金属软磁粉行业研究报告：应用边界不断拓展，行业空间广阔

weiyudi@gtjas.com王宏玉 金属软磁粉需求空间广阔。金属软磁粉下游以光伏、新能源车为主，目前光伏、储能快 021-38038343 wanghongyu@gtjas.com 速发展，且新能源车渗透率持续上升，金属软磁粉需求稳步提高。我们预测金属软磁粉 相关报告 需求将从2021年14万吨左右上升至2025年26万吨左右，复合增长率约17%。此外， 金属，采矿，制品《钢铁行业周报数据库20230305》 2023.03.07 在芯片电感领域，金属软磁粉优势逐渐显现，预期未来渗透率将逐渐上升。金属软磁粉 金属，采矿，制品《需求改善，估值重塑》 性能优良，应用空间将不断拓展，行业空间广阔。 2023.03.07 金属，采矿，制品《【国君有色】工业金属周度数据库20230304》 磁材龙头布局金属软磁粉，但行业供给增量有限。我们观察到由于下游需求增长较快， 2023.03.06 金属，采矿，制品《加息扰动弱化，静待大会指引》 行业内公司存在新增产能。根据各公司报告，2023-2025年我国金属软磁粉的增量在 2023.03.05 金属，采矿，制品《【国君有色】钴锂小金属周度数据库0304》 13万吨左右，行业供给的增量与需求匹配，行业盈利预期维持在较好的水平。 2023.03.04 金属软磁粉及粉芯行业进入壁垒较高。金属软磁粉包含制粉、绝缘包覆、压实环节，需 要长期工艺积累。制粉环节一般采用雾化方式，该工艺对球形度、粒径的控制难度较大。 绝缘包覆需要选择一定比例的粗细粒径粉进行混合，再用合适的压力进行压实。目前国 内仅少数企业完整掌握从制粉到粉芯的全部工艺，行业进入难度较大。 金属软磁粉行业盈利较好，行业议价能力相对较弱。从产业链利润分配看，金属软磁粉 行业盈利处于产业链领先水平，行业盈利较好。由于目前金属软磁粉最终下游以光伏、 新能车、空调为主，下游集中度较高且体量较大，金属软磁粉行业议价能力相对较弱。 风险提示：行业供给超预期增长，成本大幅波动。 1.金属软磁粉：高速发展的新型软磁材料 1.1.金属软磁粉：新兴软磁材料 磁性材料分为硬磁和软磁材料。通常能对磁场作出某种反应的材料称为 磁性材料，按其磁化程度的难易又分为软磁材料和硬磁材料。一般将内 禀矫顽力大于0.8kA /m 的材料称为硬磁材料（永磁材料），将矫顽力小 于0.8kA /m 的材料称为软磁材料。软磁材料是具有低矫顽力和高磁导 率的磁性材料，易于磁化，也易于退磁，其主要功能是导磁、电磁能量 的转换与传输，广泛用于各种电能变换设备中。电感元件需要通电时产 生磁性，断电时磁性消失，否则会损伤电路，因此需要使用软磁材料而 不是硬磁。软磁材料主要包括金属软磁材料、铁氧体软磁材料以及其他 软磁材料，金属软磁粉是金属软磁材料的一种。 图1：磁性材料主要分为永磁和软磁材料 1.2.金属软磁粉应用场景广阔 金属软磁粉主要应用于电感元件的磁芯中。利用磁性材料制成的电感元 件是电力电子技术领域核心配套元件之一，以电力电子装置为载体，起 到逆变（直流变成交流）、斩波（直流变成直流）、变频（改变供电频率）、开关和智能控制等作用；其技术研发以应用磁学为理论基础，与物理学、 化学、电磁学、粉末冶金学等其他学科技术相互渗透、相互交叉、相互 联系，成为现代高新技术领域中不可或缺的组成部分，并广泛应用于变 频空调、UPS、光伏发电、新能源汽车、电能质量整治等领域。 图2：磁性材料电感元件应用场景广阔 1.3.金属软磁粉位于产业链中游 金属软磁粉位于产业链的中游。从上游金属原材料到金属软磁粉，再到 磁粉制成的金属软磁粉芯，再到电感等磁性元器件，最后到终端应用， 构成了完整的产业链。金属软磁粉的上游行业包括钢铁、硅、铝、铜等 行业。铁是生产磁粉和磁芯的重要原材料，铜铝导线是电感元件的重要 原材料，铜铝价格直接影响电感元件的制造成本。