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    電工鋼行業研究:“芯”材料助力節能低碳、能效升級

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    電工鋼行業研究:“芯”材料助力節能低碳、能效升級

    發布日期:2022-04-20 作者: 點擊:

    一、電工鋼:鋼鐵工業皇冠上的明珠

    鐵的磁導率比空氣的磁導率高幾千到幾萬倍,鐵中加入硅后可以進一步提高鐵的磁導率,在磁化時產生更強的 磁場,同時降低損耗,提高電能的生成、傳輸與使用效率,因此以硅和鐵為主要組成元素生產的電工鋼主要作為鐵 芯材料被廣泛應用于電力、電子、航空航天、軍事工業等行業。1900 年電工鋼的良好性能首次被發現,在經歷熱軋、冷軋的生產階段,不斷向高磁感、低鐵損等更高性能的方向發展,近年來,隨著世界能源結構轉型、節能減排進程 的不斷加速,電工鋼已成為國家高質量發展和人類低碳綠色生活不可或缺的原材料產品之一。

     

    1、電工鋼的定義和分類:以取向度、鐵損、磁性劃分

    電工鋼是指含硅量在 0.5%6.5%的超低碳硅鐵合金,屬于軟磁材料。電工鋼按生產工藝不同可以分為熱軋和冷軋 兩種,隨著技術的發展,熱軋電工鋼已基本被冷軋電工鋼取代。冷軋電工鋼按晶粒排列方向性可分為無取向電工鋼和取向電工鋼。通過控制軋制方向和采用再結晶工藝生產的具有高斯織構的電工鋼稱取向電工鋼;晶粒取向程度小、在鋼板面上磁各向異性小的電工鋼稱無取向電工鋼。

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    取向電工鋼按照{110}[001]取向度1和磁性的不同可以劃分為一般取向電工鋼(CGO)和高磁感取向電工鋼(HiB); 無取向電工鋼分:中低牌號無取向電工鋼、高牌號無取向電工鋼和高效(高磁感)無取向電工鋼。電工鋼牌號高低 以鐵損值2區別,鐵損越低,牌號越高,鐵損值低于 4.00W/Kg 時為高牌號無取向電工鋼。隨著家電領域能效升級, 新增高效(高磁感)無取向電工鋼種類,鐵損值與普通冷軋無取向電工鋼相當,磁感3較其高 0.05T 以上。新能源汽 車行業發展迅速,新增新能源汽車用無取向電工鋼牌號,可以視為更高性能的高牌號無取向電工鋼。近年來隨著電 工鋼技術工藝的發展,高頻極薄取向和無取向電工鋼(公稱厚度 0.1mm 以下)逐步成為開發的重點材料。

     

    電工鋼牌號的命名通常會包含四個指標:厚度、類型、鐵損、涂層。厚度:使用公稱厚度(mm)的 100 倍數值標 記,如 50 代表的是 0.5mm 厚度;類型:電工鋼的類型,比如無取向(W)、取向(Q)、高磁感取向(QG)等等; 鐵損:使用鐵損保證值的 100 倍數值標記,如 600、800 等數值;涂層:代表電工鋼表面絕緣涂層的類型,如半有 機薄涂層、自粘接涂層等;除此之外,有的鋼廠會在牌號的不同位置加上鋼廠代碼,如寶鋼的B、馬鋼的 M、武鋼的W 等。極薄電工鋼帶材目前國內還沒有相關的牌號信息,牌號為日本牌號的表示方法。

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    2、生產工藝:“明珠”入掌需技術突破

    冷軋電工鋼的生產包括一次冷軋法和二次冷軋法,通常包括鐵水脫硫、冶煉、真空處理、連續澆鑄(電磁攪拌)、熱軋、?;嵯?、冷軋、退火圖層等流程,具體不同種類的電工鋼生產工藝會有所差異。一般取向電工鋼與高磁感 取向電工鋼生產的區別主要是一般取向電工鋼不需要低溫軋制,需要二次冷軋,不滲氮。低牌號無取向電工鋼與中、高牌號(高效、高磁感)無取向電工鋼的生產工藝區別主要是低牌號只需一次冷軋,高牌號過去需要兩次冷軋,但 目前技術進步高牌號無取向電工鋼的二次冷軋法逐步被一次冷軋法取代。

     

