无取向硅钢主要用于制造在旋转磁场中工作的电机，是大中型发电/电动机、通用交流发电机、密封电动机、小型电动机和断续工作电动机铁心的核心材料。火力发电占我国总发电的70%以上，占据绝对主导地位。火力发电主要依靠烧煤，发电过程中会产生大量粉尘、二氧化碳、氮气化物和硫化物。因此，节约用电可降低这些污染物的产生。高品质无取向硅钢在电力工业、轨道交通、电器工业等发电或用电行业的推广应用，可有效降低用电量，对促进我国“碳达峰、碳中和”具有重要意义。“十三五”期间，我国电工钢产能连续5年突破千万吨。2020年，我国电工钢产能已达到1276万t，是1978年刚投产时的181倍，其中无取向电工钢产能为1096万t，与“十二五”平均值比增长了19.78%。电工钢的发展为国家经济建设作出了巨大贡献。展望未来，如何把握电工钢发展趋势，大幅推进中高牌号无取向硅钢的推广应用，具有重要意义。
1、无取向硅钢市场需求预测
根据电工钢协会公开数据，2020年国内无取向硅钢需求量为971.5万t，其中，中高牌号无取向硅钢（50W470及以上）200.3万t，占比20.6%。我国在“十三五”期间共生产无取向硅钢4421万t，与“十二五”期间（3245万t）相比增长36.2%。其中，“十三五”期间共生产中低牌号无取向硅钢（50W1300～50W600）3603万t，增长26.2%；中高牌号无取向硅钢（50W470及以上）818万t，增长109%。
图1为我国无取向硅钢年需求量增长趋势图，可见年需求量由2010年年需求516万t持续增长至2020年年需求971万t，年需求平均增长率为6.5%。按年增长率3.0%计算，预计至2025、2030和2035年，我国无取向硅钢年需求量分别为1125万、1300万、1500万t。其中，中高牌号比例应由目前的20%分别提升至30%、40%及50%以上，即至2025、2030和2035年，我国中高牌号无取向硅钢需求量将分别达到340万、520万和750万t以上。
图1国内无取向硅钢年需求量增长趋势图
目前，我国无取向硅钢主要应用的行业为：家电、中小电机、电动自行车、大型发电机、新能源汽车及智能制造等新兴行业。其中：（1）新能源汽车用无取向硅钢是中高牌号硅钢未来增量的发力点；（2）作为无取向硅钢的主战场，家电和中小电机领域为应对能效升级，将大幅提升中高牌号无取向硅钢应用比例；（3）电动自行车行业大量应用0.35mm薄规格高牌号无取向硅钢；（4）大型发电机行业主要应用0.50mm高牌号厚涂层无取向硅钢；（5）智能制造等新兴行业的发展将促进0.15～0.20mm，甚至更薄规格高牌号无取向硅钢的应用，但需求量有限。
1.1新能源汽车行业
2018年开始，我国新能源汽车产销量连续3年超过120万辆，我国新能源汽车产业已具备较好的规模效益优势和发展环境。2020年我国汽车产量2522.5万辆，其中新能源汽车产量136.6万辆。无取向硅钢的用量按80kg/辆计算，2018—2020年新能源驱动电机无取向硅钢的用量约为10万t/a。目前主要由宝钢、太钢和首钢生产。
据中国汽车工业协会预测，国内汽车产量到2025年将达到3000万辆，到2035年将达到4000万辆。根据国务院办公厅《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》，到2025年，我国新能源汽车市场竞争力明显增强，新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的20%左右。因此，2025年新能源汽车的产量有望突破600万辆，无取向硅钢用量预测为50万t/a。根据工信部《节能与新能源汽车技术路线图2.0》中对新能源汽车的发展规划，到2035年，我国新能源汽车的销量占比过半。因此，2035年新能源汽车的产量将达到2000万辆，无取向硅钢用量预测为160万t/a。
