功率类软磁铁氧体行业市场前瞻与投资战略规划

功率类软磁铁氧体行业市场前瞻与投资战略规划

两大材料路线不断迭代，金属软磁粉芯综合性能突出金属软磁粉芯和非晶纳米晶是当前并存的两大高端软磁材料发展路线。金属软磁粉芯不仅改善了传统金属软磁磁导率不高的缺陷，并且达到了远超铁氧体软磁的饱和磁感应强度，综合性能优良。而非晶纳米晶除去成本劣势，综合性能更为优异，并具有制造节能、应用节能、回收节能的特点，是全生命周期绿色可循环材料。金属软磁粉芯是由绝缘介质包覆的磁粉压制而成的软磁材料，是当今软磁材料领域综合性能最佳的软磁材料。软磁粉芯的磁性能，结合了金属软磁材料和软磁铁氧体的优势，由于其粉末采用的是铁磁性颗粒，饱和磁感应强度高，同时因为有绝缘层的存在，其电阻率也较高。成型工艺方面，其相较非晶软磁成熟，可塑性强。软磁粉芯可以同时满足高频（KHz~MHz）使用和体积小型化的需求，并且可以加工成环形、E型、U型等，以满足不同的应用场合。金属软磁粉芯可分为铁粉芯、羰基铁粉芯、铁硅铝磁粉芯、铁硅磁粉芯、高磁通磁粉芯、铁镍钼磁粉芯。在合金金属软磁粉芯材料中，金属铁镍类粉芯材料性能优异，但由于价格昂贵难以大规模地被采用。铁基非晶类粉芯材料，虽具有良好的磁芯损耗与饱和特性，但在技术上仍然存在可靠性、磁芯成型的压制性等结构性问题短时间难以彻底解决，大批量生产与使用仍然难以实现，在中高频工作条件下，铁硅类金属磁粉芯软磁材料是能够满足要求的理想材料之一。铁粉芯：以纯铁粉为原料，经表面绝缘包覆后采用有机粘合剂混合压制而成。被广泛应用于储能电感器、调光抗流器、EMI噪音滤波器、DC输出/输入滤波器等。羰基铁粉芯：由超细纯铁粉制成，具有优异的偏磁特性合良好的高频适应性。其直流偏置特性远优于其他磁粉芯，是制造高频开关电路输出扼流圈、谐振电感及高频调谐磁芯芯体较为理想的材料。铁硅铝磁粉芯：由85%Fe、9%Si、6%Al的合金粉末生产出来的一种软磁复合材料，适用于功率因数校正电路（PFC电感器）、脉冲回扫变压器合储能滤波电感器。铁硅磁粉芯：开发相对较晚，由94%Fe和6%Si的合金粉末制成，适用于大电流下的抗流器、高储能的功率电感器、PFC电感器等，在太阳能、风能、混合动力汽车等新能源领域中被广泛使用。高磁通磁粉芯：磁通密度最高的磁粉芯，具有优异的直流偏置特性、低损耗和高储能特性。高磁通磁粉芯非常适用于大功率、大直流偏置场合的应用，如调光电感器，回扫变压器、在线噪音滤波器、脉冲变压器和功率回数校正电感器等。铁镍钼磁粉芯：由17％Fe、81％Ni和2％Mo的合金粉末制成的一种粉芯材料，也称钼坡莫合金磁粉芯，具有高磁导率、高电阻率、低磁滞和低涡流损耗的特性。在磁粉芯领域中，铁镍钼磁粉芯的损耗是最低的，同时也具有最佳的温度稳定性。适合用于回扫变压器、高Q滤波器、升压降压电感器、功率因校正电感器（PFC电感器）、滤波器等。非晶纳米晶软磁材料兼具饱和磁感应强度高、磁导率高、损耗低、良好温度特性和温度稳定性等优点，是传统硅钢、铁氧体和坡莫合金的替代产品，被誉为二十一世纪新型绿色节能材料，广泛应用于信息通讯和电力电子行业，推动并实现了电子产品向节能、小型化、高频化方向发展。非晶合金又称液态金属、金属玻璃，是一种新型软磁合金材料。主要包含铁、硅、硼等元素。其主要制品非晶合金薄带的制造工艺是采用急速冷却技术将合金熔液以每秒106℃的速度急速冷却，形成厚度约0．03mm的非晶合金薄带，物理状态表现为金属原子呈无序非晶体排列。得益于上述极端生产工艺形成的特殊原子结构，非晶合金具有低矫顽力、高磁导率、高电阻率、耐高温腐蚀和高韧性等优异特性。非晶合金因其高效电磁能量转换效率的材料特性在节能减排方面具有优势。目前，非晶合金材料主要应用于配电变压器领域。