咨询,云路股份招股说明书,民生证券研究院预测(按照美元兑人民币汇率 6.5 元估算)

在新能源车方面,根据 EV sales 数据统计 2025 年新能源车销量可达近 2100 万辆,根据云路股份招股说明书,单台电动车磁性元器件价值量在 2000 元左右,其中软磁材料占比参考无线充电领域数据为 21%,按照纳米晶材料渗透率不断提 升计算,预计 2025 年新能源车产业带来的纳米晶市场需求规模可达 0.79 万吨。

表 19: 全球新能源汽车用纳米晶材料需求预测

年份 20202021E2022E2023E2024E2025E
全球新能源汽车销量(万辆) 331 590 885 1239 1611 2094
单车软磁材料价值量(元) 2000 2000 2000 2000 2000 2000
软磁材料价值量(亿元) 66 118 177 248 322 419
软磁材料中纳米晶份额(%) 0.50% 0.55% 0.60% 0.65% 0.70% 0.75%
新能源车纳米晶材料市场空间(亿元) 0.3 0.6 1.1 1.6 2.3 3.1
纳米晶材料单价(万元/吨) 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0
对应纳米晶材料需求量(万吨) 0.08 0.16 0.27 0.40 0.56 0.79

资料来源:EVsales,云路股份招股说明书,民生证券研究院预测

在光伏领域的应用上,根据 CPIA 数据到 2025 年全球光伏新增装机量可达 270GW,根据云路股份招股说明书,单 GW 光伏装机容量对金属磁性材料的需求 为 0.3 吨,按照纳米晶材料渗透率逐步提升至 0.60%计算,预计 2025 光伏装机带 动纳米晶材料需求可达 0.49 万吨。

表 20: 光伏逆变器用纳米晶材料需求及预测

年份 20202021E2022E2023E2024E2025E
光伏新增装机量(GW)) 130 150 180 210 240 270
单 GW 金属磁材需求量(吨) 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30
纳米晶材料渗透率(%) 0.10% 0.20% 0.30% 0.40% 0.50% 0.60%
纳米晶材料需求量(万吨) 0.04 0.09 0.16 0.25 0.36 0.49

资料来源:CPIA,云路股份招股说明书,民生证券研究院预测

在变频空调领域的应用上,根据 wind 数据统计,2020 年我国家用变频空调 销量为 7485.30 万台,占全国空调总销量的比例为 53%,且正逐步提升。据云路 股份招股说明书,每台家用变频空调所需磁性材料约 0.25 千克。假设未来全国空 调销售总量按照 2%增速缓慢增长,变频空调渗透率受能效标准等级带动快速提升,纳米晶材料应用比例逐步提升,预计 2025 年我国变频空调销量可带来纳米晶材料 需求量为 1.43 万吨。

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表 21: 变频空调用纳米晶产品市场需求及预测

年份 20202021E2022E2023E2024E2025E
空调销量(万台) 15632 15945 16264 16589 16921 17259
变频空调渗透率(%) 53% 60% 65% 70% 75% 80%
变频空调销量(万台) 7485 9567 10571 11612 12690 13807
单台变频空调配套磁性材料(kg) 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25
变频空调配套所需磁性材料(万吨) 5.60 9.15 11.18 13.48 16.10 19.06
纳米晶材料渗透率(%) 7.00% 7.10% 7.20% 7.30% 7.40% 7.50%
纳米晶材料需求量(万吨) 0.39 0.65 0.80 0.98 1.19 1.43

资料来源:wind,云路股份招股说明书,民生证券研究院预测

根据我们的测算,预计我国无线充电、新能源汽车、光伏逆变器、变频空调合 计带来纳米晶材料需求量由 2021 年的 1.07 万吨增长 2025 年的至 3.11 万吨,年 均复合增长率达 30.67%。

表 22: 部分领域纳米晶需求测算表

年份 20202021E2022E2023E2024E2025E
无线充电纳米晶材料需求(万吨)0.12 0.17 0.22 0.29 0.35 0.41
纳米晶材料渗透率(%1.00% 1.10% 1.20% 1.30% 1.40% 1.50%
新能源车纳米晶材料需求(万吨)0.08 0.16 0.27 0.40 0.56 0.79
纳米晶材料渗透率(%1.00% 1.10% 1.20% 1.30% 1.40% 1.50%
光伏逆变器纳米晶材料需求(万吨)0.04 0.09 0.16 0.25 0.36 0.49
纳米晶材料渗透率(%1.00% 1.10% 1.20% 1.30% 1.40% 1.50%
变频空调纳米晶材料需求(万吨)0.39 0.65 0.80 0.98 1.19 1.43
纳米晶材料渗透率(%1.00% 1.10% 1.20% 1.30% 1.40% 1.50%
合计(万吨)0.63 1.07 1.45 1.93 2.46 3.11