    電工鋼的質量控制要求主要包括以下幾個方面:鐵芯損耗低、磁感應強度高、對磁各向異性的要求、沖片性良好、 鋼板表面光滑、平整和厚度均勻、絕緣薄膜性能好,磁時效現象小。電工鋼的磁感應強度和鐵芯損耗是取向電工鋼中高磁感和一般取向電工鋼、無取向電工鋼中低牌號和高牌號的劃分標準,因此生產高性能電工鋼4產品需要提高磁 感應強度,降低鐵損。鐵損和磁感屬于組織敏感磁性,化學成分、晶粒尺寸、夾雜物、晶體織構等因素都對磁性能 有顯著的作用。在生產工藝中,冷軋前鋼質純凈度控制、熱軋溫度控制、?;嵯?,冷軋后滲氮處理、表面涂層、 激光刻痕細化磁疇等工藝能夠對磁性能和鐵損產生影響,目前存在技術難點。

     

    在生產流程縮短和成本節約方面,國內引進了薄板坯連鑄連軋工藝,是一種效率更高的短流程生產技術,但目前也 存在技術難點需要突破,包括:鑄坯澆注質量的控制,鑄坯內部質量不佳,帶鋼表面氧化鐵皮較重難以去除;存在瓦楞狀缺陷,損害電工鋼的外觀和磁性能;夾雜物尺寸略小,難以對總量進行控制等。電工鋼具有生產流程長、技術工藝復雜、難點多,窗口窄、精度高等特點,生產和管理涉及材料學,處理技術和機 械、電加工工藝技術等各個方面,被稱為鋼鐵產品中的“藝術品”,其中取向硅鋼是所有鋼鐵產品中制造難度較大的品種,成分控制十分嚴格,雜質含量要求低,被譽為現代鋼鐵業“掌上明珠”。生產企業只有具備較高的制造技術與工藝裝備能力,才能摘得明珠,可以說電工鋼的制造技術和質量是衡量一個國家鋼鐵產品生產和科技水平的重要標志。

     

    3、產量穩中有升,“高”中求進

    1)國際:電工鋼產量波動增長,增速放緩電工鋼的發展歷史經歷了三個階段。在熱軋硅鋼發展階段(1882~1955 年),英國哈德菲爾特首先發表了 Si-Fe 合金的磁性結果,1903 年美國和德國開始生產熱軋硅鋼板,并在很短時間內全部代替原有的普通低碳鋼板成為制造電 機和變壓器的材料;在冷軋電工鋼發展階段(1930~1967年),1930 年美國戈斯開始研究冷軋工藝并于 1933 年利用兩次冷軋和退火方法制成 3%Si 鋼,隨后冷軋和退火等后續工藝日臻完善;在高性能硅鋼發展階段(1961~2021 年),日本新日鐵公司首先試制更高磁感的取向硅鋼并命名為 Hi-B,日本冷軋電工鋼技術崛起,在無取向電工鋼方面,圍繞高效電機用鋼,無取向電工鋼磁感更高,鐵損更小,用量日益增多。

     

    從產量來看,2008 年以前全球電工鋼產量持續上升,之后處于波動增長的趨勢,近年來增速放緩,2020 年全球電 工鋼產量為 1484 萬噸,同比減少 5.97%。中國電工鋼產量占全球總產量的比重不斷提高,由 2002 年的 14%左右增 長至 2020 年的 70%以上,與近年來中國市場新能源汽車等領域電工鋼需求的增加有密不可分的關系。

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    2)國內:電工鋼技術引進消化,發展升級

    我國電工鋼的發展大致經歷了四個時期:一是引進消化期(1974~1986 年)。武鋼于 1974 年從新日鐵公司引進冷 軋電工鋼生產技術和設備并于 1978 年建成投產;二是引進吸收期(1987~1997 年),這一時期對引進技術在消化 吸收的基礎上不斷創新,電工鋼的經濟技術指標和產品質量達到國外同類產品水平,高磁感取向電工鋼實現穩定生產。三是快速開發期(1998 ~2016 年),我國電工鋼生產技術得到了快速發展。四是技術升級期(2017 ~2021 年),2017 年我國從電工鋼凈進口國成為凈出口國,打破了長期依賴 進口的格局。這一時期,極薄取向電工鋼、高端取向硅鋼產品、新能源汽車用無取向硅鋼產品等生產技術不斷取得新突破,產品達到國外同類產品先進水平,技術水平全球領跑。

     

