“新基建”給非晶合金材料產業帶來新機遇

2026-04-16 06:32:21

　　吳曉丹張華

　　隨著各行業複工複產的有序展開，經濟逐漸恢複，立足於科技端基礎設施建設的“新基建”，成為近期關注熱點。“新基建”主要涉及5G基站及其應用、光伏電網及特高壓、工業互聯網、城際高速鐵路和城際軌道交通、新能源車及充電樁、人工智能、雲計算大數據中心等7大領域。高科技產業發展的關鍵在材料。研究“新基建”的專業人士指出，非晶合金在“新基建”領域有可能“上對了轎子嫁對了郎”。

　　非晶合金是由超急冷凝固、合金凝固時，原子來不及有序排列形成的結晶，以長程無序結構，沒有晶態合金的晶粒、晶界存在。其具有耐腐蝕、小型化等許多獨特的性能，尤其是在軟磁性能方麵具有獨特優勢，如具有高飽和磁感應強度(1.54T)，磁導率、激磁電流和鐵損等性能優於其他軟磁材料，可用於製造現代高科技設備或產品中的關鍵磁組件。

　　吹響非晶合金市場“衝鋒號”

　　據相關統計數據，截至3月1日，全國已有13個省（直轄市、自治區）發布了2020年重點項目投資計劃清單，總投資額達到33.83萬億元，隨著其他地區相關計劃逐漸發布，預計投資額很快會超過50萬wan億yi元yuan。從cong已yi披pi露lu具ju體ti投tou資zi計ji劃hua的de地di區qu來lai看kan，基ji建jian投tou資zi是shi各ge地di投tou資zi計ji劃hua中zhong的de重zhong要yao組zu成cheng部bu分fen，部bu分fen地di區qu基ji建jian計ji劃hua投tou資zi額e甚shen至zhi占zhan到dao了le總zong投tou資zi額e的de一yi半ban以yi上shang，“新基建”正包含在其中。

　　3月4日，中國信息通信研究院副院長王誌勤發文稱，截至今年2月初，三大運營商共在全國開通5G基站約15.6萬座。她表示，今年是我國5G網絡建設的關鍵期，預計2020年底全國範圍內將累計開通5G基站超過55萬座，實現地級市室外連續覆蓋、縣城及鄉鎮重點覆蓋、重點場景室內覆蓋。根據相關分析，2022年~2023年，全球新建5G基站的數量將達到約288萬座。

　　“新基建”政策利好也將加速對充電樁板塊的投資，整個充電樁行業將因此受益。2020年1月份，中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟發布的《2019-2020年度中國充電基礎設施發展年報》顯示，截至2019年12月底，全國充電基礎設施累計數量為121.9萬個，其中公共充電樁為51.6萬個，私人充電樁為70.3萬個；充電場站建設數量達到3.6萬座。預計2020年新增公共充電場站1.2萬座，公共充電場站保有量達到4.8萬座。如果按照一輛新能源汽車對應一個充電樁的匹配要求，2020年要達到500萬輛的保有量目標，就需要500萬個充電樁。此外，以目前國網充電樁設備的中標價格估算（直流充電樁8萬元/套，交流充電樁約為0.8萬元/套），2020年我國充電樁設備市場空間大約為1120億元，市場增長空間依然很大。

　　大數據中心作為“新基建”七大領域之一，為經濟高質量發展提供堅實的“數字底座”。隨著5G商用加快，工業互聯網、產業互聯網海量數據將被挖掘，數據資源雲化推動IDC（互聯網數據中心）產業升級。2020年，IDC市場規模有望突破2000億元。

　　特高壓作為“新基建”七大領域之一，指明了經濟社會發展和產業提質振興的主攻方向，具有產業鏈長、帶動力強、經濟社會效益顯著等優勢。目前，國網公司已明確2020年特高壓建設項目投資規模為1128億元，可帶動社會投資2235億元，整體規模近5000億元。

　　在以上“新基建”領域中，非晶合金材料的應用前景均非常廣闊。

　　按下非晶合金需求“快捷鍵”