资料来源:云路股份招股说明书,民生证券研究院预测

5. 重点公司

5.1 云路股份:非晶带材行业龙头,成长性逐步凸显

云路股份为全球非晶合金龙头,软磁材料领域领军者。公司专注于磁性金属材 料的设计、研发、生产和销售,为行业龙头,2021 年在非晶合金领域的全球市占 率超 40%。目前已形成非晶合金、纳米晶合金、磁性粉末三大业务板块,相关产 品主要用于配电工程、消费电子、新能源发电、新能源汽车、家电等领域。公司在 非晶、纳米晶产品上拥有技术优势,并在磁性粉末领域不断奋起直追、寻求突破。

非晶材料产品性能居行业前列。1)非晶带材产品,在带材厚度、电阻率、居 里温度等性能指标方面优于日立金属,在单位铁损、电阻率、饱和磁通密度等性能 指标方面优于安泰科技;2)非晶铁芯产品在单位损耗指标方面与安泰科技相当、优于日立金属,励磁技术指标优于安泰科技和日立金属。目前公司的非晶合金领域 制备关键技术处于国际领先水平性。

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表 23: 非晶薄带产品性能对比

重要参数 衡量指标 参数解释 青岛云路 日立金属 安泰科技

单位铁损越低,变压器铁芯的损耗越

单位铁损 节能性低(以测试磁密 1.35T、频率 50Hz 0.1-0.160.1-0.18<0.2-0.3
(w/kg)为例;安泰科技为测试磁密 1.40T、

频率 50Hz 数据)

电阻率 节能性非晶合金薄带的物理属性参数,电阻137120130
μΩ·cm)率越大,损耗越小

饱和磁通密度越高,说明材料磁感性

饱和磁通密度 材料体积越强,有利于提高非晶铁芯及变压器1.601.631.56
(T)的工作磁通密度,减少体积,节省材

带材厚度 剪切效率带材厚度决定铁芯在剪切过程中的效25±22526±2
μm)率,厚度越大,效率

居里温度越高,材料磁性对温度变化
的敏感性越低,材料性能越好。当温

居里温度 耐高温特性度高于居里温度时,磁体的磁场很容400363415
(℃)易随周围磁场的改变而改变;温度低

于居里温度时,和材料有关的磁场很
难改变

热处理温度 材料脆性热处理温度越低,材料脆性越轻,减365-375335-345未披露
(℃)少材料碎片化

资料来源:云路股份招股说明书,民生证券研究院

表 24: 非晶铁芯产品性能对比

重要参数 衡量指标 参数解释 青岛云路 日立金属 安泰科技
单位铁损 节能性单位铁损越低,变压器铁芯 的损耗越低0.14-0.150.15-0.170.14-0.15
(w/kg)(以测试磁密 1.35T、频率 50Hz 为例)
励磁 运行噪声变压器空载损耗功率,空载 电流主要为0.20-0.230.24-0.290.25-0.29
励磁电流。励磁 越小,空载损耗电流越
(VA/kg)
小, 噪音就越小

资料来源:云路股份招股说明书,民生证券研究院

纳米晶研发多次突破,性能国内领先。1)公司为国内首个突破 14μm 技术关 卡的企业,研发生产出 10-12μm 的纳米晶产品,解决了高端装备制造“卡脖子”的材料难题;2)在国内行业几乎不能生产宽度超过 80mm 的产品的情况下,公司 专注技术突破,产品宽度可达 120-150mm;3)公司拥有国内首创单次连铸生产超 薄带纳米晶 3 吨以上的连铸技术,远高于行业 200kg 左右的平均水平。公司的纳 米晶超薄带产品在关键指标上整体优于主要竞争对手。

表 25: 纳米晶超薄带产品性能对比

重要参数 衡量指标 参数解释 青岛云路 日立金属 安泰科技

损耗越低,能量转化效率越高(测试

单位损耗 节能性磁密 0.20T、频率 100kHz,损耗单≤220250未披露
(w/kg、位 kW/m3)
损耗越低,能量转化效率越高(测试≤10未披露≤12
kW/m3)
磁密 0.50T、频率 20kHz,损耗单位
w/kg)
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行业深度报告

