新型非晶材料（高性能软磁材料之非晶合金行业研究）
新型非晶材料（高性能软磁材料之非晶合金行业研究）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。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
（报告出品方/作者：民生证券，邱祖学、张建业）
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
我国非晶带材起步晚，发展迅速，已成为全球最大的产业基地。非晶带材产业 技术主要由非晶材料设计、低成本原材料、生产过程的自动化信息化控制、非晶带 材连续化大生产工艺装备组成。非晶带材最早发展于美国，1982 年美国安装了首 台非晶配电变压器，1989 年美国联合信号公司开始批量生产非晶合金带材，产能 达 2.5 万吨，2003 年日立金属从霍尼韦尔收购其非晶业务并持续开发铁基非晶合金，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。
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。
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。
变压器分为油浸式变压器和干式变压器，其中油浸式变压器主要应用于配电 网领域，干式变压器主要应用于对防火、防尘等安全性要求较高的用户工程领域。 2020 年国内变压器产量规模约为 17.4 亿千伏安，受疫情影响同比小幅下滑，其 中干式变压器产量约为 2.5 亿千伏安，占比约为 14.49%，油浸式变压器占比约为 85.5%。根据 QY Research 的统计数据，2020 年全球非晶材料制成的变压器中油 浸式变压器比例为 86.58%，干式变压器比例为 13.42%，与国内变压器用量中干 式和油浸式应用比例相似。
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。
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。
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。
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。
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、中国台湾等国家和地区，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。
配电投资力度不减，非晶变压器增量需求有保证。随着我国用电量的持续增长， 叠加重大工程的建设实施，将促进电力投资保持较高水平，目前配电网领域的建设 投资占比逐年上升，且部分早期装配的输配电设备进入更新换代周期，配电网领域 产生持续的建设投资需求。根据 2022 年 1 月 13 日国家电网召开的年度工作会 议，计划 2022 年电网投资达到 5012 亿元，投资额历史首次突破 5000 亿元，同 比增长 8.84%。伴随着“十四五”规划的推出、特高压电网陆续投运、新能源充电 桩及光伏风电等项目的建设完工，预计电网投资额有望迎来增长期。
从变压器产量来看，2016-2018 年受输配电价格下降等因素影响，国内变压 器产量小幅减少，2019 年总产量规模有所回升，2020 年受新冠疫情影响，我国 变压器总产量规模略微下降，降至 17.4 亿千伏安，但较之前年份有所回升。根据 前瞻产业信息网，随着我国各地特高压项目相继落地，未来几年我国电力变压器市 场将呈现出阶段性的新增长趋势，预计全国变压器产量将继续保持 2.5%的增长势 头，到 2026 年我国变压器产量规模将突破 20 亿 KVA。预计变压器产量的稳步增 长会对非晶合金变压器不断带来新增需求。
考虑到非晶变压器更适用于农村电网等长期低负载地区，基于以下假设，对农 网建设中非晶变压器需求空间进行测算： 1）2020 年国网、南网投资总额中，农网投资额占比 34%，粗略估算，以此 作为每年农网变压器采购量占整体采购量比例； 2）南方电网非晶变压器采购份额较高，主要由于所覆盖地区农村面积占比更 高，可以看出，农村电网中非晶变压器渗透率较城市电网会有明显提升，预计未来 农村电网中非晶变压器渗透率将达到 60%。 3）2019 年我国非晶带材产量为 9.97 万吨，对应变压器容量约为 0.26 亿千 伏安，占据 2019 年我国变压器总产量规模 17.6 亿千伏安的比例约为 1.5%，由此 可知，按照变压器容量计算，目前非晶变压渗透率较低，考虑到双碳目标下，农网 节能潜力较大，预计农网建设中，非晶变压器渗透率将稳步提升。（报告来源：未来智库）
3.2 用户工程变压器：新基建建设推进，增量需求可期
受新基建投资带动，非晶变压器应用于用户工程领域的市场空间广阔。“新基建”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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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%。
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。
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。