中游行业主要包括粉 体、粉芯和磁性元件的制造，其中粉体和粉芯通常集中制造。下游行业 主要包括光伏发电行业、变频空调行业、电源行业、新能源汽车及充电 桩行业等。 图3：金属软磁粉为产业链中游 1.4.金属软磁粉制备主要工艺是雾化法 气雾化法是制备金属软磁粉的主要工艺。金属粉末的生产方法有很多， 就工业规模而言，最广泛应用的是还原法、机械破碎法、雾化法和电解 法，其中机械破碎法和雾化法较为常见。 机械球磨法是将熔炼制备的合金铸锭，先通过颚式破碎机进行粗破，再 利用球磨机球磨，得到不规则形状磁粉颗粒的制备方法。球磨机工作时 球墨罐在主轴的带动下进行旋转，此时球磨罐带动其内部磨球与粉料旋 转，磨球在离心力和摩擦力的共同作用下被带至一定高度。当转速较慢， 离心力不足以维持磨球所在高度，磨球便会落下，与其它磨球或者罐壁 进行碰撞，夹杂在中间的粉料便会被撞裂或挤压碾磨，达到粉料细化的 目的。此方法靠击碎、压碎和磨削等作用，将大块合金机械地粉碎成粉 末的方法，优点有方法简单，成本低廉。 雾化法是将合金加热至熔融态，通过高压气体或液体对熔融态的合金进行高速冲击，破坏分子间的结合力，从而分散成球形或近球形粉末的制 备工艺。它利用冷却介质直接击碎金属或合金的液体而制得粉末，是一 种较为复杂的过程，既包含物理-机械过程又包含物理-化学反应。冷却 介质既是击碎金属液流的动力源，又是降低金属液流温度的冷却剂。冷 却介质同金属液流之间既发生能量传递，又发生热量交换，这两个都是 物理-机械过程；同时液体金属的粘度和表面张力在雾化冲击过程和冷却 降温过程中又不断发生变化，而这种变化反过来又会影响金属粉末的雾 化过程，因此又是一种物理-化学反应。雾化法制备金属粉末工艺流程简 单、生产效率高，方便实现规模化连续生产。雾化粉末所制备的合金粉 末颗粒的化学成分与既定熔融的合金粉末化学成分完全一致，而且由于 在凝固过程中的高速冷却速度使得合金粉末的微组织结构得到细化，使 得在粉末颗粒内部无宏观偏析现象，由雾化法所制备的合金粉末化学成 分均匀。 图4：气雾化法核心装备为熔炼、雾化 雾化法中，气雾化杂质控制效果最好，且流动性能好、方便包覆绝缘、 易于压制成型，较多地应用于金属软磁粉的制造；水雾化粉末粒径更细，较多地应用于MIM等下游行业。 图5：金属软磁粉生产工艺流程图 图6：金属软磁粉芯生产工艺流程图 2.需求：金属软磁粉市场空间广阔 2.1.需求端向小型化、大功率、高频方向发展 终端应用向小型化和大功率方向发展，要求电感高频化，金属软磁粉需 求上升。下游电气设备应用需求及电源技术和设备要求的改变，带动了 电感磁性材料的发展。为了适应新能源产业、节能环保产业对大功率能 量转换装置的技术要求，磁性材料应该同时具备以下特点：（1）极高的 饱和磁通密度特性（2）方便调节的等效磁路长度，结构上容易实现气 隙微小化、均匀化，防止产生磁通的泄露（3）极好的高频损耗特性（4） 优异的偏直流特性，取得大电流时必要的电感量（5）易于制作成各种 特定的尺寸，对于大功率的应用，应易于制成大型尺寸。基于上述要求， 在中高频工作的条件下，铁硅类金属磁粉芯软磁材料是较为理想的选择。 表1:不同领域对于磁性材料性能的要求不同 根据我们对软磁粉各终端需求的测算，2023-2025年金属软磁粉芯行 业整体增速CAGR约为17%，25年需求约为26万吨。根据我们对光 伏、储能、新能源车、变频空调等下游的详细预测（详见19页表2对 金属软磁粉各下游的详细测算），预计2025年金属软磁粉行业需求量 26万吨左右，按照当前3.3万/吨的价格测算，行业规模将达到86亿元 左右。其中光伏、储能市场空间分别为24.82、11.32亿元，新能源车、 充电桩分别为13.50、3.86亿元，变频空调约为12.90亿元，UPS电源 约为19.5亿元。