损耗越低,能量转化效率越高(测试

磁密 0.30T、频率 100kHz,损耗单≤55未披露≤60

位 w/kg)

矫顽力 节能性代表磁性材料抵抗退磁的能力,反映≤1≤2.5≤1.5
材料的软磁特性,数值越低,软磁性
(A/m)
能越好
饱和磁通密度 材料体积饱和磁通密度越高,说明材料单位体1.2451.231.24
(T)积磁感性越强,有利于减少体积
带材厚度 高频性能带材厚度与高频性能相关,厚度越14-181814-26
(μm)薄,高频性能越好

资料来源:云路股份招股说明书,民生证券研究院

磁性粉末产品尚处于起步阶段,自主研发实现技术突破。1)公司磁性粉末板 块主要包括雾化粉末和破碎粉末产品,以及使用磁性粉末所加工生产而成的磁粉 。公司雾化粉末产品的市场占有率为 0.27%,距离日立金属、安泰科技、铂科 新材等行业龙头企业仍有一定差距。2)基于磁性材料领域的技术积累,公司成功 研发雾化粉末产品并逐渐量产。公司自主研发出的高温、超音速雾化球形颗粒的粒 径和成型控制技术,能够更好地控制制粉的粒径、粒度比例,降低粉末快冷过程的 内应力,使得粉末颗粒内外受力更均匀,纳米级绝缘涂层颗粒包裹技术大幅降低了 非晶、纳米晶磁粉制得产品的磁损特性。

表 26: 磁性粉末产品简介及功能特点

产品名称 产品图片 产品简介及功能特点
雾化粉末经真空、非真空冶炼,由高压气体或水冲击金属熔液快速冷却制得。粉末颗粒为
球形、类球形,具有良好的流动性和松装密度。
破碎粉末由非晶、纳米晶合金薄带通过机械破碎制得。优化的制备工艺使得破碎粉末无明
显尖角,整体近球形。继承了非晶、纳米晶合金高磁导率、低损耗、高居里温度
点等特性,更适合高频率、大功率电路系统

资料来源:云路股份招股说明书,民生证券研究院

表 27: 磁性粉末工艺流程图

产品名称 工艺流程图 产品简介及功能特点
雾化粉末通过将不同的金属材料按照配方及比例进行熔化,到金
属熔点后再将液体升至 1650℃左右,之后使用氮气等
对金属液进行冲击破碎、冷却,得到粉状产品
破碎粉末将非晶合金薄带、纳米晶带材在适当温度下热处理后,
通过破碎设备进行机械破碎,经密闭筛分后得到不同粒
度粉末

资料来源:云路股份招股说明书,民生证券研究院

公司业绩稳步提升,精益管理降费增效。2021 年公司实现营业收入 9.4 亿

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行业深度报告

元,同比上升 30.8%;归母净利润 1.2 亿元,同比上升 24.9%。2018-2021 年,公司归母净利润从 0.65 亿元增长至 1.20 亿元,年均复合增长率达 22.67%。2021 年公司销售费用率、管理费用率和财务费用率分别为 2.08%/2.87%/0.28%,同比 下降 0.08pct/1.26pct/0.64pct,管理效率提升及规模效益显现显著增厚公司的盈 利能力。2021 年公司研发费用同比增长 28.39%,占营业收入比重为 5.66%,主 要是公司为提升产品竞争力,保持行业领先技术水平,陆续增加新的研发项目,研 发人员、研发器材等相关投入相应增长。

图 46:公司经营状况(亿元) 图 47:公司期间费用营收占比
营业收入(亿元)归母净利润(亿元)
销售费用率管理费用率2021
10
8
6
4
2
0
9.36
7.357.5
7.00
.2
0.650.820.96
7%财务费用率研发费用率
6%
5%
4%
3%
2%
1%
0%
2018201920202021
201820192020
资料来源:云路股份招股说明书,云路股份年报,民生证券研究院 资料来源:wind,云路股份年报,民生证券研究院

非晶贡献主要业绩,纳米晶、磁性粉末释放增长潜力。2021 年三大板块非晶 合金、纳米非晶、磁性粉末的营业收入分别为 6.36/2.12/0.84 亿元,同比增加 6.16%/161.71%/153.78%。目前公司营收仍以配电变压器用非晶带材为主,非晶 合金营收占比为 68.02%,毛利占比为 64.77%。由于公司产能释放和下游需求增 加,纳米晶和磁性粉末表现亮眼,2021 年公司营收同比增额为 2.20 亿元,其中 纳米晶和磁性粉末分别贡献了 1.31 亿元/0.51 亿元,营收占比分别增加为 22.61%/8.96%,毛利占比分别增至 31.87%/2.50%。