在光伏发电领域中，纳米晶薄带材可用作太阳能光伏逆变器，并网光伏逆变器 是光伏系统的核心功率调节器件，主要电磁元件包括输出滤波电感、共模电感及隔 离变压器等。采用纳米晶薄带制成的共模电感及高频变压器铁芯，具有体积小、重 量轻、节能等特点，随着电开关频率的逐步提高，非晶磁芯在大功率光伏逆变器的 优越性将逐步体现。 截至 2021 年底，我国光伏行业累计装机量 305.99GW，累计新增装机量 54.88GW，同比增长 21.86%。据中国光伏行业协会预测，“十四五”期间年均新 增装机 70-90GW。根据 CPIA 预测， 逆变器作为光伏发电系统中的核心装置， 市场规模将随着光伏市场的强劲增长而不断扩大，进而纳米晶软磁需求的放量。
在家电节能领域中，2020 年颁布的《房间空气调节器能效限定值及能效等级》 大幅提升了空调能效准入要求：新国标 1 级能效标准的指标已达到国际领先水平。 变频空调能效准入要求提升至 3 级，基本与欧盟、美国等地区的准入要求相当， 定频空调的能效准入要求(5 级)相当于原能效标准的 1 级要求。 在无线充电领域中，非晶合金为无线充电重要方案之一。无线充电技术相比有 线充电，应用范围广、安全性高、无端口限制、使用便捷等优势。软磁材料为无线 充电发射和接收两端与线圈相贴合的磁性片状辅材，在无线充电产业链中价值量 占比约为 20%。目前，无线充电软磁材料方面铁氧体和纳米晶并存，纳米晶材料 可实现尺寸高精度、高频化和轻薄化，在手机领域占据优势，铁氧体在电动车无线 充电等大功率应用上具有成本优势。
根据 wind 和产业在线数据显示，2016 年至 2021 年我国空调销量由 1.08 亿 台增长至 1.52 亿台，年复合增长率为 7.05%，其中变频空调渗透率由 36%增长 至 53%。全球空调销量由，在碳中和、碳达峰背景下，伴随能耗标准趋严，节能 效果更差的低频空调将逐步淘汰，高效能的变频空调将逐步成为市场主流，高性能 材料纳米晶的渗透率有望逐步提升。 根据智研咨询数据，2015 年至 2019 年，全球无线充电市场规模从 17 亿美 元增长至 86 亿美元，年复合增长率达到 49.97%，2024 年，全球无线充电市场规 模有望达到 150 亿美元，无线充电的快速发展为纳米晶材料的应用打开需求空间。
结合云路股份招股说明书信息，根据下游行业的发展规模，我们对重点领域纳 米晶市场需求量进行测算。当前纳米晶材料渗透率整体较低，假设未来 2021-2025 年纳米晶在细分领域的渗透率由 1%提升至 3%（参考纳米晶产量占铁氧体产量比 例估计数据）。 在无线充电领域，根据智研咨询，预计到 2024 年我国无线充电领域市场规模 将达到 150 亿美元，假设 2025 年继续保持 6%的历史复合增速增长，则 2025 年 无线充电市场规模为 159 亿美元，按照 20%的软磁材料价值量占比计算，则 2025 年无线充电软磁材料市场规模为 31.8 亿美元，按照纳米晶渗透率达到 0.90%、纳 米晶薄带材价格 4.5 万元/吨（参考云路股份 2019-2021 年纳米晶带材价格）估 算，则对应 2025 年纳米晶市场需求量可达 0.41 万吨。
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。
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%。
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。
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。
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 芯。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。
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%。
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。
下游需求旺盛，产能利用率处于高位。根据公司招股说明书数据显示，公司目 前非晶合金薄带设计年产能为 6 万吨，纳米晶超薄带设计年产能为 3600 吨，非晶 合金薄带产能利用率主要受下游变压器行业波动的影响，近年来纳米晶相关产品 在消费电子，新能源车领域的拓展良好，产能利用率较高。
从盈利能力来看，1) 非晶带材业务，2021 年毛利率为 22.26%，同比减少 6.78pct，主要受原材料价格上涨、钢铁行业出口退税政策取消、海运费上涨等因 素影响。2)纳米晶超薄带，2021 年毛利率同比上升 5.47pct 至 32.96%，主要是 公司通过技改进行成分优化、减少贵金属使用，使纳米晶超薄带的全年单位成本下 降 4.07%。3)磁性粉末业务，2021 年毛利率为 6.52%，同比下降 7.28pct。磁性 粉末处于市场推广阶段，议价能力有限，产品盈利能力呈现阶段性下滑。由于公司 直接材料成本占比较高，上游金属价格变化会使公司产品毛利率出现波动。随着成 本逐步传导、下游景气度提升和产能释放带动规模效应，公司盈利能力将得到改善。
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。（报告来源：未来智库）
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。
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。
（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）
精选报告来源：【未来智库】。未来智库 - 官方网站