    在這四個時期,我國電工鋼產量呈現上升趨勢,從生產幾噸,幾十噸、幾千噸一直至 2021 年能夠生產 1318.28 噸,截至目前,我國電工鋼已具備低端、中端、高端產品全覆蓋生產能力,產品的表面質量、板形尺寸精度、產品 包裝等均可與國外同類產品媲美。

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    具體來看,我國取向電工鋼產量一直保持相對穩定的增長,2015 年至 2017 年受到非晶合金5在非晶合金變壓器鐵芯 應用的影響,取向電工鋼產量出現一定的下滑,2017 年產量為 110.35 萬噸,同比降低 1.83%;隨著非晶寬帶材在 變壓器中的問題顯現,以及取向電工鋼技術不斷升級,2017 年后產量回升,2021 年取向電工鋼產量達到 180.09 萬噸,同比增長 14.26%,近十年的復合增速為11.27%。

     

    2010 年以來,由于下游產品能效不斷升級,生產企業隨之調整產品結構,因此高磁感取向電工鋼占比相對較高,產量整體呈現上升的趨勢。2010 年高磁感取向電工鋼產量僅為 21 萬噸,2021 年已達到 118.92 萬噸,同比增長 28.55%。一般取向電工鋼的產量在 2010-2016 年間處于相對平穩的狀態,具體數量在 35 萬噸左右上下波動;2017 年以后,一般取向電工鋼產量快速提升,但2021 年產量為 61.17 萬噸,同比下降 6.05%,出現下降趨勢。

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    我國無取向電工鋼產量整體呈現上升趨勢,近年來我國無取向電工鋼增速放緩,主要原因是中低牌號無取向電工鋼 面臨產能過剩的問題凸顯。但在 2021 年,我國無取向硅鋼產量達到 1138.19 萬噸,同比增長 18.50%。

     

    無取向電工鋼的生產以中低牌號為主,近十年中低牌號無取向電工鋼的產量整體為增長趨勢,在 2017 年以后,產量 和增速趨于平穩,四年間產量均在 700 萬噸以上,出現產量過剩情況,2020 年中低牌號無取向電工鋼產量為 760.2 萬噸,增長率為 0.03%,占無取向電工鋼總體產量的比重由 2010 年的 91.34%降低至 2020 年的 79.15%。

     

    高牌號和高效無取向電工鋼產量近 10 年間也呈現逐步增長的趨勢,2020 年產量達到 200.29 萬噸,增長率為 20.28%,占無取向電工鋼總體產量的比重由 2010 年的 8.66%增長至 2020 年的 20.85%。高牌號和高效無取向電工鋼產量的快速增長主要原因是隨著高性能無取向電工鋼產品需求的增加,以及國內中低牌號產品市場競爭加劇,生 產企業調整發展戰略,提高高牌號電工鋼產品和高效無取向電工鋼產品的生產份額,產量和占比隨之提升。雖然協 會尚未披露 2021 年細分數據但能夠合理預測到,2021 年無取向電工鋼的增長主要來自于高牌號。

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    3、價格大幅提高,不同種類存在明顯價差

    取向電工鋼中,高磁感取向電工鋼的市場價格變化情況以 B23R085、B23P090、B23P100 三個牌號為例,一般取 向電工鋼以 B30G120、B30G130 為例。2021 12 月份取向電工鋼的價格出現了較高的漲幅,其中 B23R085、 B23P090 兩個牌號漲幅較大,目前的價格相較于 2019 2 月份分別增長了 74.77% 66.26%。2022 2 28 日,高磁感取向電工鋼平均價格 24383 元,一般取向電工鋼的平均價格 17000 元,兩者相差近 7400 元。除了生產工藝 難度與技術要求原因,新能效標準實施導致市場 1、2 級能效變壓器用高磁感取向電工鋼資源(B23R075、 B23R075 等)十分緊張,高磁感取向電工鋼價格因此遠高于一般取向電工鋼價格。

     

    2022 2 28 日,取向電工鋼平均價格高于無取向電工鋼平均價格 11229 元,主要原因是取向電工鋼相較于無取 向電工鋼生產工藝流程更長,技術水平更高,生產企業也較少,且產能較低。同時兩者用途也存在差異,取向電工鋼主要用于變壓器行業,無取向電工鋼則主要用于發電機和電動機的鐵芯中,高磁感取向電工鋼在變壓器市場上需 求的增加拉大了取向電工鋼與無取向電工鋼的價差。

