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Mymetal:稀土在新基建领域的应用情况

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从中国高层的多次部署,到资本市场的资金热捧,近期最受舆论关注的概念之一莫过于“新基建”。新冠肺炎爆发以来,中国高层对新基建的重视程度显著提升。

2月14日,中央全面深化改革委员会第十二次会议指出,基础设施是经济社会发展的重要支撑,要协同推进传统和新型基础设施的发展。

3月4日,中共中央政治局常务委员会召开会议,再次强调加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度。

当前,官媒盖章的“新基建”主要包括七大领域:5G基建、特高压、城际高速铁路和城市轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网。

一、直接推动稀土发展的“新基建”领域

1.轨道交通:

早在2013年,有轨电车建设审批权就下放于各省级政府,目前已有超过100个城市规划建设有轨电车。轨道交通技术的核心是车辆牵引系统。车辆牵引系统历经第一代是直流电机牵引系统;第二代交流异步电机牵引系统,为当前的主流技术;第三代永磁同步电机牵引系统,是下一代机车牵引系统。永磁牵引系统驱动电机的核心材料是永磁体,是第三代轨道交通牵引系统的关键部件,决定着轨道交通车辆的动力品质、能耗和控制特性,可以采用钐钴永磁体或者钕铁硼永磁体。

“十三五”期间我国永磁轨道交通将得到迅猛发展。有资料表明,到2020年新增高铁、城市轨道交通列车永磁同步传动系统市场占有率将分别达到30%和50%。另“十三五”期间城市轨道交通规划线路总规模为7305.3公里,若全部采用永磁牵引系统,大约需要钕铁硼1827吨。我国轨道交通对钕铁硼的总需求约4577吨,按照45万元/吨高性能钕铁硼价格计算,十三五期间轨道交通可带动20.6亿元的钕铁硼市场。受市场需求影响,目前我国高性能钕铁硼永磁材料仅占钕铁硼永磁体产量的约25%,未来轨道交通领域将对高性能钕铁硼材料的需求具有一定拉动作用。就永磁高铁来讲,稀土:钕铁硼:永磁牵引电机:高铁列车的产值比例约为1:5:10:6000,也就是说价值1亿元的稀土产品,可以撬动价值6000亿元的永磁轨道交通市场。

2. IT设备:

离开稀土,就无法生产高科技电子产品的屏幕。稀土抛光材料广泛应用于平板电脑、液晶显示器、光学镜头的抛光中,利用稀土抛光材料加工的工件表面抛光效果十分明显,目前市场上的铈类稀土抛光材料以其抛光速度快、光洁度、平整度高的优点得到了一致认可。

手机摄像头系统里的“马达”——“音圈马达”使用永磁材料,使其处在永磁场内,通过调节线圈直流电流大小来控制镜头的移动,从而达到完美的对焦效果。振动马达和新iPhone所使用的新型线性马达Taptic Engine都使用了稀土元素。图一为Iphone使用稀土的部件。

小米一款机型其独特的推盖设计也使用了稀土永磁材料。图二为红箭头标出的正是支撑滑盖设计的永磁铁。可以看到MIX3的屏幕下壳和手机上壳中使用了两对稀土永磁铁,每一对磁铁组都采用同极相对错位放置。这样当手机合上时,屏幕下壳的磁铁同手机上壳的磁铁错位对应,磁铁同极相斥产生一个向上的分力,于是稍微用力就能划开屏幕自拍,还可以起到支撑屏幕的作用,防止屏幕下滑。

图一

图二

3. 电源设备:

镍氢电池为稀土储氢合金主要应用领域,全球稀土储氢合金95%由中国和日本供应,中国储氢合金产量超过全球总产量的70%。镍氢电池主要应用在手机、笔记本电脑、相机、电动车、新能源汽车等领域。

镍氢电池中,稀土占32.2%,而稀土元素中镧为20.2%,铈占8%,钕占3%,镨占1%。一辆混合动力汽车的储氢合金需求量大约在10千克,而一般情况下,混合稀土金属用量按储氢合金用量的30%计算,即每辆消耗稀土约3千克。

4. 精密空调:

变频精密空调所使用的压缩机便是永磁电机。压缩机是空调的心脏,其转速直接影响到空调的使用效率,变频器就是用来控制和调整压缩机转速的控制系统,使之始终处于最佳的转速状态,从而提高能效比。变频精密空调的逐步渗透也将提升钕铁硼的使用。

5. 柴油机:

稀土铸铁能应用于柴油机的缸体、缸盖制作中。随着柴油发动机机车的增长和尾气排放标准的严格控制,稀土应用于各种柴油机的废气净化中,能清除80%~90%的排放碳粒。

6. 工业机器人:

国家发改委、工信部出台的《机器人产业发展规划(2016-2020年)》中指出,到2020年,国内工业机器人密度目标是达到150台/万人,工业机器人未来市场空间将进一步扩大。工业机器人核心零部件为控制器、永磁同步伺服电机、减速器。制造一台165kg焊接机器人需要消耗25公斤高性能钕铁硼。

二、间接推动稀土发展的“新基建”领域

5G基站的建设将推动智能手机的销量、特高压的建设将优化风电的运行情况展、新能源汽车充电桩将带动新能源汽车的发展。

中国风电开发多为大型风电基地。这大大增加了并网、送出、消纳的难度。正因为如此,中国的风电并网技术攻关从来没有停过。国家电网公司的特高压和智能电网发挥了重要的作用,其一是远距离消纳,其二是智能化并网,这都是符合中国风电发展实际情况的。稀土作为直驱永磁发电机的关键金属原材料,其供应在一定程度上会影响未来风电市场的部署。

就新能源汽车而言,在电机方面,混合动力汽车驱动电机钕铁硼磁性材料用量为1-3kg/辆,纯电动汽车驱动电机钕铁硼磁性材料用量约5-10kg/辆。汽车零部件中也会大量使用高性能钕铁硼永磁材料, 包括电动助力转向系统(EPS)、防抱死制动系统(ABS)、汽车油泵、点火线圈等,随着我国汽车产量的增加,以及 EPS 和 ABS 等零部件在汽车中的渗透率不断提高,汽车零部件领域需要的高性能钕铁硼永磁材料将稳步上升。

三、总结

稀土在新基建中的应用主要集中在新兴产业及高技术领域。装备先进永磁牵引系统的轨道交通产业,作为战略新兴产业,将把稀土的资源优势转化为经济优势。低碳工业对稀土永磁材料也有着巨大需求,稀土有望在工业互联网领域起着关键的衔接作用,为“新基建”注入活力与生机。

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