图 48:公司主要产品营收占比 图 49:公司主要产品毛利占比
非晶合金薄带及其制品纳米晶产品非晶合金薄带及其制品纳米晶产品
磁性粉末及其制品其他业务
2021
2020
2019
磁性粉末及其制品 其他业务
86.67% 11.06%
行业深度报告

11.27%/152.27%/178.16%。公司新产品纳米晶超薄带和雾化磁性粉末的新增产 能逐步释放,市场供应能力增强。

公司产品逐步打开海外市场。公司非晶带材及制品远销北美、西欧、东南亚和 东亚地区,尤其是印度、韩国、越南等电力需求旺盛的国家。2018-2021 年公司 境外营收由 2.06 亿元增长到 3.22 亿元,CAGR 达 16.05%。随着公司产能不断释 放,产品研发持续推进,产业布局愈加完善,未来公司国际市场的竞争力有望进一 步提升。

图 50:2018-2021 年云路股份国内外收入(亿元)

10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
境内(亿元)境外(亿元)
行业深度报告

图 51:2018-2021 云路股份毛利率(%)

非晶合金薄带及其制品(%
纳米晶产品(%

35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0%磁性粉末及其制品(%
2018201920202021

资料来源:云路股份招股说明书,云路股份年报,民生证券研究院

首次公开发行募集资金投向主营产品项目,扩产提质增加产品竞争力。1)公 司拟投资万吨级非晶合金闭口立体卷产业化项目。传统的非晶平面铁芯变压器存 在噪音偏大、抗突发短路能力差等问题,公司推出的新一代非晶立体卷铁芯采用立 体三角形结构,具有三相磁路完全对称、抗突发短路能力强、噪音低、节能效果显 著等特点,可进一步增强非晶铁芯相对于硅钢铁芯的竞争优势。2)公司未来也将 进一步扩大纳米晶产能,高性能超薄纳米晶带材及其器件产业化项目投产后可形 成 5000 吨纳米晶相关制品产能,较原有产能实现翻倍以上增长。3)在较为薄弱 的磁性粉末方面,高品质合金粉末制品产业化项目将提升公司磁性粉末产品质量 和生产规模,助力公司加速追赶领域内其他领先企业。

表 29: 首次公开发行募集资金项目

项目名称 投资总额(万元) 预计达产时间 预计产能变化情况
高性能超薄纳米晶带材及其器件产19,357.67 两条产线预计 28 个月 由 3600 吨翻倍至 8600 吨
业化项目
高品质合金粉末制品产业化项目 26,217.18 合金粉末的两条气雾化由 1850 吨扩充至 9650 吨
产线与三条水雾化产线
万吨级新一代高性能高可靠非晶合8,083.93 预计 3 年达产 非晶铁芯产能将由 18500
项目建筑设施建设已完
成,设备购置与调试后
金闭口立体卷产业化项目 吨升至 28500 吨
即可达产
产品及技术研发投入 15,000.00 / /
补充流动资金 24,000.00 / /
合计 92,658.78

资料来源:云路股份招股说明书,民生证券研究院

投资建议:公司作为全球非晶合金领域龙头,具备卓越技术研发和规模化生产 能力。公司具有非晶合金+纳米晶+软磁粉末业务多元化特质,首次公开发行募资 后,公司预计将进入扩产、量产快车道,我们预测 22-24 年公司实现归母净利 2.14/3.29/5.08 亿元,EPS 为 1.78/2.74/4.23,对应 2022 年 5 月 5 日收盘价的 PE 分别为 35/22/15X。首次覆盖,给予“推荐”评级。

表 30: 盈利预测与财务指标

项目/年度 2021A 2022E 2023E 2024E
营业收入(百万元) 936 1,408 1,965 2,614
增长率(%) 30.8 50.5 39.5 33.1
归属母公司股东净利润(百万元) 120 214 329 508
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行业深度报告
增长率(%) 24.9 78.6 53.9 54.2
每股收益(元) 1.00 1.78 2.74 4.23
PE 62 35 22 15
PB 4.0 3.6 3.1 2.6

资料来源:Wind,民生证券研究院预测(注:股价为 2022 年 5 月 5 日收盘价)