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    無取向電工鋼中,高牌號無取向電工鋼的市場價格變化情況以 B50A250、B50A290、B35A300、B50A310、 B50A350、B50A400 牌號的產品為例。高牌號無取向電工鋼在 2020 12 月份出現了較高的漲幅,2021 7 月份 達到峰值,11 月份出現一定幅度下降,但整體價格呈現上漲態勢,其中 B50A310 B35A300 漲幅,分別為 66.93% 64.40%。2022 2 28 日,高牌號無取向電工鋼平均價格為 12763 元。

     

    中低牌號以 B50A470-A、B50A600、B50A800、50WW1000、B50A1300 牌號的產品為例。2020 11 月份開始, 受原材料或疫情等影響,中低牌號無取向電工鋼價格出現了大幅上漲,2021 7 月份出現了下滑趨勢,但整體價格 有所上漲,其中 50A600 漲幅較高,達到 40.56%。2022 2 28 日,中低牌號無取向電工鋼平均價格為 7126 元, 較高牌號無取向電工鋼平均價格低近 5600 元。價格差異主要原因是中低牌號無取向電工鋼需求下降,產能過剩;而 高牌號無取向電工鋼受下游市場能效升級和新能源汽車等新領域需求增加,供小于求。

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    根據相關資料,無取向電工鋼的成本可以按照熱軋板卷價格加上硅鋼基料,再加工藝成本計算。熱軋板卷按照 5000 /噸的價格,加上 200 元左右到硅鋼基料和 1100 左右的工藝成本,中低牌號無取向電工鋼的成本價格大約為 6300 /噸,噸鋼利潤在 800 /噸左右,高牌號工藝成本更高,噸鋼利潤則在 2000 /噸以上,遠高于螺紋鋼每噸 300 元左右的噸鋼利潤。電工鋼與螺紋鋼和一些板材產品相比,有更長的生產流程,比如退火、涂層等流程,對生產技 術水平要求更高,再加上需求的增加,讓電工鋼噸鋼利潤處于較高的水平。

     

    二、下游市場能效升級,電工鋼“高”字當頭

    下游市場需求增加和能效升級為高性能電工鋼發展帶來機遇?!斗块g空氣調節器能效限定值及能效等級》(2020 實施)、《電動機能效限定值及能效等級》(2021 年實施)、《電力變壓器能效限定值及能效等級》(2021 年實 施)進一步提高家用電器、變壓器、大型電機、中小型電機的能效水平,新能源汽車驅動電機對電工鋼薄規格、高 導磁、低損耗、高強度提出更高要求,各細分市場未來對電工鋼的具體牌號需求不斷提高,高性能電工鋼將成為市 場的核心產品。

     

    1、家用電器:高效節能標準拉動高牌號薄規格無取向電工鋼需求

    我國家用電器主要包括房間空氣調節器、電冰箱、洗衣機和一些小家電等電器,需求占無取向電工鋼總需求量的 40% 左右。房間空氣調節器、電冰箱每年對電工鋼的消耗量達到整個家電行業消耗量的 70~80%。從近年來我國房間空 氣調節器和家用電冰箱產量來看,2016 年至 2019 年房間空氣調節器產量保持高速增長,2020 年出現下滑趨勢, 2021 年產量略有回升;家用電冰箱產量在 2016 年至 2019 年連續下滑,2020 年產量大幅上漲,增長率達到 14.05%,2021 年略有下降。家電市場波動上升的趨勢表明未來仍是剛性需求,根據沙鋼集團岳重祥等人的的研究, 未來我國家電行業總產量年增長 3%~5%,由此預測 2025 年我國房間空氣調節器和電冰箱的產量將分別達到 25000 萬臺和 10000 萬臺左右。

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    《房間空氣調節器能效限定值及能效等級》(GB 21455-2019)于 2020 7 1 日實施,標準將定速空調、變頻 空調能效合并,限定標準更加嚴格,能效等級中能效限定值大幅提升,反映出我國的空調器不斷向高效、低碳、節 能的方向發展。而要實現能效升級,一是減少功率消耗,提升用電設備效率,增強產品性能;二是減少電能消耗, 選用高效率馬達、高 EER(能效比)空調機來提高效能。低鐵損高磁感的電工鋼不僅可以節省大量電能,延長工作 運轉時間,當功率不變時,也可以使鐵芯體積減小和重量減輕,從而實現空調的能效升級。

     

