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稀土永磁材料(稀土永磁材料行业研究：新能源及节能推动需求释放)

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发布时间：2019-02-08加入收藏来源：互联网点击：

风电机组中，发电机的技术路线选型需要与传动链选型相匹配，按照其 结构和工作原理分为异步电机和同步电机。异步型电机按其转子绕组结构分 为双馈异步发电机和鼠笼式异步发电机，同步型电机按其转子励磁方式分为 永磁同步发电机和电励磁同步发电机。因此主流的传动技术和电机技术配型 就是高速传动链技术结合双馈异步发电机技术的双馈异步机组（HSG-DFIG）、 高速传动链技术结合鼠笼式异步发电机技术的鼠笼异步机组（HSG-IG）、直 驱技术结合永磁发电机的永磁直驱机组（DD-PMG）、直驱技术结合电励磁 发电机技术的电励磁机组（DD-EESG）、中速传动链技术结合永磁发电机的 半直驱机组（MSG-PMG）。

双馈机组可靠性低、故障率高，单机容量提升极限受制于系统结构，近 年来直驱及半直驱机组在我国陆上风电机组中的渗透率明显提高。双馈机组 因转速高、转矩小，发电机尺寸较小、重量较轻，其技术路线形成较早、较 成熟，以比较优越的性能、技术优势和价格优势等，迅速建立起完善的工业 链体系，因而过去全球主机厂商在陆上风电机组大都以该技术路线为主。但 是因双馈机组齿轮箱增速比大，转子绕组需通过滑环、电刷与励磁变换器连 接，因此要定期对发电机进行清理碳粉和灰尘、更换电刷等维护工作，降低 了系统的可靠性，而滑环系统导致故障率高。随着生产技术与生产工艺的提 高、生产成本的降低、机组容量的不断增加，使得双馈机组对发电机轴承、 齿轮箱技术、滑环、碳刷等技术的要求越来越高，国内厂家风机的轴承、高 速齿轮箱等核心零部件还在逐步国产化进程中，受到现有制造工艺和技术水 平限制，要保证核心零部件的加工精度和生产质量有一定难度。

在风电单机 容量持续提升的趋势下，受齿轮箱限制，双馈单机功率到达一定程度后无法 进一步增大。因此近年来随着电气技术的进步，直驱技术的优势越来越明显， 直驱式风电机组因为直接由风力驱动，没有增速箱的不利影响，具有发电效 率高、可靠性高、运行维护成本低和电网接入性能优异的优点，在新增的风 电机组中投用比例逐渐攀升。2010-2020 年我国陆上风电机组新增装机容量中， 直驱技术路线占比由 21.5%提升至 30.5%，半直驱技术路线占比由 2017 年的 3.2%提升至最高 11.5%，2020 年受抢装潮影响回落至 8.4%。

海上风电单机容量提升下直驱及半直驱成为整机商普遍选择的技术路线， 半直驱技术有望成为海上超大型机组主流。海上风电具有自身特殊的环境， 海上气候环境恶劣、高温、高湿、高盐雾等因素对风电机组防腐性能提出了 更高要求，同时由于环境的特殊，海上风电机组的维护非常困难，运维成本 也远高于陆上风电。相对于陆上风电机组，海上风电机组大型化带来的好处 更加明显。

据 Rystad Energy 的研究项目推算，对于 1GW 的海上风电项目， 采用 14MW 的风电机组将比采用 10MW 风电机组节省 1 亿美元的投资，节省 的部分主要来自于风机基础、电缆及安装成本。运维费用在海上风电场的全 生命周期成本中占 25-30%，在同等容量的风电场下，更少的风机意味着运维 费用的降低。国外不同品牌整机厂商风机大型化时采取的路线不尽相同，如 Vestas 和 GE 由双馈异步风机系统分别发展至永磁半直驱同步风机系统和永 磁直驱同步风机系统，而 Siemens-Gamesa 是永磁直驱大容量海上风电机组的 典范，Adwen 是永磁半直驱大容量海上风电机组的代表。