新能源汽车的发展对驱动电机提出更高要求。以丰田普锐斯为例，其驱动电机从1997年开始发展到现在已经是第四代。从第一代到第四代，其电机转速不断提高，从6000r/min提高到了17000r/min；硅钢片厚度不断减薄，从0.35mm减薄到0.25mm；同时伴随着磁钢（钕铁硼永磁材料）用量减少，从2.352kg/台减少到1.047kg/台；功率密度加大，从0.77kW/kg加大到了1.7kW/kg；电机效率不断提高，从92.5%提高到了97%。伴随电机转速和效率的不断提升，新能源汽车驱动电机对无取向硅钢的主要要求是：低铁损、高磁感、高强度。
据调查，目前日系、欧美合资新能源驱动电机用无取向硅钢厚度规格以0.25mm为主，典型牌号25WV1300。国产新能源驱动电机用无取向硅钢厚度规格以0.35mm和0.30mm为主，典型牌号35WV1900、30WV1700和30WV1500。
针对新能源电机高效、高转速、高扭矩、高安全性及小体积需求，硅钢厚度应不断减薄，使铁损降低、电机效率提高。但硅钢厚度并不适于无限减薄，厚度减薄至0.25mm以下时，电机在高速运转的条件下，离心力较大，铁心磁桥薄弱处断裂风险升高。此外，高牌号硅钢厚度持续减薄，原材料生产加工过程困难，成本上升，影响电机整体经济性。因此从制造与加工成本方面综合考虑，0.25mm厚度应该是未来一段时间内新能源汽车驱动电机用硅钢的最佳厚度。
1.2家电行业
家电行业分大家电和小家电，大家电主要指冰箱、彩电、空调、洗衣机、电热水器等；小家电主要包括食物料理电器、烹饪电器、家居环境电器、个人护理电器等。
我国作为全球家电制造基地，冰箱、洗衣机及部分小家电仍有提升空间。从产能角度看，我国空调、冰箱、洗衣机产量已经分别占到全球的94%、46%、43%。2020年全国家用电冰箱产量9014.7万台，同比增长8.4%；空调产量21064.6万台，同比下降8.3%；洗衣机产量8041.9万台，同比增长3.9%；彩电产量19626.2万台，同比增长4.7%。“三增一减”总体表现稳中有升，预计未来总产量年增长3%～5%。同时，随着国家标准化委员会颁布GＢ21455－2019《房间空气调节器能效限定值及能效等级》，并强制执行，将加速变频空调的普及。据中国标准化研究院测算，新标准的实施将使目前空调市场淘汰率达到45%，能效提升30%以上。目前国内变频压缩机主要使用的牌号为35W300，故以35W300为代表的薄规格、高牌号无取向硅钢未来需求量有望大幅提高。
受益于消费升级，小家电市场的未来增长空间远大于大家电，清洁电器、高端厨电将成为未来消费热点，包括吸尘器、蒸汽拖把、除螨仪、扫地机器人在内的清洁电器将是下一个“风口”。数据显示，2015—2020年我国小家电市场规模年平均增长率高达12%，具体数据如图2所示。
图2 2015－2021年我国小家电行业市场规模统计及预测
中商产业研究院预测，2021年我国小家电市场规模将达4868亿元。同时，随着消费者对于小家电产品的需求不断增加和变化，小家电产品也进一步细分，产品结构升级趋势明显，高端、智能和健康的小家电产品市场占有率逐渐提升，将有效促进薄规格高牌号无取向硅钢产品的应用。
目前家电行业无取向硅钢年用量约为500万t，主要的大客户有美的、格力、日立、海尔、格兰仕、凌达压缩机等，主要牌号为50W1300、50W800、50W600、50WH470和35W300，其中，中低牌号占比约80%。总体来说，预计家电行业市场规模年增长率在5%左右，但由于薄规格高牌号硅钢比重的提升，导致家电行业对无取向硅钢需求总量增长率小于5%。按照年增长率2%计算，预计至2035年，家电行业年需求无取向硅钢650万t，其中，中高牌号硅钢200万t以上。
1.3中小电机行业（含工业电机）