相比硅钢材料，非晶合金材料具有突出的节能环保特性，是制造节能、使用节能、回收节能的全生命周期可循环绿色材料。在应用侧，非晶变压器空载损耗较硅钢变压器降幅可达到60%左右，实现使用节能；在回收侧，废旧的非晶铁心可通过中频炉重熔后制成非晶合金薄带，非晶铁心中的硅、硼元素基本可以实现回收再利用，实现回收节能。纳米晶主要指铁基纳米晶合金，是由铁、硅、硼和少量的铜、铌等元素经急速冷却工艺形成非晶态合金后，再经过高度控制的退火环节，形成具有纳米级微晶体和非晶混合组织结构的材料。纳米晶材料得益于其高饱和磁密、高磁导率、高居里温度的材料优点，相比较于铁氧体软磁材料，在追求小型化、轻量化、复杂温度的场景下，有着显著优势。其主要用于生产电感元件、电子变压器、互感器、传感器等产品，可以应用于新能源汽车、消费电子、新能源发电、家电以及粒子加速器等领域。特别是近年来纳米晶合金材料在新兴产业领域无线充电模块和新能源汽车电机等应用的逐步推广，使其逐步打开了广阔的市场增长空间。软磁材料在光伏发电和储能领域主要应用于逆变器的生产。光伏逆变器和储能逆变器在很大程度上同源，两大产业相互促进，协同发展。光储逆变器，作为光伏发电系统的核心设备，其工作原理是将光伏太阳能板所产生的可变直流电压转换成为市电频率交流电压，反馈回商用输电系统，或是供离网的电网使用。当用电低谷期电量富余时，电网的电能通过逆变器充放电控制器，对蓄电池进行充电储能。未来，逆变器还可继续优化将不规则的交流电转化为正弦波交流电流，输出的电流更稳定、安全，适用范围广、便于远距离传输，市场前景广阔。储逆变器主要分为集中型、组串型、集散型、微型等。软磁材料主要应用于集中型和组串型逆变器。集中型逆变器的软磁用材主要是硅钢片，通过串联并行组串产生的电流，将直流电逆变为交流电。由于占地面积大，通常建造在戈壁沙漠等地区，应用于大型商业屋顶、工业厂房等。由于需要输出较大电流，即需要电抗器拥有较高的抗饱和能力，因此选取铁损率低、质量大的硅钢片。目前已研发出用取向硅钢片替代无取向硅钢做驱动电机定子，提高效能；组串型逆变器的软磁用材主要是金属软磁粉芯，为每个光伏组串配备一个逆变器，以并联的方式并网，主要应用于小型商场屋顶、停车场、居民住宅等。由于组串型逆变器开关频率较高，因此选用低功率损耗、低矫顽力的金属软磁粉芯。光伏电站项目迈入平价上网时代，资本投资出现爆发式增长。根据中国光伏行业协会及国际能源署数据，2021年全球和中国新增光伏机装机容量分别为175GW和55GW，同时光伏产业政策利好不断，据国家发改委、国家能源局印发《十四五现代能源体系规划》，要求加快推进大型风电光伏基地项目建设，预计2022年全球新增光伏装机容量为250GW，2025年有望达到518GW，2022-2025年CAGR为30%左右。分布式占比提升带动高性能软磁材料的需求快速增长。分布式光伏电站是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式，集规模灵活可调、污染少、利用率高等优点。2022年3月，住建部《十四五建筑节能与绿色建筑发展规划》提出：到2025年，全国新增建筑太阳能光伏装机容量50GW以上。2022年5月，欧盟发布太阳能战略，提出充分开发屋顶太阳能。在全球降碳和能源自主趋势下，分布式光伏或将迎来历史性机遇。2017年至2022年，我国分布式光伏装机容量由19．4GW扩大到51．1GW。分布式光伏电站的发展带动了组串式逆变器需求的提升，中国组串式逆变器的渗透率由2017年的38%提升至2022年的59%，利好金属软磁粉芯市场。目前，华为已推出325KW组串式逆变器，将对500KW集中式逆变器形成替代。未来，高效能低成本的组串式逆变器还将进一步扩大其市场份额，金属软磁粉芯材料需求将持续旺盛。逆变器替换需求同样为金属软磁粉芯带来可观的增量市场。