　　在“新基建”建設中，5G基站、光伏逆變器、軌道交通變壓器、新能源汽車及充電樁、大da數shu據ju中zhong心xin變bian電dian站zhan，以yi及ji特te高gao壓ya控kong製zhi櫃gui等deng關guan鍵jian配pei套tao設she備bei或huo元yuan器qi件jian對dui相xiang關guan製zhi造zao材cai料liao要yao求qiu很hen高gao。基ji於yu技ji術shu的de考kao量liang，結jie合he相xiang關guan技ji術shu人ren員yuan設she計ji的de需xu要yao，非fei晶jing合he金jin在zai很hen多duo關guan鍵jian配pei套tao設she備bei上shang都dou大da有you可ke為wei。

　　首先，非晶磁粉材料在5G基站建設中應用前景非常廣闊。5G的高傳輸速度和廣覆蓋特性要求5G關鍵電感器具備容量範圍大、體積超小、額定電壓高、高頻特性好等特性；5G基站功率放大器需要實現更大的輸出功率和更高的工作頻率；在介質濾波器和表麵聲波濾波器方麵，隨著頻率的提升和精度要求的提高，相關配套5G基站的器件設計將轉向新型器件。此外，5G基站建設還增加了被動元件的需求，而由非晶材料製作的這些電感器、功率放大器、介質濾波器等可以很好地滿足5G基站建設要求。

　　二是光伏行業快速發展需要使用非晶材料製造的器件。現階段，光伏逆變器的轉換效率最高達到97%~99%；MPPT控製器（最大功率點跟蹤太陽能控製器）效率最高達到98%~99.9%；單機最大功率大概為2.5兆瓦；電路拓撲結構目前主要是以2電平為主，少量為3電平；冷卻方式以風冷為主，少量為自冷、液冷；功率器件以IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）為主，MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管）為輔；目前電壓等級在1000伏以內。

　　但隨著電力電子技術的發展，開關頻率會逐步提高，3電平會將會替代傳統的2電平，而這需要使用非晶磁芯來實現。由此可見，非晶磁芯應用在大功率光伏逆變器的優越性將能得到充分體現。

　　sanshifeijingganshibianyaqizaichengjiguidaojiaotonglingyuyouyingyongshichang。feijingbianyaqitongguoguawangshice，nengdadajiangdigongdianxitongdezisunhao，tongshiyouzhemingxiandejienengyoushi，zaoshengmanzuguifanyaoqiu，buyingxiangtuiguangyingyong，chicunhezhongliangbuyingxiangjianzhuguimojianzhuang，shoumingbiguigangbianyaqigengchang，zonghejingjixiaoyifeichangkeguan。

　　這zhe裏li借jie鑒jian城cheng市shi軌gui道dao交jiao通tong的de應ying用yong。根gen據ju城cheng市shi軌gui道dao交jiao通tong牽qian引yin負fu荷he的de特te點dian，非fei晶jing變bian壓ya器qi作zuo為wei整zheng流liu變bian壓ya器qi應ying用yong於yu城cheng市shi軌gui道dao交jiao通tong，節jie能neng前qian景jing較jiao為wei廣guang闊kuo，且qie有you城cheng市shi已yi經jing率lv先xian應ying用yong。比bi如ru，2019年上海地鐵1號線~17號線設計使用了“35KV幹式非晶合金牽引整流變壓器”，該變壓器可持續使用30年~40年，且比原變壓器節能70%。非晶幹式變壓器在北京地鐵8號線、燕房線實際工程中也完成了示範應用。此外，廣州、南京、成都等城市的軌道交通建設也把非晶變壓器作為首選。

　　四是新能源汽車和充電樁將依賴非晶合金材料製造的器件。目前，新能源汽車單車粉芯模壓電感器用量平均已經超過1000隻，高端汽車的用量則達到10000隻/輛，且仍在繼續增長。

　　非晶和納米晶材料由於其特殊的結構和優異的綜合軟磁性能，特別適用於製造各類中高頻變壓器、高性能電感器和濾波器、高精度電磁測量和傳感器、高性能電磁屏蔽和吸波材料等。電動汽車的電驅動係統、電控係統、充電係統，以及充電樁需要使用到磁性器件，目前來看，非晶和納米晶合金是最為理想的軟磁材料。特斯拉Modle 3單車對非晶等模壓電感器用量約為9200隻，Modle S和Modle X車型單車所用非晶等模壓電感器均在10000隻以上。

