非晶合金產品主要為非晶帶材，應用于變壓器鐵芯。非晶合金可制造成塊體非晶材料，具有良好的力學性能和物理性能，但由于工藝技術上存在問題，量產化困難。目前非晶合金主要作為軟磁材料，用于制作變壓器鐵芯，產品主要為非晶帶材。2019年我國非晶帶材和非晶變壓器領域為非晶合金行業(yè)中專利申請最多的領域，專利數量分別為227件、113件，遠超過塊體非晶22件和非晶涂層27件，非晶帶材產業(yè)化成熟度較高。
非晶帶材作為節(jié)能變壓器鐵芯材料，從市場規(guī)模來看，2015年以來國內非晶帶材快速發(fā)展，市場規(guī)模從1.30億美元增長至2019年的2.08億美元，年復合增長率為12.47%；非晶帶材產量規(guī)模從4.97萬噸增長至2019年的9.97萬噸，年復合增長率為19.01%。根據云路股份招股說明書測算，2019年全球非晶帶材產量約為12.9萬噸。
變壓器分為油浸式變壓器和干式變壓器，其中油浸式變壓器主要應用于配電網領域，干式變壓器主要應用于對防火、防塵等安全性要求較高的用戶工程領域。2020年國內變壓器產量規(guī)模約為17.4億千伏安，受疫情影響同比小幅下滑，其中干式變壓器產量約為2.5億千伏安，占比約為14.49%，油浸式變壓器占比約為85.5%。根據QY Research的統(tǒng)計數據，2020年全球非晶材料制成的變壓器中油浸式變壓器比例為86.58%，干式變壓器比例為13.42%，與國內變壓器用量中干式和油浸式應用比例相似。
3.1 配電變壓器，變壓器能耗標準升級帶動非晶需求
我國輸配電環(huán)節(jié)損耗較大，其中變壓器損耗占比40%。據中研網，2020年我國輸配電損耗占全國發(fā)電量6.6%，變壓器損耗約占輸配電損耗的40%，即占全國發(fā)電量的約2.6%。變壓器是電力輸配中關鍵的節(jié)點，起到連接電網各環(huán)節(jié)的作用，輸配電過程中變壓器產生的較大的電力損耗引起嚴重的電量浪費，在節(jié)能減排趨勢下，升級改造變壓器意義重大。
非晶變壓器較傳統(tǒng)硅鋼材料，可大幅降低空載損耗。變壓器損耗分為空載損耗和負載損耗，其中空載損耗約占變壓器總損耗的50%-80%。硅鋼和非晶合金為制作變壓器鐵芯的兩種核心材料，非晶合金為繼取向硅鋼后的新一代變壓器材料。由于非晶合金具有更高的電阻率，其空載損耗較硅鋼可大幅降低，根據《JB/T 3837-2016 變壓器類產品型號編制方法》顯示，相同容量的非晶合金變壓器比硅鋼變壓器的空載損耗下降50%左右，配電網中特別是農網中很多變壓器的負載率低于20%，使用非晶合金變壓器節(jié)能效果顯著。
價格與硅鋼變壓器差距較小，甚至略低。早期非晶變壓器由于量產規(guī)模較低，技術工藝成熟度較低等原因，價格高于相同容量的硅鋼變壓器，近年來，隨著非晶帶材制造工藝的不斷成熟，國內企業(yè)逐步打破日立金屬在我國非晶帶材市場的壟斷地位，隨著國產化率的逐步提高，市場供應逐步增加，國內非晶帶材的市場價格逐年降低。此外，隨著硅鋼變壓器導磁材料逐步由碳素鋼，演變?yōu)楣?jié)能效果更好的熱軋硅鋼片、冷軋硅鋼片、取向冷軋硅鋼片等，硅鋼成本亦有所提升。
目前非晶帶材做一級變壓器相較于取向硅鋼已經具備成本優(yōu)勢，根據揚電科技招股說明書，2019-2020年度，公司非晶帶材采購均價逐年降低，非晶鐵芯采購均價均略低于硅鋼，預計目前在節(jié)能變壓器領域，硅鋼節(jié)能變壓器價格優(yōu)勢已經弱化。