光伏组件的寿命一般为20-25年左右，在组件的寿命周期中，至少需要更换一次逆变器。假设10年更换一次逆变器，预计2025年全球光伏逆变器替换需求为51GW。预计2025年金属软磁粉芯在光伏逆变器领域需求量7．85万吨，复合增速31%。根据行业生产数据，目前光伏领域软磁用量为200吨/GW，考虑到材料升级可能使光伏领域单耗降低，保守预计2025年光伏领域单位软磁用量为180吨/GW。按照2025年全球55%的分布式光伏电站占比进行测算，2025年光伏逆变器金属软磁粉芯用量7．85万吨，三年复合增速31%。储能技术发展为目前新能源发电领域最重要的环节之一。源—网—荷—储是新型电力系统中不可或缺的四类要素。储能技术有着巨大的价值。新能源并入电网后，储能在功率上能够实现实时平衡、提升系统容量系数与能源消纳能力，削峰填谷，从而为能源安全提供保障，是新型电力系统、现代化能源体系的重要组成部分。在目前用电成本高、电网协调能力弱、供电可靠性不足的情况下，储能技术的发展尤为重要。储能市场政策足够好、赛道足够宽。2022年以来，政策层面对储能行业给予了极大关注，一系列利好政策持续出台：1月，《十四五新型储能发展实施方案》设定了新型储能的发展目标；6月，仅地方性储能政策就发布了48条，涉及储能补贴、储能装机规划、储能设施建设等方面。在政策利好之下，储能行业发展增势迅猛，新能源+储能项目快速在全国范围内铺开。2023年或将成为大储之年，软磁材料储能市场需求爆发在即。根据行业生产数据，储能所需的金属软磁粉芯单耗为200吨/GW。预计2023年全球储能新增装机量50GW，同比增长120%，2025年或将达到146GW，据此测算，全球储能领域软磁需求量达2．92万吨，2022-2025年CAGR约为85%。软磁材料主要应用于新能源汽车板块的充电桩、车载AC/DC充电器、车载DC/DC变换器三个应用领域。AC/DC充电器能将输入的交流电以直流电的方式输出，是为动力电池充电的装置；DC/DC变换器能将高压小电流转化为低压大电流，用于为车上其他电子器件供电。此外，软磁材料还应用于汽车其他部件如无钥匙系统、音响喇叭、倒车影像等。充电桩领域软磁材料最广泛的应用是软磁粉芯制成的高频PFC电感，起储能、滤波作用，铁硅磁粉材料磁感应强度大，所占体积小，耐用性强，叠加分段气隙磁芯技术，可以有效规避传统变换器工作时磁通密度振幅过大、高损耗高温等缺陷，减少气隙损耗，提高转换效率、使用寿命、安全性和可靠性。软磁材料或将为新能源车实现无线动态充电模式。随着无线充电机在新能源车中应用更为广泛、所需功率加大，未来这将成为合金软磁的又一增量市场。与传统充电相比，无线充电具有安全性、灵活性，尤其是在动态充电模式，能够对行驶过程中的电动汽车进行实时充电，更能满足消费者对电动汽车续航的要求。高电压趋势是金属软磁粉芯需求的新看点。金属软磁粉芯主要用于EV车型的OBC电感，单车用量0．7kg，以及PHEV车型的升压电感和OBC电感，单车用量3．3kg。根据目前纯电动车和混合动力汽车的销售占比，平均每辆新能源车的金属软磁粉芯用量约1．22kg，对应2022年全球新能源汽车对金属软磁粉芯的需求为1．32万吨。为了应对EV车型续航短、充电慢等问题，行业内提出了将电压升高，由400V升至800V的解决方案，实现这一解决方案需要在DC/DC变换器上再安装一个升压电感，这将使EV车型的单车用量由原先的0．7kg提升至2．7kg左右，提升率约为300%。按照2025年平均每辆新能源车单耗2．82kg进行测算，则全球新能源车软磁需求量将达到6．60万吨，2022-2025年CAGR为71．0%。新能源车保有量增加带来充电桩需求提升，欧美市场充电桩放量可期。