风险提示:扩产项目不及预期、产品研发进度不及预期、下游需求不及预期、材料成本降幅不及预期。

5.2 安泰科技:非晶材料研发先驱,面向高端企业

国内发展领先,深度布局新材料领域。安泰科技由中国钢研科技集团有限公司 发起,成立于 1998 年 12 月,于 2000 年 5 月上市。2021 年,公司四大业务板 块先进功能材料及器件、特种粉末冶金材料及制品、高品质特钢及焊接材料、环保 与高端科技服务业的营收占比分别为 36.86%、32.75%、21.65%以及 8.72%。公 司未来将进一步聚焦优势产业,发展两大核心产业。

2021 年两大核心产业“难溶钨钼为核心的高端粉末冶金及制品”和“稀土永 磁为核心的先进功能材料及器件”的营业收入占比达到 69.61%,未来比重有望进 一步提高。

通过剥离亏损业务,业绩稳步提升。2016 年以来受焊接、 非晶、热等静压等 业务的拖累,归母净利润出现下滑,2018 年因对部分扭亏无望的业务进行调整和 剥离,导致公司业绩出现了较大亏损,2019 年公司通过调整股权结构、压缩产能 进一步优化产品结构,并借助了新能源车和智能手机快速发展的契机,聚焦“难熔 钨钼”和“稀土永磁”两大优势产业,同时布局环保和氢能领域,实现扭亏为盈。

2021 年,公司持续推进优势产业的发展,尤其是大力推广非晶和纳米晶材料 在“新基建”中的应用,结合严格的内部成本控制,实现营业收入 62.72 亿,同比 增长 35.96%;净利润 2.61 亿元,同比增长 68.39%。2021 年,安泰非晶业务加 快调整产品结构,加大高端应用市场开拓力度,实现新签合同额同比增长 40%,其中海外订单首次突破 1 亿元。为更好地发挥公司非晶产业的整体优势,实现三 地业务协同,公司在年末调整非晶业务组织结构,通过模拟事业部管理方式,建立 非晶产业的一体化管理体系,提高效率,提升效益。

图 52:主营业务收入构成(亿元) 图 53:产品毛利率(%)
环保与高端科技服务业(亿元)特种粉末冶金材料及制品(%)
70
60
50
40
30
20
10
0
高品质特钢及焊接材料(亿元)
行业深度报告

图 54:营业收入及增速平稳

70
60
50
40
30
20
10
0
营业总收入(亿元)增速(%, 右)
40%
30%
20%
10%
0%
-10%
-20%
2015201620172018201920202021

资料来源:安泰科技年报,民生证券研究院

图 55:2019 年公司扭亏为盈

3.00
2.00
1.00
0.00
-1.00
-2.00
-3.00
-4.00
净利润(亿元)同比(%, 右)
200%
0%
-200%
-400%
-600%
-800%
-1000%

2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021

资料来源:安泰科技年报,民生证券研究院

公司为国内非晶、纳米晶软磁材料的研发先驱,产品面向高端企业。2010 年 初安泰科技成功突破国外技术封锁,在国内首次实现非晶合金带材量产化,使中国 成为世界第三个能够自主生产非晶带材的国家。公司 2014 年拥有非晶带材产能 4 万吨,且当年启动了 1.2 万吨新产能建设,由于 2016 开始国网对配电变压器 采购力度下滑,叠加行业竞争加剧,导致新项目投产后出现亏损,2019 公司减资 部分亏损非晶业务,调整业务结构,目前公司拥有非晶带材产能约 4 万吨,原有 纳米晶带材产能约为 3000 吨/年。

公司的非晶带材除用于变压器铁芯,还 用于苹果手机 SIM 卡托以及 Lightening 插槽等金属零部件。随着无线充电的发展,作为全球高端纳米晶材料 供应商,安泰科技为三星、小米、华为等高端企业的无线充电接收端提供材料。2019 年安泰科技的纳米非晶全球市占率达到 9.01%,超过德国 VAC,位居世界第 二。

纳米晶未来需求广阔,公司打开成长空间。公司所生产的纳米晶带材产品已基 本覆盖大功率高频铁芯市场,且随着国家高铁网和城市地铁网的大力建设,大功率 主变铁芯需求也会逐步扩大进而导致纳米晶带材的需求上升。未来公司将继续以 市场为导向,关注主流用户需求,大力推广超薄纳米晶带材,适度加大下游器件开 发,延伸产业链、充分释放产能,实现纳米晶铁芯在光伏储能、新能源汽车和节能 环保等领域的应用拓展。