中小电机主要包括风机、水泵、压缩机、机床、印刷机械、造纸机械、纺织机械、轧钢机械等，无取向硅钢的年用量约为400万t。目前，IE2能效电机以50W1300、50W800和50W600等中低牌号无取向硅钢为主，用量约为320万t/a；IE3能效电机以50W600、50W470和50W350等中高牌号无取向硅钢为主，用量约为80万t/a。
目前，我国电机执行的最低能效标准为IＥ2，而发达国家几年前已强制实施IE3能效标准。2020年5月29日，国家标准化委员会发布GＢ18613－2020《电动机能效限定值及能效等级》，新标准于2021年6月1日正式实施。该国标的颁布将极大地推动中小电机能效等级提升，原先使用中低牌号无取向硅钢的厂家将对材料进行升级换代。据国家中小电机及系统工程技术研究中心统计，中小电机行业从2008年到2019年，处于稳步增长阶段，年平均增幅3.7%。预计至2035年，中小电机行业年需求无取向硅钢总量将由目前的400万t增加至600万t。同时，随着2021年下半年新国标的实施，50W470和50W350等中高牌号无取向硅钢的需求量将大幅度增加，预计至2035年可增加至300万t/a，占比50%。
1.4电动自行车行业
据国家工信部统计数据显示，2011—2020年，我国电动自行车年产量稳定在3000万～4000万辆，目前保有量超过3亿辆。2020年我国电动自行车和电动三轮车总产量为3966.1万辆，同比增长29.7%，无取向硅钢的用量约为30万t/a。电动自行车目前采用轮毂电机设计，使用硅钢的厚度规格主要为0.35mm，牌号为35W440，35W550和35WH440。受快递、外卖以及人们短距离出行需求增长的影响，电动自行车、电动三轮车、电动滑板车、平衡车等电动车未来将保持持续增长，但幅度有限。预计至2035年，对薄规格高牌号无取向硅钢需求量为40万t左右。
1.5大型发电机行业
发电行业以水力发电、火力发电、风力发电和核电4个主要方向，无取向硅钢用量为30万t/a，且使用的都是高牌号厚规格（0.5mm）硅钢。全国发电装机容量从2015年底的15亿kW增长到2020年底的22亿kW（如图3），年均增长7.6%，高于“预期2020年全国发电装机容量20亿kW，年均增长5.5%”的规划目标。根据中国电力企业联合会预测，2021年底全国发电装机容量将达23.7亿kW，同比增长7.7%左右。
图3 2015—2021年全国发电装机容量统计及预测
故预测大型发电机用高牌号无取向硅钢年需求增长率应在3.0%～5.0%。预计至2035年，需求量不低于50万t。大型发电机用高牌号无取向硅钢主要客户及主要牌号如表1所示。
表1大型发电机行业主要客户及产品用量（2020年）
需要指出的是，大型发电机要求涂层电阻高，涂层厚。电工钢片的预涂层及二次涂层环保化成为必然发展趋势，零甲醛Ｃ6水溶性预涂层、Ｃ6水溶性二次涂层将大量推广使用，无铬环保预涂层将代替含铬预涂层，Ｃ6预涂层及二次涂层国产化需求趋势明显。
1.6智能制造等新兴行业
智能制造等新兴行业主要包括智能机器人、无人机和智能家具等新兴行业，这些行业对未来电机提出轻量化、体积小、高效、高速的要求，这就要求所用无取向硅钢的厚度更薄。目前无人机用无取向硅钢的最薄规格为0.15～0.20mm，牌号以20WV1300和20WV1200为主，但用量较少，量产难度高，目前主要以宝钢和JFE的产品为主。
2、国内无取向硅钢发展建议
据中国金属学会电工钢分会数据统计，我国无取向硅钢产量占全球产量的70%。2020年，国内生产无取向硅钢的厂家共有18家，年产无取向硅钢960.5万t，其中，中高牌号无取向硅钢产量为200.3万t。目前生产中高牌号无取向硅钢的厂家有5家，分别为宝武、首钢、鞍钢、新余钢铁和沙钢，2020年这5家钢企共生产无取向硅钢824.5万t，国内占比85.8%。可以确定，这5家钢企无取向硅钢未来的定位代表了国内无取向硅钢的发展方向。2020年这5家钢企的中高牌号无取向硅钢占比24.3%，其中宝武集团宝山基地、太钢基地、马钢基地和首钢、新余钢铁的中高牌号无取向硅钢占比均已超过30%。