2021 年抢装退潮我国风电新增装机将回落，2021 年公开招标大幅增加， 预示 2022 年风电装机将重回增长。2020 年我国风电新增装机容量创下 54.43GW 的历史新高，同比增长 103.2%，这主要由国内陆上风电上网定价机 制 2020 底前到期导致的抢装效应影响。2021 年抢装效应退潮，国内陆上风电 新增装机将有所回落，但考虑到 2021 年为海上风电上网电价最后一年，海上 风电抢装一定程度上抵消陆上风电新增装机下降的影响。从历史上看，风电 公开招标与次年新增装机量的变动相关性较大，这主要是由于风电从中标到 交货一般需要一年的周期。根据金风科技对公开招标量的统计，2021 年前三 季度市场公开招标量达到 42GW，预计全年有望达到 50-55GW， 2022 年国内 新增风电装机量有望重新上行。

双碳国家战略抬升风电发展天花板，将为高端永磁材料长期需求增长空 间。基 于双碳战略和十四五规划目标，我们测算风电市场容量，若正常完成政策目 标，则 2021-2025 五年及 2021-2030 十年风电年均新增装机容量分别为 44GW 和 49GW，较十三五期间按年均 29GW 分别增长 51.7%和 69%；若超国目标 1 个百分点，则五年年均和十年年均风电新增装机容量分别为 53.7GW 和 54.7GW，分别较十三五增长 85.2%和 88.62%。

我们预测 2021-2025 年全球风电对高端钕铁硼毛坯的复合需求增速为 14.83%。根据全球风能理事有关海外风电新增装机预测，以及基于 2025 年完 成十四五规划中关于风能指标，以及未来永磁直驱风机渗透率提升至 50%的 基础，我们预计 2021-2025 年全球风电对高端钕铁硼磁材需求的拉动为 14.83%。由于抢装效应的边际影响，2021 年中国风电新增装机可能下滑，从 2022 年重新进入上升趋势。（报告来源：未来智库）

5.2 新能源汽车成长前景广阔，国内主配永磁驱动电机将拉动高端钕铁硼需求

驱动电机是新能源汽车的核心部件，决定了新能源汽车的性能。新能源 汽车具有环保、节约、简单三大优势。与传统燃油车比以电动机代替燃油机， 由电机驱动而无需自动变速箱，相较下电机结构简单、技术成熟、运行可靠。 另外电动机可以在当宽广的速度范围内高效产生转矩，不像传统的内燃机那 样能高效产生转矩时的转速被限制在一个窄的范围内。电机驱动控制系统是 新能源汽车车辆行使中的主要执行结构，驱动电机及其控制系统是新能源汽 车的核心部件（电池、电机、电控）之一，其驱动特性决定了汽车行驶的主 要性能指标，无论是燃料电池汽车（FCV）、插电式混合动力汽车（PHEV） 还是纯电动汽车 EV 都要选择合适的电动机来提高其性价比，因此对于驱动 电机的选择尤为重要。

新能源电动车性能优劣体现在最大行驶里程、加速能力和最高时速三个 性能指标，基于其驱动特性的电机较一般工业电机有特殊的性能要求。新能 源汽车驱动电机要求可以频繁的启动/停车、加速/减速，转矩控制动态性能 较高；电机结构紧凑，封装尺寸有限，必须根据具体产品进行特殊设计；应 尽量采用铝合金外壳，同时转速要高，以减轻整车的质量；要求可靠性高、 失效模式可控，以及环境适应性，即使在较恶劣的环境中也能够正常工作， 具有良好的耐高温、耐潮湿性能；

要保证在较宽的转速和转矩范围内都有很 高的效率，以降低功率损耗，提高一次充电的续驶里程；要保证汽车具有 4~5 倍的过载能力，以满足短时内加速行驶与最大爬坡的要求；要保证低速 运行输出的恒定转矩大，以满足汽车快速启动、加速、负荷爬坡等要求，高 速运行输出恒定功率，有较大的调速范围，以满足平坦的路面、超车等高速行驶的要求；要在汽车减速时，能够实现反馈制动，将能量回收并反馈回电 池；结构简单，价格低廉，适合大批量生产，成本低以降低车辆生产的整体 费用。总而言之，新能源汽车驱动电机应具有调速范围宽、起动转矩大、后 备功率高、效率高、高可靠性、耐高温及耐潮、结构简单、成本低、维护简 单、适合大规模生产等特性。

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