风险提示:下游需求不及预期、材料成本降幅不及预期、行业竞争格局恶化。

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行业深度报告

6.风险提示

1)下游行业需求不及预期。如果未来下游行业需求发生重大不利波动,例如 电网变压器投资总量持续下降、硅钢变压器采购占比增加等,将导致非晶合金产品 的需求量降低。

2)行业竞争格局恶化。随着非晶带材生产企业数量的增加,行业竞争或逐 渐加剧,若新产能释放过多,行业企业将整体面临盈利能力下滑风险。

3)非晶材料产品开发进度不及预期。非晶合金下游应用分散,若相关下游 应用拓展进度缓慢,关键技术突破受阻,将面临需求不及预期或被其他材料抢占 市场的风险。

4)非晶材料成本降幅不及预期。非晶材料若持续无法大规模量产从而降低单 位成本,高价格可能会抑制下游需求的释放。

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公司财务报表数据预测汇总(云路股份)

营业总收入936 1,408 1,965 2,614 成长能力(%)
营业成本717 1,012 1,345 1,702 营业收入增长率 30.82 50.49 39.51 33.06
营业税金及附加5 8 12 16 EBIT 增长率 16.63 81.00 67.68 54.91
销售费用20 28 39 52 净利润增长率 24.94 78.62 53.95 54.21
管理费用27 39 55 73 盈利能力(%)
研发费用53 82 114 152 毛利率 23.37 28.14 31.56 34.91
EBIT132 239 400 620 净利润率 12.80 15.19 16.76 19.43
财务费用3 0 3 4 总资产收益率 ROA 5.21 7.90 9.96 12.36
资产减值损失-1 -2 -2 -2 净资产收益率 ROE 6.54 10.46 13.86 17.61
投资收益0 0 0 0 偿债能力
营业利润132 251 412 635 流动比率 4.35 3.51 3.00 2.85
营业外收支1 1 0 0 速动比率 4.04 3.25 2.76 2.62
利润总额133 252 412 635 现金比率 0.23 0.19 0.27 0.47
所得税13 38 82 127 资产负债率(%) 20.29 24.42 28.16 29.84
净利润120 214 329 508 经营效率
归属于母公司净利润120 214 329 508 应收账款周转天数 79.48 90.84 91.68 87.33
EBITDA160 283 454 684 存货周转天数 44.19 43.50 42.00 40.00
资产负债表(百万元)2021A2022E2023E2024E
货币资金99 116 228 535
应收账款及票据 351 531 758 991
预付款项 46 33 51 76
存货 87 121 155 186
其他流动资产 1,293 1,324 1,376 1,437
流动资产合计1,876 2,124 2,568 3,226
长期股权投资0 0 0 0
固定资产 289 464 614 754
无形资产 41 40 38 37
非流动资产合计422 583 738 883
资产合计 2,298 2,707 3,306 4,109
短期借款0 50 100 150
应付账款及票据 383 480 650 846
总资产周转率 0.41 0.52 0.59 0.64

每股指标(元)

每股收益 1.00 1.78 2.74 4.23
每股净资产 15.27 17.05 19.79 24.02
每股经营现金流 0.55 1.44 2.46 4.20
每股股利 0.00 0.00 0.00 0.00
估值分析
PE 62 35 22 15
PB 4.0 3.6 3.1 2.6
EV/EBITDA 45.54 26.02 16.11 10.35
股息收益率(%) 0.00 0.00 0.00 0.00
现金流量表(百万元)2021A2022E2023E2024E
净利润120 214 329 508
其他流动负债 48 76 106 135 折旧和摊销 29 44 54 65
流动负债合计431 606 856 1,131 营运资金变动 -82 -87 -93 -76
长期借款0 20 40 60 经营活动现金流66 173 296 504
其他长期负债 35 35 35 35 资本开支-28 -205 -211 -211
非流动负债合计35 55 75 95 投资 -1,265 -20 -40 -50
负债合计 466 661 931 1,226 投资活动现金流-1,293 -225 -251 -261
股本120 120 120 120 股权募资1,307 0 0 0
少数股东权益 0 0 0 0 债务募资 -20 70 70 70
股东权益合计1,832 2,046 2,375 2,883 筹资活动现金流1,241 69 67 64
负债和股东权益合计 2,298 2,707 3,306 4,109