    目前,家用電器使用的無取向硅鋼牌號包括 50W1300、50W1000、50W800、50W600、50W470、50W350、 35W270、35W230、35W210 等,中低牌號占比約 80%。隨著能效升級的不斷推進,使用的無取向電工鋼厚度將不 斷減薄,由 0.50 毫米降低至 0.35 毫米、0.30 毫米或更薄,將向 50W350、35W300、35W230、35W210 等高牌號、 薄規格無取向電工鋼的方向發展。為應對冰箱能效升級,主流冰箱企業選擇采用變頻技術,而直流變頻空調壓縮機 多用高牌號無取向電工鋼,將進一步加速電工鋼向高牌號方向發展。

     

    2、大型發電機:能源轉型帶動產業低能耗發展

    發電行業包括了水力發電、火力發電、風力發電、核電等方向,由于大型發電設備對機組效率要求很高(通常要達 98%以上),因此對硅鋼的各項性能指標及磁化特性要求嚴格,所以均需使用高牌號無取向電工鋼,主要使用牌 號包括 50W270、50W250、50W310 等,預計未來大型發電機對 30-50WW290、30-35WW290 以上高牌號無取向 電工鋼會進一步增加。同時,大型電機用電工鋼要求涂層電阻高,涂層厚,電工鋼片的預涂層及二次涂層環?;?/span> 為必然發展趨勢。

     

    2016 年以來,全國發電裝機容量一直保持增長趨勢,2021 年,我國發電機裝機容量達到 23.8 億千瓦,同比增長 8.18%。根據中電聯電力行業“十四五”發展規劃研究,預期至 2025 年,全國發電裝機容量 28.5 億千瓦,常規水 電裝機 3.7 億千瓦,風電裝機 4 億千瓦,太陽能發電裝機 5 億千瓦,生物質發電裝機 6500 萬千瓦,核電裝機 0.7 千瓦,氣電裝機(天然氣發電)1.5 億千瓦,煤電裝機規模力爭控制在 12.3 億千瓦以內,總體的年均增長率在 4.6% 左右。

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    從全國電力裝機結構來看,火電裝機占比呈現下滑趨勢,清潔能源比如水電、風電和太陽能發電裝機所占比重不斷 提高,占比由 2011 年的 27%左右增長至 2025 年的 57%左右,發電裝機容量的增長,特別是清潔能源裝機容量的 快速增長,將進一步拉動高牌號無取向電工鋼需求。 另外,在國際市場中,印度將投資加快電力基礎設施建設,2022 年預計將進一步增加燃煤發電和核電設施,可再生能源以及水電設施;同時,泰國、印尼、越南、馬來西亞、緬甸、菲律賓、土耳其、印度等對電工鋼的需求也會大 幅增加。

     

    3、中小電機:IE3 能效電機將成為主流產品,低損耗無取向電工鋼材料需開發

    中小電機主要應用于風機、泵類、壓縮機、破碎機、紡織機、軋鋼機、空調機、城市交通、人民生活等需要電動機 作為動力源的裝置中,覆蓋工業、農業、國防、公用設施、家電、新能源汽車等領域,其中工業領域中小電機對無 取向電工鋼需求量占總需求量的 20%。從行業的工業總產值來看,2016 年以來,中小電機行業工業總產值一直處于 穩步增長的狀態,年均增長率為 4%左右。中小電機中,IE2 能效電機主要使用 50W1300、50W800 50W600 中低牌號無取向電工鋼,IE3 能效電機主要使用 50W600、50W470 50W350 等中高牌號無取向電工鋼,目前高 牌號無取向電工鋼占比在 20%左右。

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    《電動機能效限定值及能效等級》(GB 18613-2020)于 2021 6 1 日實施,為中小型電機行業一項重要的強 制性標準,電動機能效標準的變遷以三相異步電動機為例,各版本的能效等級相對應的國際標準中的能效等級不斷 提升。新版本的電動機能效標準實施后,中小電機行業將迎來新一輪的能效升級。 電機的效率與電機損耗呈負相關關系,電機效率越高,損耗越低,反之損耗越高則效率越低。對于功率較小的電機, 定子銅耗所占總損耗的比例較大,大約為 34%左右,采用導磁性能好的電工鋼制作的定子鐵芯能夠大幅降低空載電 流,明顯的改善鐵耗和定子銅耗。

     

