一、新能源发电
由于光伏发电不涉及硅钢有关的发电机，因此本文侧重分析风力发电趋势及其对硅钢影响。
1.风电市场趋势
根据彭博新能源财经发布的数据，2023年中国风电新增装机容量77.1GW，创历史新高，同比增长58%。其中，陆上风电新增69.4GW，同比增长59%；海上风电新增7.6GW，同比增长48%。
2023年是中国风电市场在停止补贴新增风电项目后首年实现陆上、海上双增长。金风科技、远景能源和运达股份的市场份额共计53%，相较于2022年前三大风电整机制造商市场份额基本持平。
受本土激烈竞争影响，国外风电整机制造商在中国几乎不再新增装机容量，仅维斯塔斯（Vestas）新增装机容量61MW。
我国风电技术创新和产能水平，已走在世界前列。据公开信息，我国已经推出了15MW陆上与22MW海上等超大容量机组。据中国可再生能源学会风能专业委员会（CWEA）发布的《全球海上风电产业链发展报告》，风电机组、叶片、齿轮箱、发电机、固定式基础产能分别占全球的60%、64%、80%、73%、76%，形成了全球最完善的风电产业链。与此同时，国外对风机装备的需求日益增长，风电出口市场有望成为下一个高速增长点。
2.硅钢用材特征
根据CWEA预测，2024年我国风力发电装机容量预计7500-8500万kW，2025年超过9000万kW。据此估算“十四五”后两年，风电行业硅钢年需求量约25万吨（见表1）。
表1 2024—2025年风电发电机用无取向硅钢需求测算
风电主要电机类型以直驱和半直驱为主，伴随风机大型化、半直驱比例增加的特点，大型直驱电机可选择偏厚的0.65mm硅钢，例如普通或高效版65W600，P15/50典型值4.2/4.0W/kg、1.71/1.74T。针对半直驱风机，可以试用适合中频的0.25mm、0.27mm的P10/400典型值12.0—13.5W/kg、1.65/1.67T高牌号无取向硅钢。
二、新能源输电
1.市场趋势
随着新能源装机容量的增长，新能源、分布式发电与特高压从泾渭分明正在发展为交互发展。2022年发布的《“十四五”现代能源体系规划》和《“十四五”可再生能源发展规划》细化了风电、光伏发电等绿色能源转型目标、路径和相关措施，提出“十四五”期间风电和太阳能发电量实现翻倍的近期目标，部署了七大陆上新能源基地、五大海上风电基地集群、城镇屋顶光伏行动、“光伏+”综合利用行动等“九大行动”。截至2023年12月，全国累计发电装机容量约29.2GW，同比增长13.9%。其中，太阳能发电装机容量约6.1GW，同比增长55.2%；风电装机容量约4.4GW，同比增长20.7%。风电、太阳能装机总容量达10.5GW，占总装机容量的36%左右，较2022年增长38.2%。
2.硅钢用材技术特征
新能源发电项目的快速推进，对2023年电力设备及取向硅钢的用材需求增量起到了极大的带动作用。目前，风电、光伏类新能源发电变压器设备所用取向硅钢用材主要集中在1.05W/kg-1.20W/kg等中低牌号。随着新能源发电侧能效标准提升，取向硅钢用材牌号有望提升至0.95W/kg及以上牌号。
三、新能源汽车
1.市场趋势
《节能与新能源汽车技术路线图2.0》明确：到2035年节能汽车和新能源汽车销量各占50%，汽车产业实现电动化转型。近两年来，我国新能源汽车呈加速发展趋势，工信部数据显示，2023年渗透率达到31.6%，超过了2025年的20%规划目标。预计2025年将达到50%，提前十年实现规划目标。
在下游需求的有力提振下，加上新能源汽车双电化率的提升，驱动电机的装机量不断扩大，性能不断提升（如表2所示）。产业在线数据显示，2023年中国新能源汽车驱动电机总装机量已达到1084.6万台，永磁同步电机占比约为95.6%，占据绝对主导地位。其中，单电机和多电机（3—4台/每辆）版本中的永磁电机占比分别为98.9%和100%。在双电机版本中，永磁同步电机+感应异步电机、永磁同步电机+交流同步电机以及双永磁同步电机搭载组合均有应用。且据了解，双永磁同步电机搭载率最高，故而永磁同步电机占比相较单电机及多电机版本较低，约为74.2%。新能源汽车的高景气发展也同时带动了硅钢消费的增长，2023年我国生产新能源汽车驱动电机用高牌号无取向硅钢约91万吨，同比增长约43%。
表2 2023年规划目标达成情况