新能源车需求增速最快，CAGR约为44.81%，充电桩 CAGR约为37.22%，储能CAGR约为38.58%。 图7：21年金属软磁材料下游主要为光伏、UPS 图8：25年金属软磁材料下游以光伏、新能源车为主 图9：2023-25年新能源车领域对金属软磁粉需求的增速最快 2.2.光伏发电带动组串式逆变器需求 光伏高速增长是推动金属软磁材料需求增长的主要力量。光伏逆变器是 一种电源转换装置，主要功能是将太阳能电池板受太阳光照射时产生的 直流电逆变成交流电，送入电网。作为光伏发电系统中的核心装置，光 伏逆变器的市场规模随着光伏市场的强劲增长而不断扩大，而光伏逆变 器中，将光伏电池板发出的不稳定的直流电升压成稳定的直流电压的电 路中，Boost升压电感是其关键核心磁元件，其后将稳定的直流电压通 过逆变电路转换成50Hz正弦波交流电，输入电网时，必须使用大功率 交流逆变电感，这两种电感元件的磁材料基本上采用高性能的铁硅类粉 芯材料。 图10：2022年中国光伏新增装机量增速约28% 图11：2022年全球光伏新增装机量增速约为20% 组串式光伏逆变器一般使用金属软磁粉作为磁性材料。集中式逆变器所 处环境为3-8kHz的低频、500kW以上的高功率环境，采用硅钢软磁 即可。而组串式逆变器在16kHz以上的高频、3-60kW的高功率环境 下工作，硅钢片无法满足要求，应该使用金属软磁粉。根据CPIA数据， 2021年组串式逆变器渗透率达69.6%，预计2025年渗透率达到75%， 组串式逆变器将带动金属软磁粉需求快速上升。 光伏单位千瓦装机容量平均所需铁硅合金软磁材料为0.25KG。 2020-2021年我国光伏新增装机量分别为48.2GW、54.88GW，预期 2022年新增装机量超过80GW，近三年光伏行业CAGR为20.62%， 按此增速2023-25年我国金属软磁材料需求量预计分别为 2.28/2.64/3.06万吨。全球光伏新增装机量近三年CAGR30.09%，根 据中国产业经济信息网，2021全球光伏新增装机量为183GW，假设 22/23/24/25新增装机量涨幅分别为17.04%/21%/24%/24%，则 22-25年全球光伏新增装机分别为214.2/259.2/321.4/398.5GW，假 设22-25组串式逆变器渗透率分别为71.9%/74.4%/74.9%/75.5%，且 假设每GW光伏装机使用金属软磁材料2500吨，则22-25全球光伏用 金属软磁材料需求量分别为3.85/4.82/6.02/7.52万吨。 图12：2025年中国光伏用金属软磁粉需求约3万吨图13：2025年全球光伏用金属软磁粉达7.52万吨 2.3.储能高速发展，金属软磁材料前景广阔 储能电站高速发展，金属软磁粉前景广阔。在国家环保节能政策的推动 下，新能源发电得到蓬勃发展，大量新能源分布式电源的接入，一方面 有利于清洁能源的有效利用，另一方面其间歇性和波动性给电网造成的功率冲击严重威胁电网的安全稳定运行。为了有效解决大规模可再生能 源发电接入电网引起的功率波动，储能电站被接入。储能电站有充电和 放电两种工作模式，既可作为负荷消耗电能，也可以作为电源为电网提 供电能。合金软磁粉芯制成的高频电感可用于储能电站的储能系统中， 预计未来将伴随着储能电站的普及而得到更加广泛的应用。 储能用金属软磁粉单耗更高，拉动作用明显。储能逆变器产品和光伏组 串式逆变器结构相近，但功率更高。储能逆变器功率为50-200kW，组 串式逆变器功率3-60kW，根据固德威招股书，每台逆变器平均需要 32.5个电感，每台储能逆变器平均需要40个电感，储能逆变器电感用 量约为光伏的1.23倍，即每GW用量467吨。根据彭博新能源财经 （BNEF），2025年新型储能装机量将达到26GW左右，2025年储能 领域金属软磁粉芯用量将达到3.43万