非晶變壓器與硅鋼變壓器相互補充，工藝均在不斷進步。非晶合金的生產工藝流程顯著短于硅鋼產品，硅鋼采用傳統(tǒng)鋼鐵冶金制備工藝制成，產品制備經過熱軋、冷軋等多道工藝，而非晶采用的是急速冷卻工藝制成，從鋼液到非晶合金薄帶制品一次成型，根據云路股份招股說明書，生產1公斤非晶合金薄帶比生產1公斤硅鋼約可節(jié)省1升石油；廢舊的非晶鐵芯可通過中頻爐重熔后制成非晶合金薄帶，非晶鐵芯中的硅、硼元素基本可以實現回收再利用，回收性能更優(yōu)。
非晶合金由于硬度高、脆性大、耐受應力能力較差，其剪切和加工難度更大，產生碎屑易導致變壓器故障；此外磁致伸縮系數大導致非晶合金變壓器噪聲增大。非晶合金磁感應強度通常低于取向硅鋼，因此導致非晶合金鐵芯變壓器體積更大、相同規(guī)格負載損耗略高。目前非晶變壓器主要用于農村電網和發(fā)展中地區(qū)等長期低負載地區(qū)，硅鋼變壓器主要應用于城市電網等長期高負載地區(qū)，二者相互補充。
國內國網、南網變壓器采購呈現以硅鋼變壓器為主、非晶合金變壓器為輔的結構。目前非晶帶材由于產品規(guī)格限制，主要用于小型變壓器，從采購金額角度來看，非晶變壓器占比較小。從采購數量的角度來看，國家電網、南方電網等電網系統(tǒng)的招投標量決定配電變壓器的需求量，根據國家電網和南方電網的招標數據情況，2020年兩網非晶合金變壓器的采購數量比例為27.33%，其中國網非晶變壓器采購占比為15.49%，南網為58.82%，南方電網的非晶變壓器招標采購數量占比更高，主要由于南方電網主要覆蓋廣東、廣西、貴州、海南、云南等地區(qū)，上述區(qū)域用電負荷和集中度相對偏低，非晶變壓器節(jié)能降耗的作用更為明顯。
在電力需求較為旺盛的海外市場，非晶合金變壓器的采購數量整體呈現增長的趨勢。非晶變壓器已在多國得到應用和發(fā)展，國際市場中非晶變壓器的需求和發(fā)展，始終受非晶原材料供應的限制。美國、印度、日本等國家均早于中國發(fā)展和使用非晶變壓器，但由于缺少相關制造企業(yè)，非晶帶材的供應主要依賴于日立金屬公司，非晶變壓器的生產和制造也主要集中于國外大型公司。
北美地區(qū)，美國、墨西哥、加拿大等國家的知名變壓器企業(yè)一直穩(wěn)定生產非晶變壓器，除使用日立金屬在美國工廠提供的帶材及本土鐵芯外，考慮到我國非晶帶材生產、非晶變壓器制造等已成長為全球第二大供應鏈，已開始從中國采購性價比更高的非晶帶材及非晶鐵芯。歐洲地區(qū)缺乏非晶帶材生產企業(yè)和非晶鐵芯的生產配套能力，非晶變壓器的制造依賴進口，生產周期長，成本高，發(fā)展緩慢。
從區(qū)域來看，亞太將成為全球配電變壓器最大的區(qū)域市場，主要受該地區(qū)輸配電基礎設施、工業(yè)投資加大以及老化的配電設備替換等驅動，其中印度、韓國、日本對非晶變壓器的需求穩(wěn)定，菲律賓、越南、臺灣等國家和地區(qū)，受其地方電力系統(tǒng)的產業(yè)政策支持，對非晶變壓器的需求有明顯增加，并從中國引進非晶變壓器技術、設備以及進口非晶變壓器。
根據據韓國電力公司（KEPCO）的數據統(tǒng)計，2019年韓國電力公司招標配電變壓器約7萬臺，其中硅鋼變壓器占比約70%，非晶變壓器占比接近30%；2020年，韓國電力公司招標配電變壓器數量進一步增長至約11.6萬臺，其中硅鋼變壓器約7萬臺、占比約60%，非晶變壓器約4.6萬臺、占比上升至接近40%，非晶變壓器的采購數量和市場份額呈上升趨勢。
根據QY Research研究報告，2016年-2019年印度和東南亞市場非晶變壓器市場規(guī)模保持持續(xù)增長，2019年合計接近1.80億美元；2020年，受新冠疫情影響，印度和東南亞市場的非晶變壓器市場規(guī)模略有降低。