　　同時，充電站建設也需要使用非晶合金材料。充電站位於商業中心、行政中心、居民中心等人員密集地方，這就對所用變壓器提出了新的要求，即要求所用非晶幹式變壓器更環保、更安全、更可靠和體積緊湊。非晶立體卷鐵心敞開式幹式變壓器具有低損耗、低噪聲、防火防爆、過負荷能力強、體積小、諧波濾除效果好等特點，相比傳統幹式變壓器更適合新能源汽車充電站的使用要求，具有廣闊的發展前景。

　　最後，非晶合金變壓器在大數據中心的建設中也有應用。大數據中心能夠為經濟高質量發展提供堅實的“數字底座”，高等級綠色、節能環保的新一代數據中心是這個時代的呼喚。數據顯示，機房電費占IDC總成本的一半。非晶合金變壓器相較普通幹式變壓器的相關技術參數，空載損耗可下降65%~70%。目前，多家企業已經開始使用非晶合金變壓器來替代原幹式變壓器，如百度在山西陽泉建立的數據中心、京東的第一個自建數據中心均采用了非晶合金變壓器。

　　為非晶合金產業接上“助推器”

　　我(wo)國(guo)非(fei)晶(jing)合(he)金(jin)產(chan)業(ye)起(qi)步(bu)晚(wan)，但(dan)發(fa)展(zhan)迅(xun)速(su)，現(xian)已(yi)成(cheng)為(wei)全(quan)球(qiu)最(zui)大(da)的(de)產(chan)業(ye)基(ji)地(di)。據(ju)中(zhong)國(guo)電(dian)器(qi)工(gong)業(ye)協(xie)會(hui)非(fei)晶(jing)合(he)金(jin)材(cai)料(liao)應(ying)用(yong)分(fen)會(hui)大(da)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)統(tong)計(ji)，截(jie)至(zhi)2019年底，我國配電用寬帶企業有11家，設計產能為35萬噸；納米晶企業有240家，設計產能為4.6萬噸；非晶粉末企業有6家；塊體非晶企業有11家；其他母合金等配套企業有23家，基本上實現了非晶合金產業的全覆蓋。

　　這些企業的發展水平不僅在國內得到肯定，如特變電工、置信電氣、海鴻電氣、中天伯樂達等非晶變壓器質量得到國網肯定，而且有多家企業的產品已處於國際領先水平，如青島雲路的非晶寬帶、非晶粉末產量全球領先，非晶寬帶M帶材、納米晶超薄帶關鍵技術和指標達到發達國家技術水平；寧波畢普拉斯納米晶作為無線充電關鍵材料，為全球多家知名企業供貨等。此外，華為、麥捷科技、順絡電子、青島雲路、金川電子等非晶粉芯器件已經開始供應到5G基站等“新基建”項目建設中。塊體非晶、非晶塗層、非晶粉末3D打印等也在不斷發展。

　　此外，我國支撐非晶合金產業發展的科研實力不容小覷。在北京、廣東、江蘇、上海、浙江、山東、河he南nan等deng地di，均jun設she有you國guo家jia或huo者zhe省sheng市shi級ji別bie的de非fei晶jing產chan業ye研yan究jiu院yuan或huo孵fu化hua基ji地di。近jin年nian來lai，國guo際ji頂ding尖jian期qi刊kan不bu斷duan發fa表biao我wo國guo非fei晶jing合he金jin科ke技ji成cheng果guo，也ye顯xian示shi出chu我wo國guo在zai非fei晶jing材cai料liao領ling域yu的de話hua語yu權quan。

　　“新基建”的建設為非晶材料的應用開啟了一個廣闊的空間。要想在“新基建”領域大展宏圖，非晶合金相關製造企業、科研單位既要有敏銳的市場嗅覺，也要有創新乏力的警覺，更需要聯合培育壯大市場的自覺，共同推動非晶合金產業快速發展。

　　《中國冶金報》（2020年03月26日 03版三版）

來源：中國冶金報-中國鋼鐵新聞網

編輯：宋玉錚

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