根据中国充电联盟统计，2017年我国公共+私人充电桩总数约45万个，2022年达521万个，2017-2022年CAGR为63．2%，2022年加快充电桩建设节奏，充电桩总数同比增长99%，车桩增加比为2．65：1。2023年2月，工信部发布《关于组织开展公共领域车辆全面电动化先行区试点工作的通知》，政策要求新增公桩与公共新能源车推广数量比例力争达到1:1，以及我国公共停车区域未配建充电桩比例仍有32．20%，两者都存在一定的下降空间。全球来看，2021年欧洲新能源车桩保有量之比高达12．3：1，美国车桩保有量之比高达15．9：1。2022年8月，美国制定《削减通胀法案》（IRA）扩大税收抵免上限：计划从2023年开始将单个充电站的税收抵免限额从3万美元扩大至10万美元。补贴政策力度加大，预计充电桩将迎来加速建设期。软磁铁氧体行业市场发展概况软磁铁氧体是一类应用广泛的基础功能磁性材料，包括Mn-Zn、Cu-Zn、Ni-Zn等几类，性能优异稳定，同时批量生产容易、机械加工性能高、成本较低，其中Mn-Zn铁氧体的产量和用量最大。由于在高频上具有高磁导率、高电阻率、低损耗的特点，软磁铁氧体被广泛应用于通信网络、计算机、消费类电子产品、新能源汽车、IT产业等方面。从技术来看，日本是磁性材料技术领跑者，日本、美国以及部分欧洲国家在磁性材料生产方面起步早、新品开发强、技术含量高，高端铁氧体软磁材料的竞争也主要集中在这些国家。我国在高端氧体软磁市场上竞争力还不强。面临日本TDK、FDK、住友，韩国的梨树、三和，欧洲的PHILIPS等国际知名企业，我国铁氧体软磁行业面临严峻的挑战。目前，我国从事软磁铁氧体生产的企业共约230多家，初具规模的企业约110多家。我国铁氧体软磁产量呈现V字走势。2012年铁氧体软磁产量约22．1万吨，到2015年达到谷底约21万吨，2018年产量约24万吨。2018年我国铁氧体软磁市场规模约91．24亿元，同比2017年的83．68亿元增长了9．03%。随着5G通信时代的到来，我国铁氧体软磁市场将迎来进一步的腾飞。手机技术的提高对磁性材料性能提出更高的要求。同时手机数量的增长，要求必须增加移动交换机的容量和地面站的数量。其中，移动通信用的磁性材料就包括铁氧体软磁器件。这类铁氧体软磁元件主要是无线寻呼用磁性天线，手机用的电磁兼容磁芯，目前国内还不能满足供货要求，主要靠进口，未来进口替代空间巨大。软磁铁氧体行业进入壁垒（一）软磁铁氧体行业技术与工艺壁垒软磁铁氧体材料的电磁性能与一致性是下游电子磁性元件客户产品关键的评价指标，产品性能由原料配方、生产设备、制备工艺、生产过程管控等因素共同决定。因此，实现高性能磁性材料产品的大规模生产，不仅需要行业在技术研发层面不断改良原料配方，开发新型牌号的产品；还需要专业经验丰富的生产管理团队在生产实践过程中持续调试生产设备、改进生产工艺的各项参数设置，达到理想的生产过程控制，充分保证产品的可塑性和一致性。以上实践经验无法在短期内被复制，以烧结工艺为例，只有通过调节特定的气氛和温度曲线，对烧结和冷却过程中氧分压和温度合适控制，才能使烧结出的软磁铁氧体磁芯达到合适的性能。在下游电子产品更新换代速度加快、新兴行业对高性能电子磁性元件需求度提升的大背景下，软磁铁氧体生产厂商对原料配方、先进工艺路线的掌握，对生产过程的质量管控经验将成为规模化供应高性能软磁铁氧体材料的核心壁垒，新进入者无法在短期内掌握最优的生产技术和工艺，批量化制备出高电磁性能和一致性的产品。（二）软磁铁氧体行业资金和规模壁垒尽管当前软磁铁氧体材料市场竞争格局较为分散，但是大规模供应性能优良、品质稳定的磁芯材料仍需前期较高的固定资产和研发投入，通过规模经济降低产品生产成本，提升产品品类丰富度。小型生产厂商在产品附加值、产能规模和技术储备等方面存在明显的竞争劣势。