配電投資力度不減，非晶變壓器增量需求有保證。隨著我國用電量的持續(xù)增長，疊加重大工程的建設實施，將促進電力投資保持較高水平，目前配電網領域的建設投資占比逐年上升，且部分早期裝配的輸配電設備進入更新?lián)Q代周期，配電網領域產生持續(xù)的建設投資需求。根據2022年1月13日國家電網召開的年度工作會議，計劃2022年電網投資達到5012億元，投資額歷史首次突破5000億元，同比增長8.84%。伴隨著“十四五”規(guī)劃的推出、特高壓電網陸續(xù)投運、新能源充電樁及光伏風電等項目的建設完工，預計電網投資額有望迎來增長期。
從變壓器產量來看，2016-2018年受輸配電價格下降等因素影響，國內變壓器產量小幅減少，2019年總產量規(guī)模有所回升，2020年受新冠疫情影響，我國變壓器總產量規(guī)模略微下降，降至17.4億千伏安，但較之前年份有所回升。根據前瞻產業(yè)信息網，隨著我國各地特高壓項目相繼落地，未來幾年我國電力變壓器市場將呈現出階段性的新增長趨勢，預計全國變壓器產量將繼續(xù)保持2.5%的增長勢頭，到2026年我國變壓器產量規(guī)模將突破20億KVA。預計變壓器產量的穩(wěn)步增長會對非晶合金變壓器不斷帶來新增需求。
我們基于以下假設，對配電變壓器用非晶合金市場需求進行了預測：
1）考慮到未來我國居民用電量的增加，特高壓等對配電投資的拉動，假設未來我國國網、南網對變壓器的新增采購數量開始增加，預計2021至2025年復合增長率約為10%，其中非晶變壓器受益于新能源建設、農網改造等不間斷負荷應用場景的增加和能效標準的提升需求，在新增采購量中滲透率將逐步提升，2025年達到38%。
2）據云路股份招股說明書，公司自2013年起已累計銷售非晶產品20余萬噸，相當于約40萬臺SH15型非晶變壓器的用量，粗略計算每臺變壓器非晶帶材用量約為0.5噸。
結合以上測算，我們預計2021-2025年國網、南網非晶變壓器采購帶來的非晶帶材需求將由4.41萬噸增長至10.43萬噸。
農村電網改造升級政策持續(xù)，為非晶變壓器應用保證空間。隨著新農村建設的不斷推進，新型城鎮(zhèn)化和農業(yè)現代化步伐逐步加快，國家持續(xù)加大農村電網投入。根據國家電網和南方電網社會責任報告數據，除2020年受疫情影響整體投資額下滑，2016年以來農網投資額基本呈現穩(wěn)步增長趨勢，近五年國網、南網投資總額中，農網投資額占總投資額平均比例約為34%。
2016年2月，國家發(fā)改委《關于“十三五”期間實施新一輪農村電網改造升級工程的意見》發(fā)布，明確指出要加快新型小城鎮(zhèn)、中心村電網和農業(yè)生產供電設施改造升級�！笆濉逼陂g，國家電網和南方電網分別累計投資7775億、1896億元推進農網改造升級，實際投資總額超計劃資金3149億元。根據最近發(fā)布的規(guī)劃目標，“十四五”時期全國配電網規(guī)劃投資金額同比增加3200億元，南方電網明確表示，將進一步鞏固農村電網的改造升級。在雙碳目標的大背景下，農網改造升級將進一步拉動對節(jié)能非晶合金變壓器的需求。
考慮到非晶變壓器更適用于農村電網等長期低負載地區(qū)，基于以下假設，對農網建設中非晶變壓器需求空間進行測算：
1）2020年國網、南網投資總額中，農網投資額占比34%，粗略估算，以此作為每年農網變壓器采購量占整體采購量比例；
2）南方電網非晶變壓器采購份額較高，主要由于所覆蓋地區(qū)農村面積占比更高，可以看出，農村電網中非晶變壓器滲透率較城市電網會有明顯提升，預計未來農村電網中非晶變壓器滲透率將達到60%。