2024年，新能源汽车市场预计大概率进入平台发展期。中汽协预计，2024年我国汽车总销量将达到3100万辆，同比增长3%。其中，新能源汽车销量为1150万辆左右，同比增长20%。乘联会则表示，2024年国内新能源乘用车批发量预计达到1100万辆，净增量230万辆，同比增长22%，市场渗透率将接近或达到40%。按照新能源汽车销量1100万辆进行测算，预计新能源汽车驱动电机用高牌号无取向电工钢将达120多万吨。
2.硅钢用材技术特征
驱动电机是新能源汽车核心零部件，其发展方向是高转速、高功率密度、高效率、低噪声、高安全性。对无取向硅钢的要求是高磁感（启动高转矩）、高频低铁损（高速低损耗）、高强度（高速转子高安全性）。
根据电工钢分会调研，并将典型硅钢产品性能水平与2025年目标值及国际同类产品对比，我国无取向硅钢头部企业的技术水平已达到甚至局部领先全球一流水平，具体如表3所示。
表3 2023年我国无取向硅钢头部企业制造水平
3.新能源汽车用高牌无取向硅钢发展趋势
根据电工钢分会调研及理解，新能源汽车驱动电机用高牌号无取向硅钢未来发展将主要呈现高强度化、减薄化、涂层多元化等趋势。
（1）高强度化
2023年新能源汽车的热点新闻之一是小米汽车技术发布使用了969MPa强度无取向硅钢的转速高达27200rpm的V6s电机。众所周知，新能源汽车电驱系统的核心发展趋势是“三高一低”，即高速、高压、高效、低碳。高转速对硅钢性能及强度：发展初期，电机转速≤10000rpm，功率密度2-3kW/kg左右，0.35mm规格牌号；市场培育期，电机转速≤15000rpm，功率密度3-4kW/kg左右，0.30-0.27mm规格牌号，屈服强度360-440mPa；市场发展期，电机转速15000-20000rpm功率密度>4kW/kg左右，0.30-0.20mm规格牌号，屈服强度420-520mPa。2023年各大主机厂驱动电机的转速纷纷突破20000rpm，部分主机厂已经研制出25000rpm的超高速电机，甚至达到了35000rpm。暂且不论过高的电机转速会带来散热、轴承配套等问题，但转速20000rpm以上的高效高密度电驱动总成将迎来量产已经达成共识。硅钢作为电机关键用材，对机械强度的要求也越来越高，从常见的420-450MPa到500-600MPa，甚至更高的900MPa。目前，宝钢、首钢等厂家均已具备超高强度无取向硅钢的生产能力。
（2）减薄化
从近年来新能源汽车驱动电机用户对材料的选择来看，主流用材厚度进一步下降，以0.25、0.27mm为主。很多新能源汽车厂下一代电机的研制聚焦在0.20mm甚至0.15mm。诚然，硅钢厚度的减薄会带来电磁损耗的降低，但铁芯的加工难度和加工效率仍是不可忽视的问题。
（3）涂层多元化
由于无取向硅钢的传统涂层是含铬涂层，具有成本低廉、耐腐蚀、耐高温、良好的冲片性、焊接性、铆接性等特点。随着环保要求的逐步提升，硅钢不仅要满足欧盟RoHS（全称为关于限制在电子电器设备中使用某些有害成分的指令）和REACH（全称为化学品的注册、评估、授权和限制）的法规或认证要求，还被提出“零”铬以及生产过程“零”铬概念和需求，尤其是在新能源汽车领域，几乎所有的出口项目或者国外设计产品都要求必须是环保涂层产品。在范围上，已经不仅仅局限于欧美国家，在新能源汽车领域，国内合资厂和主要国产品牌也都要求环保涂层产品，或者正在向环保涂层产品转变。在诸多环保涂层类型中，自粘结涂层是下一代电机关注焦点。在我国，早期使用的自粘结涂层电工钢，主要使用进口涂液，但由于固化时间长（1~2小时）影响铁芯加工效率、涂液进口周期影响合同交付效率以及电机厂设计选择等因素，在新能源汽车领域批量应用有限。如今，除了进口涂液这一选项，宝钢开发的自主配方国产自粘结涂层，具有固化时间短（约10~15分钟）、供应链高效安全等特点。
此外，由于饱和磁通密度和磁导率有限，在高功率密度和高扭矩密度需求引导下，取向硅钢成为设计的中国选项。目前较多的是铁芯定子齿轭分离的设计方案，即齿部采用取向硅钢，轭部仍采用无取向硅钢，再佐以自粘接工艺，使得电机的整体性能有了较大提升。然而，受制于成本、可制造性等制约，距离量产和商业化还有相当的距离。
四、结语
综上所述，新能源的快速发展，为硅钢产业链供需平衡、结构升级带来了增量空间和发展机遇，成为近年行业关注热点。从新能源发电、新能源输电、新能源汽车现状及发展趋势出发，分析了不同新能源行业的硅钢用材要求与特点，预测了未来硅钢用量，特别详尽阐述了新能源汽车驱动电机用高牌号无取向硅钢未来将呈现高强度化、减薄化、涂层多元化等发展趋势。
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