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如果說美國對中國“卡脖子”的核心武器是芯片,那中國最能卡美國脖子的武器一定非稀土莫屬。
在2015年之前的A股市場上,稀土行業就是一個彈性很大的行業。但2015年之后,稀土行業連續幾年都不太景氣,直到2020年才再次爆發,核心公司一年翻了五六倍,表現完全不輸鋰電池等明星板塊。稀土行業究竟發生了什么變化?這種表現能否持續?
一、稀土的行業邏輯
所謂稀土,其實不是一種元素,而是鑭、釹、鏑等很多種元素的總稱。
在A股的行業分類中,稀土屬于有色金屬大行業下的稀有金屬行業。稀有金屬包括很多大家熟悉的元素,比如鋰、鎢、鎳、鈷、錫等,而稀土指的是除此之外的一些更稀缺的元素,可以說是稀有中的稀有。
其實稀土元素在地殼中的儲量并不少,主要是開采比較困難。三個原因:
一是大部分礦床根本沒法開采;二是稀土礦物通常沒法直接開采,而是在開采其他礦產品的時候以副產品的形式開采出來,比如從鐵礦石的加工中就可以回收稀土;三是稀土礦的成分復雜,經常會產生鈾、釷等天然放射性元素,很容易導致環境污染和安全問題,所以開采的流程很復雜、成本也比較高。
從需求端來看,稀土之所以能夠成為一種卡脖子的資源,是因為其下游應用極其廣泛,而且極具成長性。稀土特殊的原子結構使其具備無可取代的磁、光、電、熱等性能,在眾多關鍵性的工業領域都有重要應用,被譽為“工業制造的黃金”、“新材料之母”、“工業維生素”等。
具體來看,稀土下游應用主要分為五類:
一是稀土磁性材料,主要是稀土永磁,永磁對應的是軟磁,指的是去掉外磁場后仍然具有磁性的一種高級材料。稀土永磁材料主要應用在汽車、摩托車、風電、家電、軍工、航空航天等領域各類電機以及消費類電子設備當中;
二是稀土催化材料,主要應用于機動車尾氣、廢氣凈化、石油裂解催化等;三是稀土儲氫材料,主要是用來制作鎳氫電池;四是稀土發光材料,主要應用于照明、顯示、放射醫學影像等;五是稀土拋光材料,主要應用于水晶水鉆、眼鏡片、平板玻璃、半導體元件、液晶顯示屏等。
在眾多應用當中,稀土永磁材料是最主要的應用領域。根據稀土工業協會的統計,2021年稀土永磁的應用占比接近70%,其次是拋光材料,約占11%,其他的都不到10%。從增長速度來看,磁性材料、拋光、儲氫和石油催化裂解增速較快,2021年的增速都在10%以上。從增量來看,磁性材料占比最高,2015-2021年的增量占比達到55%。
稀土永磁材料可以分為三種:鐵氧體、釤鈷永磁和釹鐵硼。
其中,釹鐵硼(NdFeB)是目前最常用的第三代稀土永磁材料。從名字就可以看出,它的主要成分為稀土(Re)、鐵(Fe)、硼(B),其中稀土釹(Nd)可以用鐠(Pr)、鏑(Dy)等其他稀土金屬代替,鐵也可以被鈷(Co)、鋁(Al)等其他金屬代替,組成不同性能的材料;鐵氧體主要用于揚聲器、玩具、電扇等消費電子;釤鈷永磁主要用于軍工、航空航天領域,而最重要的釹鐵硼主要用于汽車等領域的各種永磁電機、風力發電、新能源汽車、節能電梯、電子助力轉向系統(EPS)等。
二、促使稀土需求爆發的四大產業趨勢
稀土的主要應用就是稀土永磁材料(占比近70%),稀土永磁材料的主要應用就是電機(占比超60%),而電機的主要應用場景就是所有涉及到機械能和電能轉換的地方,包括新能源汽車、傳統汽車、風電、消費電子(空調等)、工業機器人等。
這樣的需求結構恰恰順應了目前最核心的幾個產業趨勢,稀土產業的需求全面爆發。
第一個趨勢是電氣化和智能化,原來不用電的現在更多的用電。