3）2019年我國非晶帶材產量為9.97萬噸，對應變壓器容量約為0.26億千伏安，占據2019年我國變壓器總產量規(guī)模17.6億千伏安的比例約為1.5%，由此可知，按照變壓器容量計算，目前非晶變壓滲透率較低，考慮到雙碳目標下，農網節(jié)能潛力較大，預計農網建設中，非晶變壓器滲透率將穩(wěn)步提升。
我們預計在2020-2025年農村電網建設中，非晶帶材需求規(guī)�？捎�1.55萬噸提升至5.68萬噸。
3.2 用戶工程變壓器：新基建建設推進，增量需求可期
受新基建投資帶動，非晶變壓器應用于用戶工程領域的市場空間廣闊。“新基建”主要涉及5G基站及其應用、光伏電網、城際軌道交通、新能源車及充電樁、大數據中心等領域，相關領域投資建設將帶動大批量用戶工程端干式變壓器需求�？紤]到新基建項目大多用電量較大，且用電不均衡、運行負載率低，帶來電源能量變換上的高效率需求，非晶干式變壓器能大幅降低供電系統(tǒng)能耗，契合相關需求，預計相關投資建設可對非晶變壓器需求形成有效拉動。
在軌道交通領域，降低配電變壓器的空載損耗有利于降低軌道交通運營成本。根據QY Research研究報告，2016年-2020年，中國軌道交通變壓器市場規(guī)模從40.87億元增長至71.11億元，復合增長率為14.85%，裝機容量從0.54億千伏安增長至0.95億千伏安，復合增長率為15.17%，保持穩(wěn)定增長，預計2021年至2027年軌道交通變壓器市場規(guī)模仍將保持持續(xù)增長趨勢，2027年市場規(guī)模有望超過200億元，裝機容量有望達到2.8億千伏安。
數據中心作為各行業(yè)的關鍵基礎設施，產業(yè)規(guī)模高速增長。根據工業(yè)和信息化部信息通信發(fā)展司發(fā)布的《全國數據中心應用發(fā)展指引》，2017年至2019年期間，我國在用數據中心機架規(guī)模年均復合增長率達到37.75%，保持快速增長的趨勢。
根據QY Research研究報告，2016年-2020年中國數據中心變壓器市場規(guī)模從47.23億元增長至170.77億元，復合增長率為37.89%，裝機容量從0.63億千伏安增長至2.28億千伏安，年復合增長率為37.93%，預計2021年至2027年數據中心變壓器市場規(guī)模仍將保持高速增長，2027年市場規(guī)模有望超過1100億元，裝機容量接近15億千伏安。
機房電費占據數據中心運營總成本的一半以上，非晶合金變壓器相較普通干式變壓器的相關技術參數，空載損耗可下降65%~70%，高速增長的數據中心領域有望為非晶合金變壓器帶來增量的市場空間。目前，百度、京東等多家知名企業(yè)已經開始使用非晶合金變壓器來替代原硅鋼變壓器，隨著我國對數據中心等新型基礎設施建設力度的加大和建設進度的加快，應用于數據中心的非晶變壓器市場需求有望持續(xù)增長。
光伏、風力發(fā)電通常具有明顯的間歇性、季節(jié)性、隨機性，在發(fā)電系統(tǒng)間歇的停止運行期間，配套的升壓變壓器成為用電設備，隨著升壓變壓器數量增多，變壓器空載損耗總量增大，導致大量電能損耗，非晶變壓器空載損耗低、電流小、節(jié)能性好的特點契合新能源發(fā)電領域的節(jié)能要求。
根據QYResearch研究報告，2016年-2020年，中國新能源發(fā)電變壓器市場規(guī)模從40.35億元增長至90.75億元，年復合增長率22.46%，裝機容量從0.54億千伏安增長至1.21億千伏安，年復合增長率為22.35%，呈現快速增長的態(tài)勢。隨著新能源發(fā)電建設投資的持續(xù)增長，預計2021年至2027年新能源發(fā)電變壓器市場規(guī)模仍將保持高速增長，2027年市場規(guī)模有望接近200億元，裝機容量超過2.5億千伏安。