同时，由于软磁铁氧体磁粉上游面向钢铁行业、化工材料行业生产厂商进行采购，其价格容易受到宏观经济周期波动的影响。以氧化铁为例，国内高纯度的氧化铁供应商数量有限，优质氧化铁的供应数量、价格、交期、品质容易受到产业政策、供需结构、市场主体交易行为等多方面因素的扰动。具备资金和规模优势的企业面向上游采购时能够享有更高的议价权，抵御生产经营过程中的流动性风险，保障供应链的稳定。（三）软磁铁氧体行业客户认证壁垒软磁铁氧体是构成下游电子磁性元件的基础性电子材料，其电磁性能和稳定性将会很大程度影响终端产品的性能。因此，电子磁性元件生产厂商会对供应商选择建立较为严格的认证体系，下游客户会综合考虑供应商的供货规模、交期、产品品质、销售价格、售后服务等因素进行评定，从前期接洽到建立战略合作关系，需历经现场验厂、样品检测、小规模试制、批量供货等多重认证程序，行业内电子磁性元件厂商对磁芯供应商的认证周期一般在半年及以上，部分知名终端客户甚至会直接指定磁芯供应商，整体认证流程更加复杂。因此，下游客户一旦选定供应商后，一般不会轻易更换，行业内新进入者将面临较高的客户认证壁垒。全球磁性材料产量软磁铁氧体材料属于磁性材料的一种，磁性材料是国民经济生产过程中重要的基础性材料，广泛应用于电子、电力、信息、机械、交通、新能源、医疗卫生、国防等领域，用于存储和传输电能。数据显示，全球磁性材料产量由2016年的187万吨增长至2021年的227万吨，复合年均增长率为4．0%。相关研究机构预测，2022年全球磁性材料产量将达242万吨。智能制造水平提升促进软磁铁氧体行业进步中国制造2025强调通过现代信息技术促进制造业产业升级，智能制造是制造业发展的长期重要方向。近年来，我国智能制造技术水平不断提升，智能化、信息化、自动化和工业化进一步融合。针对研发活动、生产制造、内部管控、营销服务等环节的智能化、信息化和自动化改造，有利于行业内企业提升产品一致性，提高生产效率，降低生产成本，改善生产环境。同时，智能管控体系能够实现生产过程的数据可视化、设备可视化，积累大量生产原始数据，能够推动企业对于各项生产环节进行研究和改进，加速新材料、新生产工艺的迭代升级。软磁铁氧体材料的基本情况根据磁性强弱，物质的磁性可以分为抗磁性、顺磁性、反铁磁性、铁磁性和亚铁磁性，其中铁磁性和亚铁磁性物质为强磁性物质。磁性材料通常指称强磁性物质，主要由过渡族元素铁、钴、镍等元素及其合金组成。根据应用类型的不同，磁性材料可以分为软磁材料、永磁材料和功能磁性材料。软磁材料是对磁通密度及磁化强度具有低矫顽力的磁性材料，与硬磁材料相比，其易于磁化，亦易于退磁，通常用于制备成电感、电子变压器等各类电子磁性元件实现电能传输、电能变换、信号筛选等功能。根据材质和结构的不同，软磁材料可以分为金属软磁、软磁铁氧体和非晶、纳米晶软磁合金。金属软磁以硅钢片为典型代表，是最早的软磁材料，由于其电阻率较低，在高频下损耗较高，更适用于低频场景。金属软磁粉芯由铁镍、铁硅、铁硅铝等合金软磁粉制成，对传统硅钢片高频高损耗的缺点有所改进。软磁铁氧体材料具有较高的电阻率和较低的饱和磁通密度，因在中高频场景内损耗较小，机械加工特性好，在诸多领域被广泛应用。非晶合金软磁由合金溶液在急速冷却的工艺下制备成非晶态合金薄带，纳米晶软磁在非晶合金软磁的基础上通过适当的退火环节得到纳米级别的软磁合金，以上材料在饱和磁通密度和电阻率上具备更优良的综合性能，但在技术成熟度上低于金属软磁和软磁铁氧体。总体来看，不同种类的软磁材料由于在电磁特性、技术成熟度、产品价格上的差异，应用于不同的需求场景。软磁铁氧体按照配方的不同主要包括锰锌系、镍锌系和镁锌系，其中锰锌系铁氧体是应用最广、产量最大的软磁铁氧体材料，根据QYResearch的统计，2020年锰锌软磁