    從電機高效率看:YE2 系列電機將逐步淘汰,YE3、YE4 系列電機產量將進一步擴大,IE5 超Ⅰ級電動機已經開始 立項并研發,對鐵芯效率提升提出新要求;從電機輕量化看:目前正在研究開發大功率超高速電動機產品、高功率 密度等小型輕量化電機等,包括在壓縮機等領域中開始應用,對電工鋼的減薄、降低損耗和提高磁感,提出了新的要求。

     

    未來,50W470、50W350、50W250、50W270、50W310 等高牌號薄規格的無取向電工鋼需求量會逐漸增加,更 低損耗的無取向電工鋼材料需要進一步開發。目前一些企業也與高校合作,開展新型磁性材料的應用并采用硅鋼片 邊角料、瓜子片等廢料為原材料,加工成粉末冶金,再通過造型、燒結等制成電機鐵心,其損耗可低于 2.10W/kg、 磁感大于 1.7T。

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    4、新能源汽車:高增速推動需求,強度、薄度、損耗度并重

    新能源汽車與燃油汽車的動力系統不同,傳統汽車的動力系統基本由發動機和變速箱構成,汽油或柴油在發動機內 產生壓縮做功,然后釋放能量使汽車運動;而新能源汽車的動力系統由電池、電機以及其他電控部件組成。驅動電 機是新能源汽車汽車驅動系統的核心部件,可以電能轉換為機械能,是一臺新能源汽車無取向電工鋼的主要的使用 部件。一般情況下,一臺高級電動乘用車所需電機馬達約 300 個,其中牽引電機(發動機)所用定、轉子消耗電工 鋼約 50kg~100kg,商用車所用定、轉子消耗電工鋼約 100kg~200kg,新能源汽車領域對電工鋼的需求占比目前在 8%左右。

     

    我國新能源汽車產業發展迅速,2021 年新能源汽車產量達到 354.5 萬輛,同比增長 159.52%,產業規模全球領先, 電動汽車核心部件方面的技術也處于世界領先水平。據中國汽車工業協會預測,2022 年汽車總銷量預計為 2750 輛,其中新能源汽車銷量將達到 500 萬輛。我們預計,未來汽車銷量將按照 4%左右的增長率持續增加,到 2025 年, 汽車銷量達到 3000 萬輛左右,2035 年達到 4500 萬輛左右。相關報告指出:新能源汽車新車銷售量達到汽車新車 銷售總量的 20%左右。在溫和情景發展目標下中國 2035 年新能源汽車銷量占比將達到 60%,激進情景發展目標下 將達到 70%以上。因此,2025 年新能源汽車的產量預計達到 600 萬輛左右,2035 年達到 3000 萬輛左右。

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    目前日系歐美合資新能源驅動電機主要使用 0.25mm 厚度規格的無取向電工鋼,牌號有 25WV1300。國產新能源驅 動電機主要使用 0.35mm 0.30mm 厚度規格的無取向電工鋼,牌號有 35WV1900、30WV1700、30WV1500、 35AHV2100 6等。除此之外,也會使用 35A300、35A350 等牌號。新能源汽車的發展為驅動電機提出更高要求,驅 動電機用電工鋼應具有更高的磁感應強度、屈服強度和抗拉強度,同時在厚度減薄的情況下,電工鋼的高頻鐵損有 較大的降低,所以薄規格、高導磁、低損耗、高強度的無取向電工鋼將成為新能源汽車驅動電機實現更高性能的核 心材料。

     

    5、無取向電工鋼新領域:智能制造帶來新需求

    智能制造、機器人、無人機智能家具等是未來電工鋼新的需求領域中的一部分,比如機器人的驅動關節電機,無人 機(飛行器)的高速起動電機,各種智能家具的微電機,各種智能家電,如空調、冰箱、洗衣機等所需的壓縮機、 電機或微電機定、轉子鐵心都需要的各種牌號、規格的電工鋼??梢灶A測到,未來高頻、高效、高牌號、高磁感、 薄規格的電工鋼需求將會顯著增加。

     

    除此之外,薄電工鋼(厚度 0.1mm 以下)是我國重要領域的軟磁材料,也是電子、電力工業等的重要材料之一。從技術上講,具有飽和磁密高、可加工性好、性能穩定等優勢;廣泛應用于特高壓換流閥陽極飽和電抗器、大功率逆變電源、氫燃料電池汽車用氫循環高頻高速電機、智能硬件、儀器儀表、脈沖導航、航空航天、高鐵動車、電子 材料、醫療器械、家用電器、軍事工業等高端行業,預測未來需求將會大幅度增加。

     