新能源車行業(yè)快速發(fā)展，充電站、充電樁作為配套設施需求空間廣闊，大規(guī)模充電樁的鋪設將帶來干式變壓器增量需求，相比傳統(tǒng)干式變壓器，非晶變壓器更適合新能源汽車充電站大功率充電的使用要求。根據wind數據顯示，2021年末我國公共和專用充電樁保有總量為114.7萬臺，新增數量為34.0萬臺，新增裝機同比增長16.69%，2016-2021年新增充電樁復合增速為29.91%，行業(yè)處于高速發(fā)展階段。目前我國新能源車配樁率仍然較低，隨著新能源私家車的普及，將帶動私人充電樁需求的放量增長，新能源充電樁將受益于電動車銷量高增長和配樁率的提升，從而為非晶節(jié)能變壓器市場不斷帶來增量需求。
我們基于以下假設，對用戶工程端干式變壓器用非晶合金市場需求進行了預測：
1）根據《基于IPSO的非晶合金干式變壓器優(yōu)化設計》中數據，1臺規(guī)格為315千伏安的干式變壓器所需非晶鐵芯的重量為1208kg，按照變壓器功率與鐵芯大小成同步變動關系，單位千伏安的干式變壓器容量所需非晶鐵芯質量約為3.8kg。
2）根據云路股份招股說明書， 2020年全球非晶變壓器中干式非晶變壓器占比約為13.42%，以此計算2019年我國非晶帶材9.97萬噸產量中用于干式變壓器的產量為1.34萬噸。按照單位千伏安變壓器容量所需非晶鐵芯質量3.8kg計算，對應變壓器容量為352.6萬千伏安，占據2019年我國干式變壓器總產量規(guī)模2.73億千伏安的比例約為1.3%，按照變壓器容量計算，目前干式變壓器中非晶材料滲透率較低。
3）考慮到新基建項目中新能源發(fā)電、軌道交通等分散負載場景較多，數據中心用戶對變壓器能耗要求大幅提升，預計非晶干式變壓器滲透率將逐步提升。
綜上，目前非晶鐵芯用作外網變壓器鐵芯在軌道交通、數據中心等領域應用發(fā)展較快，此外新能源發(fā)電等其他領域的滲透率提升空間廣闊，我們預計到2025年，軌道交通、數據中心、新能源發(fā)電領域干式變壓器采購帶來非晶材料需求分別由目前的0.43萬噸、0.58萬噸、0.11萬噸增長至1.11萬噸、3.07萬噸、0.23萬噸。
3.3 能效限定標準升級帶來替換需求，刺激非晶占比提升
變壓器能效限定標準升級，目標引導非晶變壓器采購量上升。2021年6月1日國家強制標準《電力變壓器能效限定值及能效等級（GB20052-2020）》正式實施，與原標準相比，35-350kV電力變壓器空載損耗下降20-45%，負載損耗下降5-10%，根據與該標準相匹配的，由工信部等三部委聯(lián)合印發(fā)的《變壓器能效提升計劃（2021-2023年）》，當年新增高效節(jié)能變壓器占比將達到75%以上，到2023年，高效節(jié)能變壓器在網運行比例提升10個百分點，預計在能效標準不斷升級的趨勢下，非晶變壓器將迎來存量替換升級需求和新增采購量占比的提升。
我們基于以下假設，對能效限定標準升級下，變壓器存量替換對非晶帶材市場需求進行預測：
1)我國在網運行變壓器數量約為1700萬臺，基于能效提升計劃指引，我國到2023年高效節(jié)能變壓器比例提升10%，則扣除國網、南網采購的高效節(jié)能變壓器（至少占新增采購量的75%）后，還需年均40萬臺左右高效節(jié)能變壓器需對我國存量變壓器的進行更換，且考慮到碳中和背景下能效提升計劃或持續(xù)升級，預計2023年后仍維持年均45萬臺的存量替換需求。
2)假設高效節(jié)能變壓器存量替換需求中非晶變壓器采購占比為10%。
根據我們的測算，預計2021-2025年非晶變壓器采購帶來的非晶帶材需求量將由7.47萬噸提升至17.26萬噸，整體需求實現18.23%的復合增速快速增長。