资料来源:公司公告、民生证券研究院预测

现金净流量 14 17 111 307
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行业深度报告

插图目录

图 1:磁性材料分类 .................................................................................................................................................................................. 3 图 2:软磁材料应用于电力工业领域 ..................................................................................................................................................... 4 图 3:软磁材料应用于电子工业领域 ..................................................................................................................................................... 4 图 4:非晶合金生产工艺 .......................................................................................................................................................................... 5 图 5:非晶与晶体结构微观对比 ............................................................................................................................................................. 5 图 6:非晶合金产业链 .............................................................................................................................................................................. 7 图 7:纳米非晶产业链 .............................................................................................................................................................................. 7 图 8:2019 年国内主要非晶合金厂商产能利用率差距较大 ............................................................................................................. 7 图 9:2019 非晶带材全球市占率统计 .................................................................................................................................................. 8 图 10:2019 非晶带材国内市占率统计 ................................................................................................................................................ 8 图 11:2019 纳米非晶全球市占率统计 ................................................................................................................................................ 9 图 12:2019 纳米非晶国内市占率统计 ................................................................................................................................................ 9 图 13:非晶变压器带动中国非晶带材快速发展 ................................................................................................................................ 10 图 14:中国非晶合金专利申请集中在非晶带材和变压器 ............................................................................................................... 10 图 15:2020 年全球非晶变压器产量结构 .......................................................................................................................................... 10 图 16:2020 年中国变压器产量结构 .................................................................................................................................................. 10 图 17:印度非晶变压器规模整体增长(亿美元)............................................................................................................................ 14 图 18:东南亚非晶变压器市场不断发展(亿美元) ....................................................................................................................... 14 图 19:2016-2020 年国家电网投资额(亿元) .............................................................................................................................. 14 图 20:2016-2020 年南方电网投资额(亿元) .............................................................................................................................. 14 图 21:2016-2020 变压器产量小幅波动(万 KVA) ..................................................................................................................... 15 图 22:特高压带来中国变压器市场新增长(万 KVA) .................................................................................................................. 15 图 23:2016-2020 年国家电网农网投资及占比(亿元) ............................................................................................................. 16 图 24:2016-2020 年南方电网农网投资及占比(亿元) ............................................................................................................. 16 图 25:中国轨道交通变压器市场规模持续增长 ................................................................................................................................ 17 图 26:中国数据中心变压器市场规模高速增长 ................................................................................................................................ 17 图 27:未来新能源发电变压器将高速增长 ........................................................................................................................................ 18 图 28:新能源汽车带动充电桩用变压器放量增长............................................................................................................................ 18 图 29:磁性元器件为电力电子元器件分支 ........................................................................................................................................ 21 图 30:磁性元器件下游应用 ................................................................................................................................................................. 21 图 31:电力电子元器件向低能耗、小型化发展 ................................................................................................................................ 21 图 32:纳米晶磁性能领先优势明显..................................................................................................................................................... 22 图 33:相同频率下纳米晶损耗更低..................................................................................................................................................... 22 图 34:中国软磁铁氧体行业产量及增速 ............................................................................................................................................ 23 图 35:中国纳米晶产量及规模快速增长 ............................................................................................................................................ 23 图 36:全球纳米晶产量及规模持续增长 ............................................................................................................................................ 23 图 37:纳米晶材料在新兴产业领域应用前景广阔............................................................................................................................ 24 图 38:新能源汽车销量持续超预期(万辆) .................................................................................................................................... 25 图 39:中国 5G 新增基站迎主要投资期(万站) ............................................................................................................................ 25 图 40:全球光伏装机快速增长(GW) ............................................................................................................................................. 25 图 41:电感在光伏逆变器中的作用..................................................................................................................................................... 25 图 42:无线充电价值量占比 ................................................................................................................................................................. 26 图 43:全球无线充电市场规模高速增长(亿美元) ....................................................................................................................... 26 图 44:新能效标准带动变频空调渗透率逐步提升............................................................................................................................ 26 图 45:中国变频空调渗透率 ................................................................................................................................................................. 26 图 46:公司经营状况(亿元) ............................................................................................................................................................. 31 图 47:公司期间费用营收占比 ............................................................................................................................................................. 31 图 48:公司主要产品营收占比 ............................................................................................................................................................. 31 图 49:公司主要产品毛利占比 ............................................................................................................................................................. 31 图 50:2018-2021 年云路股份国内外收入(亿元) ...................................................................................................................... 32 图 51:2018-2021 云路股份毛利率(%) ....................................................................................................................................... 33 图 52:主营业务收入构成(亿元)..................................................................................................................................................... 34 图 53:产品毛利率(%) ...................................................................................................................................................................... 34 图 54:营业收入及增速平稳 ................................................................................................................................................................. 35