    在電感器等精密鐵芯制造行業的應用上,由于電感器其鐵芯制造要求原料輕薄、尺寸精確、磁反應靈敏、極低損耗率、高頻特性良好,加大了無取向電工鋼薄帶的需求。其它產品如通信領域中各類高頻變壓器、功率電感器、片式電感器等;高精儀器儀表、民用雷達及航天等配套設備產業均將推動電工鋼薄帶成為“高”、“精”、“尖”精密 鐵芯制造領域的主要材料。

     

    目前,國內還沒有成熟的薄電工鋼生產線,與國外相比仍存在差距,比如海底設備的電源電機,只能用極薄、無噪音、低損耗的電工鋼,目前僅日本 JFE 公司可以生產兼顧薄度與損耗的極薄電工鋼產 品,國內寶武和首鋼正在研發布局,以期未來能夠突破這一“卡脖子”問題。

     

    6、變壓器:高磁感、低鐵損取向電工鋼鐵芯材料是降耗關鍵

    變壓器行業每年消耗取向電工鋼是取向電工鋼的主要下游市場,需求占取向電工鋼比例大約為 90%。隨著我國經濟的發展和工業化進程的加快,用電量持續增加,一些新的電能需求不斷催生,電能在能源消費結構中的占比逐漸增 加。用電量的上升帶來變壓器需求量的增長,2020 年,我國變壓器產量達到 17.36 億千伏安。未來隨著我國各地特 高壓項目的落地,預計電力變壓器市場將呈現出階段性的增長趨勢,產量將保持 2.5%的增長,2025 年達到 19.93 億千伏安,2026 年變壓器產量規模將突破 20 億千伏安。

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    變壓器主要使用 0.18~30mm 規格的一般取向電工鋼和高磁感取向電工鋼。新版《電力變壓器能效限定值及能效等 級》(GB 20052-2020)于 2021 6 1 日正式實施,以 800kVA 標準型三相油浸電力變壓器為例,建國以來,變壓器節能指標取得了長足的發展,變壓器空載損耗降低了80%以上,總損耗降低了50%以上。變壓器的空載損耗 和負載損耗都和鐵芯損耗相關,尤其是空載損耗主要是由鐵芯損耗而產生,鐵心損耗的降低將帶來像 B18R060、 B20R070、B23R070 等牌號的高磁感、低鐵損取向電工鋼需求的增加?!蹲儔浩髂苄嵘媱潱?/span>2021-2023 年)》 中明確:到 2023 年,高效節能變壓器在網運行比例提高 10%,當年新增高效節能變壓器占比達到 75%以上?!队?/span> 劃》的實施將加快變壓器淘汰升級進程,推動中高端取向電工鋼產能的發展。

     

    變壓器容量及電壓等級越高,對牌號的要求越高,高磁感取向電工鋼更多應用于大型電力變壓器、特高壓直流換流 變壓器等高端變壓器領域,而一般取向電工鋼則應用于配電變壓器和一些對成本要求較高的工程上。目前,能夠實 現高磁感取向電工鋼量產的企業只有寶鋼、首鋼兩家,產品質量能夠滿足特高壓項目建設和智能交通基礎設施建設的需要,其他民營企業大多生產一般取向電工鋼,技術還需不斷進步,以推動行業的高質量發展。

     

    三、需求量預測:市場擴大,高性能電工鋼占比提升

    我們依據無取向電工鋼和取向電工鋼目前的需求量、下游市場需求占比以及未來下游市場的增長情況,對電工鋼未 來的需求量進行了預測。預測結果顯示,無取向電工鋼總需求量將按照 5%左右的增長率持續增加,其中高牌號無取 向電工鋼需求量的年均增長率為 10.61%左右;取向電工鋼總需求量按照每年 20 萬噸的增量持續增加,其中高磁感 取向電工鋼需求量的年均增長率為 12.06%。高性能電工鋼需求占比不斷提升,下游產品中使用的電工鋼單位價值量 有望進一步提高。

     

    1、電工鋼需求市場和價值用量:無取向硅鋼市場分散,取向硅鋼用途專一

    根據中國金屬學會數據,2020 年我國無取向電工鋼需求量為 971.5 萬噸,家用電器無取向電工鋼需求量占總需求量 40%,工業領域中小電機占比 20%,大型電機占比 13%,新能源汽車占比 8%,其他領域占比 20%。按照占比計 算,2020 年家用電器無取向電工鋼需求量為 388 萬噸左右,工業領域中小電機需求量為 194 萬噸左右,大型電機需 求量 126 萬噸左右,新能源汽車需求量 78 萬噸左右,其他領域需求量為 194 萬噸左右。 我國變壓器行業每年消耗取向電工鋼 110~120 萬噸左右,2020 年取向電工鋼的需求量 137 萬噸,變壓器對取向電 工鋼需求量占比在 88%左右,幾乎是取向電工鋼唯一的下游企業。