国内宝武、首钢均已把新能源汽车驱动电机用钢作为战略产品进行投入和开发，宝武每年召开ＥVI会议对其进展和发展趋势进行研讨。基于其对新能源汽车市场发展的良好预期，首钢、宝钢已布局新能源汽车电机用无取向硅钢专用生产线。其中，首钢已于2019年启动了新能源汽车电工钢项目，计划新建一条小辊径六辊六机架连轧机组、两条高速退火机组，预计2022年中投产。
项目建成后，可实现年产碳钢冷硬卷50万t，新能源汽车用高牌号无取向硅钢35万t，无取向硅钢冷硬卷21.3万t。
宝钢认为，随着国家新能源战略的实施，尤其是新能源汽车行业的高速发展，市场对高等级无取向硅钢的需求将呈爆发式增长，故决定建设新能源汽车用高牌号无取向硅钢项目。项目已于2020年12月8日开工建设，计划于2023年3月建成投产。该项目设计年产能50万t，是全球第一个完全面向新能源汽车行业的高等级无取向硅钢专业生产线。
另外，为提升中高牌号无取向硅钢比例，新余钢铁计划新建一条常化酸洗机组；浙江天洁计划在湖南娄底经开区投资建设40万t高牌号无取向硅钢项目。
可见，国内主要无取向硅钢生产企业均对中高牌号无取向硅钢市场前景看好，重点发展中高牌号无取向硅钢是大势所趋。
3、分析与讨论
2020年国内生产总值历史上首次突破100万亿元。20年内，我国经济总量规模扩大10倍，成绩举世瞩目。2019年中国GＤＰ增速为6.1%。受疫情影响，2020年GＤＰ同比增长2.3%。由于2020年经济发展基数较低，中国科学院预测科学研究中心预计：
2021年中国经济增速将达到8.5%左右；“十四五”期间（2021—2025年），中国经济平均增速可能达到6.3%左右；“十五五”期间（2026—2030年），中国经济将进入“5时代”，即年平均增速为5.4%左右；“十六五”期间（2031—2035年），经济平均增速将低于5%，进入“4时代”。2021年3月5日，李克强总理在政府工作报告中明确，2021年国内生产总值增长目标为6%以上。总之，2021—2035年，中国经济年均增速有望达到5%左右，继续保持中高速增长态势。相应的，国内对无取向硅钢需求的年增长率应不低于3.0%。如按3.0%计算，预计至2025、2030和2035年，我国无取向硅钢年需求量分别为1125万、1300万、1500万t；其中，中高牌号比例将由目前的20%分别提升至30%、40%及50%以上，即至2025、2030和2035年我国中高牌号无取向硅钢需求量将分别达到340万、520万和750万t以上。
结合前述无取向硅钢市场需求分析，预测未来5～15年，国内无取向硅钢市场用量如表2所示。
表2 国内无取向硅钢市场用量预测
4、结论
1）预计至2025、2030和2035年，我国无取向硅钢年需求量分别为1125万、1300万和1500万t。其中，中高牌号比例由目前的20%分别提升至30%、40%及50%以上，需求量将分别达到340万、520万和750万t以上。
2）2035年新能源汽车的产量将达到2000万辆，无取向硅钢用量预测为160万t/a，品种主要以0.25mm厚度薄规格高牌号无取向硅钢为主。
3）预计至2035年，家电行业年需求无取向硅钢650万t，其中，中高牌号硅钢200万t以上。
4）预计至2035年，中小电机行业年需求无取向硅钢总量将由目前的400万t增加至600万t，中高牌号占比50%。
5）重点发展中高牌号无取向硅钢是大势所趋，但未来中高牌号无取向硅钢将可能面临激烈的市场竞争，应从产品质量与成本控制两个方面提升产品市场竞争力。
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