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行业深度报告

图 55:2019 年公司扭亏为盈............................................................................................................................................................... 35

表格目录

重点公司盈利预测、估值与评级 ............................................................................................................................................................ 1 表 1:磁材性能衡量指标 .......................................................................................................................................................................... 3 表 2 : 软磁材料性能 .................................................................................................................................................................................. 5 表 3 : 软磁材料构成、特点及应用 ......................................................................................................................................................... 5 表 4: 不同类型非晶合金性能及下游应用.............................................................................................................................................. 6 表 5:国内外非晶带材发展历程及现状 ................................................................................................................................................. 8 表 6 :《JB/T 3837-2016 变压器类产品型号编制方法》部分信息 ............................................................................................... 11 表 7:非晶、硅钢、纳米晶材料价格对比 .......................................................................................................................................... 11 表 8:扬电科技变压器铁芯价格对比 ................................................................................................................................................... 12 表 9:硅钢与非晶合金变压器铁芯优缺点比较 .................................................................................................................................. 12 表 10:国家电网、南方电网变压器采购(台) ................................................................................................................................ 13 表 11: 国网、南网新增变压器采购量带来非晶带材市场需求 ........................................................................................................ 15 表 12: 农网建设非晶变压器需求 .......................................................................................................................................................... 16 表 13: 用户端干式非晶变压器用非晶材料需求预测 ........................................................................................................................ 18 表 14:《变压器能效提升计划(2021-2023 年)》解读 ................................................................................................................... 19 表 15: 能效标准提升下在网运行变压器存量替换带来非晶合金市场需求预测 ........................................................................... 20 表 16: 2021-2025 年我国非晶变压器投资带来非晶合金市场需求测算 ...................................................................................... 20 表 17: 纳米晶相对于铁氧体具有可替代性 ......................................................................................................................................... 22 表 18: 无线充电用纳米晶材料需求预测 ............................................................................................................................................. 27 表 19: 全球新能源汽车用纳米晶材料需求预测 ................................................................................................................................. 27 表 20: 光伏逆变器用纳米晶材料需求及预测 ..................................................................................................................................... 27 表 21: 变频空调用纳米晶产品市场需求及预测 ................................................................................................................................. 28 表 22: 部分领域纳米晶需求测算表 ...................................................................................................................................................... 28 表 23: 非晶薄带产品性能对比 .............................................................................................................................................................. 29 表 24: 非晶铁芯产品性能对比 .............................................................................................................................................................. 29 表 25: 纳米晶超薄带产品性能对比 ...................................................................................................................................................... 29 表 26: 磁性粉末产品简介及功能特点 ................................................................................................................................................. 30 表 27: 磁性粉末工艺流程图 .................................................................................................................................................................. 30 表 28: 主营产品产能情况 ...................................................................................................................................................................... 32 表 29: 首次公开发行募集资金项目 ...................................................................................................................................................... 33 表 30: 盈利预测与财务指标 .................................................................................................................................................................. 33

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行业深度报告

分析师承诺

本报告署名分析师具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格并登记为注册分析师,基于认真审慎的工作态度、专业严谨的研 究方法与分析逻辑得出研究结论,独立、客观地出具本报告,并对本报告的内容和观点负责。本报告清晰准确地反映了研究人员的研 究观点,结论不受任何第三方的授意、影响,研究人员不曾因、不因、也将不会因本报告中的具体推荐意见或观点而直接或间接收到任 何形式的补偿。

评级说明

投资建议评级标准 评级 说明
推荐 相对基准指数涨幅 15%以上
以报告发布日后的 12 个月内公司股价(或行业公司评级谨慎推荐 相对基准指数涨幅 5%~15%之间
指数)相对同期基准指数的涨跌幅为基准。其中性 相对基准指数涨幅-5%~5%之间
中:A 股以沪深 300 指数为基准;新三板以三回避 相对基准指数跌幅 5%以上
板成指或三板做市指数为基准;港股以恒生指
推荐 相对基准指数涨幅 5%以上
数为基准;美股以纳斯达克综合指数或标普
500 指数为基准。 行业评级中性 相对基准指数涨幅-5%~5%之间
回避 相对基准指数跌幅 5%以上

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民生证券股份有限公司(以下简称“本公司”)具有中国证监会许可的证券投资咨询业务资格。

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