越來越多的終端開始使用電力作為能源,這個過程中涉及到電能轉換就要用到稀土永磁材料。比如爆發式增長的新能源汽車,驅動電機就是其三大核心部件之一,而絕大部分新能源汽車采用的都是永磁驅動電機。
根據第一電動的數據,2021年國內97.6%的新能源汽車搭載了永磁電機,單臺永磁電機需要釹鐵硼1-10kg,在驅動電機中的成本占比約為30%。華金證券按照單臺永磁電機平均耗用釹鐵硼5kg、90%的永磁同步電機滲透率計算,預計2025年單是國內新能源汽車磁體用量就能達到4.8萬噸,這相當于2020年的8 倍。
進一步看,電氣化又必然會帶動智能化的普及,隨著電子技術的不斷升級,越來越多的電氣化終端開始智能化升級,比如智能汽車、變頻空調等,這些都要用到稀土永磁材料。
第二個趨勢是碳中和與新能源,風電的發展要用到稀土材料。
電氣化的結果是電力消耗不斷增長,而電力是最主要的碳排放來源,所以電氣化的同時必須發展新能源,減少碳排放。目前,全球主要國家都已經提出碳中和目標,我們國家要在2030年實現碳達峰、2060年實現碳中和。
為了完成這個目標,除了要在終端推進電動汽車對傳統燃油車的替代之外,更重要的是讓電動車用的電更清潔,這就要改變上游發電環節以煤電為主的結構,大力發展清潔新能源,其中風電是最重要的增量之一。而風電涉及到把風能轉換成機械能再轉換成電能,現在主流的直驅和半直驅型交流永磁同步電機都要用到釹鐵硼等稀土永磁材料,所以也產生了更多對稀土材料的需求。
第三個趨勢是碳中和與節能減排。
除了上游的清潔電力替代,還需要讓終端的電力設備更節能,而高性能的稀土永磁材料可以讓電機有效節能,這幾乎可以把所有使用電機的行業重新升級一遍。
最大的一塊是工業電機。2020年中國工業電機產量達32334.1萬千瓦,電機保有量約40億千瓦,總耗電量約4.8萬億千瓦時,占全社會總用電量的64%,約占工業用電的75%。而稀土永磁電機是電機節能最有效的技術路線,能夠有效降低電磁能、熱能、機械能的損耗,比傳統電機效率大約高3-5%。根據華金證券的測算,工業領域電機能效提升2%,就能節省相當于一個三峽一年的發電量。
除了工業電機,還有一些生活領域的電機也存在節能改造的空間。比如節能電梯,電梯是高層建筑最大能耗設備之一,而其中作為電梯驅動部件的曳引機能耗占到電梯耗電量的80%以上。
據中國電梯協會和華金證券的測算估計,我國平均每部電梯每天耗電量約40kWh,約占整個建筑能耗的5%。而稀土永磁釹鐵硼的電梯曳引機,不僅體積小、低噪音、安全可靠,而且還可以顯著降低能耗。采用永磁同步曳引機技術的節能電梯可比普通電梯節能25%。伴隨著碳中和戰略的推進,這些需求也在不斷增長。
第四個趨勢是工業4.0和制造業升級。
隨著勞動力成本的上升和技術的進步,機器人對人工的替代正在加速。在工業4.0時代,高端制造領域的工業機器人占比將不斷提升。而稀土永磁是機器人核心零部件伺服電機的核心材料,而且這種電機對功率質量比、扭矩慣量比等性能要求較高,高性能的釹鐵硼永磁材料更適合。
根據華金證券的研究,一套工業機器人的單個手臂需要配備一個減速器和伺服電機,整體需要配備4-6個減速器/伺服電機和1套控制系統,按照單臺工業機器人耗用釹鐵硼25公斤估算,預計到2025年全球工業機器人耗用釹鐵硼就能達到2.6萬噸左右,這也是一個巨大的增量。
顯然,需求端的情況還是比較樂觀的,但這還不足以完全解釋稀土產業的崛起,下篇將繼續分析供給端的情況以及機構在稀土行業的配置邏輯。
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