特斯拉隐秘的恐惧:中国新能源车爆发背后的50年棋局
再把时间线拉长到二十年——2001年,中国决定大力发展新能源汽车,按照技术、车型、产业化三步走。让中国汽车产业绕开传统燃油车被卡脖子的三大件——内燃机、底盘、变速箱的生产制造。转而开发由电池、电机、电控系统组成的三电系统,与国外品牌站在同一起跑线。
2021年,拜登政府宣布对中国制造的钕铁硼永磁体进行为期270天的商务调查。今年9月,调查结果出炉,不能说震惊中外,只能说毫无意外——不限制进口中国制造的永磁体。
特朗普当政时也曾计划对中国制造的永磁体加征关税,但征税名单发布前又把相关条目删去了。目前美国无法摆脱对中国制造的钕铁硼永磁体的依赖——2021年美国进口的钕铁硼永磁体中,有3/4来自中国。
能提供美国钕铁硼永磁的国家主要还有日本和澳大利亚。但日、澳的钕铁硼永磁体价格都比中国贵。
一辆新能源汽车要用到2.5公斤钕铁硼永磁体,如果不用中国制造的永磁体和永磁电机,美国在电机上就不具备竞争力。家电、电子产品也会因为用上更贵的钕铁硼永磁体涨价。
第三代永磁材料钕铁硼——这个中国高端产能接近全球一半的产业——是如何一步步从做大到做强?
1. ”独立研发“和”借力引进“两手抓
研发上靠独立。产业链各环节的升级靠借力。瓦森纳协定早已标注,但凡涉及军工领域的关键技术和设备,西方相关国家阵营都对中国封锁。卡脖子的芯片如此,五轴联动机床也是,用于导弹、战斗机上的钕铁硼永磁体更是。
突围成功的关键,是中国找对了研发方向——研究高温钕铁硼永磁体。当温度高于120度时,一般的钕铁硼永磁体磁性会下降至20%。运动摩擦产生的热能,很快可以让钕铁硼永磁体消磁。
1990年,中国钕铁硼永磁体产业迎来好消息,谢宏祖攻克低氧高温钕铁硼永磁体的制造工艺,创下当时永磁体磁性世界最高水平。那一年也被称作中国冲击(China Impact)年,中国单一高纯稀土产量占到全球九成以上。
2000年起,中国就是全球最大钕铁硼永磁体生产国和出口国。我们依靠劳动力成本优势和稀土资源禀赋,吸引美国、日本稀土永磁工厂到中国投建,也让他们带来了曾经对中国封锁的稀土加工专用设备。
在资源、技术、工艺以及劳动力成本优势的多方叠加下,中国稀土永磁产业发生蜕变。同时美国也遭遇钕铁硼永磁体产业滑铁卢——如今美国本土已经没有一家能够生产高端钕铁硼永磁体的企业。
1995年,美国Sextant集团和中科三环、中国有色金属进出口公司收购了美国军工钕铁硼永磁体的希望——麦格昆磁。3年后,麦格昆磁关停美国工厂将产线转到中国,更名为麦格昆磁天津,成为中资持股企业。“独立研发”和“借力引进”之后,中国成为钕铁硼永磁体第一生产国,高端产品占据全球一半——为中国新能源汽车转载高端永磁电机蓄势。
2. 专利战
技术决定了钕铁硼永磁体制造的核心竞争力,专利则是产品出海的签证。今年11月,钕铁硼龙头金力永磁在公开回答专利相关问题时还特地声明,在国内及海外销售钕铁硼永磁材料不侵犯相关企业的专利。
出口受限制是一段深埋在稀土永磁企业记忆中的苦痛往事。1983年,日本企业研发出钕铁硼永磁体。同年住友火速在全球范围内注册专利——除了已经生产的钕铁硼永磁体工艺流程,住友还将没有技术突破的铈、钬、镧、 钆、镨、铽等稀土元素一并纳入专利中。
当时国内企业还没什么专利意识。直到1985年,中国才出台第一部《专利法》。发展之初,不少企业对申请海外专利还需额外支付十几万美元费用犹犹豫豫。
曾经中国钕铁硼产量中近1/3的产品无法销售到海外高端市场。如果要出口,中国稀土永磁企业不得不上交保护费,中科三环每赚100元钱,就要被日本企业分走5.5元。
2010年前后,日本掌握永磁材料方面专利覆盖80%核心高端产品,每年以专利侵权起诉的案件中,中国稀土永磁企业占比超过70%。2013年,中北通磁、杭州永磁、宁波同创、宁波永久、科田磁业、华辉磁业、江门磁源7家企业形成联盟,针对日本企业部分有效性存疑的专利,到美国提出无效申请。最终,3件日本企业专利被裁定无效。
这场稀土联盟的维权行动提升了整个行业的专利意识,2014年8月,稀土联盟成员共申请的专利 130 多项,并对产品制作过程和设备持续研发和改进。目前,中国钕铁硼永磁体的专利排名世界第二,仅次于日本。
从稀土永磁产业上的专利布局上看,日本布局占比较大的为稀土合金,其次是永磁体用材料、永磁体、磁体制造;美国偏重永磁同步电机的专利布局;韩国侧重硬磁金属或合金的制造专利布局以及对工程、汽车应用上的专利布局;相比而言,中国布局相对均衡,侧重在永磁同步电机专利布局,但在磁体制造上的专利布局是以上几个国家中最少的。
3、双碳、智能制造政策下的四大下游应用
资源的丰度框定了产业发展的底盘,技术的精进决定了产业提升空间,最终是应用支撑起市场规模的城堡。我们选了稀土永磁产业相对热门的四大下游应用:
应用1:新能源汽车