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    根據相關資料,電冰箱電工鋼使用定額在 5kg/臺左右,如果按照高牌號無取向電工鋼計算,單位價值量為 60.92 / 臺;空調電工鋼使用定額在 11kg/臺左右,單位價值量為 134.01 /臺,新能源汽車電工鋼使用定額在 50~200kg/輛左右,單位價值量為 609.15-2436.6 /輛;中小電機電工鋼使用定額分別在 8kg/kw 左右,單位價值量為 97.46 /kw;發電機電工鋼使用定額在 1.4kg/kw 左右,單位價值量為 17.06 /kw;變壓器電工鋼使用定額在 1.5kg/kw 右,單位價值量為 36.57 /kw。隨著更高牌號電工鋼的使用,各產品使用電工鋼的單位價值量可能進一步提高。

     

    2、整體增長率為 5%,高性能電工鋼占比不斷提升

    根據前面預測,家電行業無取向電工鋼需求量將按照 3%的增長率持續增加,其中高牌號無取向電工鋼占比將由 20% 增長至 2025 年、2030 年和 2035 年的 30%,40% 50%。工業領域中小電機用無取向電工鋼將按照 4%的增長率 持續增加,高牌號無取向電工鋼占比將由 20%增長至 30%,40% 50%。大型發電機用無取向硅鋼將按照 4.6% 增長率持續增加。其他領域無取向電工鋼用量按照 3%的增速增加,2025 年、2030 年、2035 年高牌號無取向電工 鋼占比為 20%、30% 40%。在新能源汽車領域,我們預計按照 15%左右的新能源汽車產量增長率來計算。

     

    整體來看,無取向電工鋼需求量在 2025 年將達到 1216 萬噸,增速為 4.5%左右,2030 年達到 1572 萬噸,2035 達到 2126 萬噸,15 年間年均增長率為 5.36%。其中高牌號無取向電工鋼占比將分別達到 50.05%、61.42% 72.39%,年均增長率為 10.61%。

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    2020 年取向電工鋼表觀消費量為 137.22 萬噸。根據相關研究,我們預計未來取向電工鋼需求量將按照每年 20 萬噸 的增長趨勢持續增加,2025 年,取向電工鋼需求量將達到 237 萬噸,2030 年達到 337 萬噸,2035 年達到 417 噸,高磁感取向電工鋼占比持續增加,將達到 60%,65% 70%左右,分別為 142 萬噸、219 萬噸和 292 萬噸。

    國家 2019 年發布的《產業結構調整指導目錄(2019 年本)》文件規定“低鐵損高磁感取向電工鋼”屬國家鼓勵類 重點產品,《房間空氣調節器能效限定值及能效等級》、《電動機能效限定值及能效等級》、《電力變壓器能效限 定值及能效等級》進一步提高家用電器、變壓器、大型電機、中小型電機的能效水平,新能源汽車驅動電機對電工 鋼性能要求不斷提升,預計各細分市場未來對電工鋼的具體牌號需求不斷提高,高性能電工鋼將成為市場的核心產 品。

     

    四、市場分析

    我國電工鋼生產和發展歷經引進、吸收、快速發展、技術升級四個時期,高性能電工鋼產品產量和占比不斷提升。下游市場能效升級以及低碳節能環保趨勢將不斷增加高性能電工鋼需求。預計 2025 年,我國無取向電工鋼需求量將 達到 1216 萬噸,高牌號無取向電工鋼需求量為 609 萬噸,占比由 35%達到 50%,年均增速為 12.41%;取向電工 鋼需求量將達到 237 萬噸,高磁感取向電工鋼產量為 142 萬噸,占比由 57%達到 60%,年均增速為 12.06%;電工 鋼總需求量年均增長率為 5.55%。近年來電工鋼價格大幅提高,但不同產品由于生產難度和市場需求不同存在一定 價差,取向電工鋼和高性能電工鋼產品價格相對更高。


    報告來源:未來智庫

    本文網址:http://www.weilianti.com/news/427.html

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