新能源汽车是节能减排的朝阳行业,也是一场押注国运超车的阳关大道。从附加值看,在“稀土精矿-碳酸稀土-氧化钕-金属钕-钕铁硼永磁材料”产业链路中, 稀土精矿的价值从1上升至52.2。而在“稀土永磁材料、贮氢材料-稀土永磁电机、镍氢动力电池-稀土电动车”的产业链路中,稀土的价值也能从1翻到16。
2007年,《新能源汽车生产准入管理规则》出台,新能源汽车被划分为一个独立类别,预示着这个领域的科研进入投产阶段。2015年起中国新能源汽车产业进入高速增长期——中国连续7年成为全球最大新能源汽车市场。
以钕铁硼永磁材料为例,一辆新能源车电机需要用到2.5公斤钕铁硼永磁材料。目前,永磁材料是稀土新材料最大的消费领域,占稀土总消费量的42%。预计到2025年间,中国新能源汽车销量将至555万辆,对应钕铁硼永磁材料需求在1.39万吨,全球新能源汽车行业对钕铁硼永磁材料的需求在3.51万吨。(平安证券)
应用2:风机电机
双碳政策催热的另一产业是风电。按照国家能源局的规划,风电光伏总装机量到2030年至少达到12亿千瓦。如果仅按风电占比一半算,每年风电增速在60GW左右,渗透率有望从30%提升至40%。到2024年,中国风电电机中的钕铁硼永磁材料用量将达到2.1万吨。(兴业证券)
应用3:电梯、节能家电
永磁电机在电梯及家电上的应用契合节能减排的需求。用上了永磁电机的电梯可以省下30%电能。每台电梯用到6千克高性能钕铁硼,预计到2025年全球节能电梯的钕铁硼永磁材料用量在9760吨。(信达证券)
家电行业也在进行永磁同步电机及永磁直流电机对原先异步电机的替代,这样一来,家电的噪音、能耗少了,体积也变小了。
日常接触的变频空调、变频冰箱以及变频洗衣机都会用到钕铁硼永磁材料。预计到 2025年,国内这三大变频家电的钕铁硼磁材用量 9418吨。(信达证券)
应用4:工业机器人
中国制造正从自动化向数智化转型升级,其中核心之一便是由工业机器人解放普通工人,替代重复、危险作业。
预计2024年中国工业机器人的钕铁硼磁材需求在7850 万吨。(兴业证券)了解目前中国制造在双碳、智能制造政策下催生的朝阳产业,你便发现,稀土产业的蓝海早已浮现。它同时由无数个专精特新细胞组成。
数十年中,全球钕铁硼产能和相关产业链都在不断向中国转移。这背后离不开中国制造业产业不断升级爬坡带来的强大稀土供应链。
这里,星船制造梳理出这些头部企业的稀土永磁产品和他们供给的用户——你不一定熟悉这些公司,但你一定用过装有他们身影的产品。
中国稀土永磁头部企业的供货客户小至日常使用的消费电子、节能家电,大到上升至国家战略的工业机器人、新能源汽车和风电装置。中国制造的隐秘力量,也让德国、美国、日本制造欲罢不能。
如果说头部企业是稀土永磁产业中的显性力量,更多低调且具有生机的企业,同样值得关注。星船知造通过企查查梳理出53家中国稀土永磁行业中的专精特新小巨人。
在这53份样本中有一条地域性规律——浙江的稀土永磁专精特新小巨人数量最多,达到10家,排在其后的是江苏和安徽,各有7家。
浙江的稀土永磁企业多集中在计算机、通信、电子等制造领域,而江苏、安徽的企业则分别侧重发动机和电气机械设备。——以应用为主导,偏向稀土永磁产业链的下游。
像内蒙古、江西这样的资源大省,专精特新小巨人企业主要聚集在更上游的有色金属冶炼及永磁体制造。集聚了头部企业和专精特新的力,形成供应链优势之后,产业集群诞生了。中国有四大稀土永磁产业集群——
这股头部企业、专精特新力量汇聚的产业集群力量,最终将踏入双碳、智能制造政策下的盛宴。
尾声
结出中国新能源汽车这颗硕果背后的50年稀土产业布局中,有企业、人才的奋进,也有一只若隐若现的手摆盘——大致可分三个阶段:鼓励出口阶段(70年代—20世纪末):当时中国经济需“稀土换外汇”,出口退税政策让稀土原材料及粗加工产品得以换回我们需要的生产设备和技术研发经费。
限制出口阶段(本世纪初—2014年):中国稀土产业不愿停留在原材料和粗加工产品,关税收紧、开采指标配额及出口配额许可等一系列保护措施,为的是保护稀土资源、打击走私,掌控稀土资源的定价话语权。
开放阶段(2015年至今):中国放开了出口配额限制。稀土行业再次迎来命运转变——保留一批、淘汰一批,为的是收窄稀土原矿出口企业数量,提升定价话语权;同时加强稀土资源储备,防止再为他人作嫁衣裳。
中国稀土产业已从资源密集转向技术密集。优化产业结构的同时,双碳、智能制造政策的发布,为稀土高端产品找到新的应用空间。
而稀土永磁,作为稀土产业链下游最重要的赛道,在经过三十多年发展后,也已形成完整工业体系。伴随着新能源汽车等下游市场的强势崛起,赛道中各电机、新材料等专精特新企业再次迸发出生命力。
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