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铂金应用 汽车催化剂需求分析

www.91jinshu.com   2020-03-26  招商证券  编辑部
摘要 一、铂应用领域广泛、全球资源稀缺  1、铂主要应用于汽车催化剂  铂属于铂系元素,熔点1772℃,沸点3827 100℃,密度21.45克/立方厘米,由于具有许多优良特性,如具有优良的催化活动性、能在很宽的温度范围内保持化学惰性、以及熔点高、耐磨擦、耐腐蚀、延展性强、
 一、铂应用领域广泛、全球资源稀缺

  1、铂主要应用于汽车催化剂

  铂属于铂系元素,熔点1772℃,沸点3827 ±100℃,密度21.45克/立方厘米,由于具有许多优良特性,如具有优良的催化活动性、能在很宽的温度范围内保持化学惰性、以及熔点高、耐磨擦、耐腐蚀、延展性强、热电稳定性强、颜色瑰丽等,它们被广泛应用于汽车工业、珠宝首饰、金融投资业、石化工业、电子工业、玻璃工业、医药卫生、能源及环境保护等领域。

  铂金的需求总体分为催化剂、首饰、其他工业金属与投资,其中催化剂和首饰为铂的最大消费领域。2016年,从全球角度统计,以上几个需求的占比分别为40.34%、29.71%、22.41%和 7.54%,目前世界铂消费主要集中在欧洲、中国、日本、北美等国家和地区。2007年之前,铂金的需求量呈现一个逐年增长的态势;自2007年之后,受到金融危机的影响,铂金的总体需求趋于平稳。

  2、铂主要应用于汽车催化剂

  铂族金属十分稀缺,据美国地质调查局(USGS)统计,世界铂族金属储量和储量基础分别为7.1万吨和8万t,主要分布于南非,其次为俄罗斯、美国和加拿大,四国储量占全球铂族金属资源总储量的99%以上。我国铂族金属资源比较贫乏,探明储量324吨左右,矿床类型复杂,以硫化物矿床伴生的铂族金属矿床为主,约95%以上铂族金属作为铜、镍副产品回收利用。我国查明铂族金属矿产地36处,分布于全国10个省 (区),甘肃为我国铂族金属矿产资源储量最大的省份(144.03吨,占全国总储量的44.4%),其次为云南(106. 45吨,占全国总储量的32.8%),此外还有四川、黑龙江、河北、新疆等省。

  全球铂族金属供应量最大的国家南非铂供应量为140.9吨,占世界总供应量的76.5%,钯供应量为73.72吨,占世界总供应量的33.4%。铂族金属生产第二大国俄罗斯铂供应量为24.42吨,占世界总供应量的13. 3%,钯供应量为113. 06吨,占世界总供应量的51. 2%,这两个国家铂和钯供应量分别占世界总供应量的89. 8%和84%。

  目前,世界上铂族金属资源主要有三个来源:1)原生铂矿产资源利用;2)从铜镍硫化矿副产品回收利用;3)从铂族金属二次资源回收利用。世界上约97%的铂族金属来自铜镍硫化矿床。世界上的铂族金属主要产于南非的布什维尔德杂岩体和俄罗斯诺里尔斯克超基性岩体的矿床中。

  3、需求下滑导致铂价长期低迷

  2008-2009年,全球金融危机引发实体经济危机,拖累铂消费下降。2010年之后,全球经济反弹,推动铂需求快速恢复,2013年全球铂需求总量达到创历史新高的272.2吨。2014年铂需求量与 2013 年相比下降,主要原因是投资需求降低,但同期汽车催化剂需求继续增长。2014年各行业铂总需求预计达到264.9吨,比2013年下降2.7%,与2011年相比增长5.2%。欧洲是最大的柴油车市场,欧洲汽车市场恢复,铂用量增长,2014年全球汽车行业铂需求增长7.9%至105.6吨。2014年全球首饰消费为92.8吨,与2013年相比下降1.5%。化工行业新增产能释放,2014年工业铂需求为57.2吨,增长7.7%,连续两年增长,但与2011 年相比仍下降 7.0%。

  由于下游需求低迷,铂自2011以来一直处于下行趋势,到2015年底铂价跌至800美元/盎司附近。2017年钯价大幅上涨,而铂价也开始反弹,但上涨幅度有限,至2017年底涨至1000美元/盎司附近,而钯价自2001年以来第一次超过铂价,目前比铂价高出130美元左右。

  二、铂价长期低迷,产能收缩严重

  1、铂矿山产量至2011年开始下滑

  从2007年开始,铂金的供给开始平稳,甚至有所减少。近几年矿山供给在200吨/年左右的位置徘徊。限制矿山产量进一步扩张的主要原因有三:第一,主要产区的成本上升,一些大矿山的完全成本已经高于铂金的价格;第二,近年来金融危机导致南非等产铂大国社会稳定程度降低、罢工此起彼伏,矿山产量下降;第三,铂金价格的上涨推升回收金属的增加,此外金融危机以来下游需求不振都限制矿山生产的扩大。

  南非铂矿产量自2011年开始出现下滑,全球铂矿产量在2011年达到近几年高点后回落。2014年全球铂矿山产量为158.6吨,比上一年度下降12.4%。二次资源回收量增长12.6% 至 71吨,全年铂供应总量为229.7 吨,下降 5.9%。

  从铂金的回收而言,主要分为汽车尾气催化剂回收与首饰回收,电子回收只占很小一部分。对于催化剂回收和首饰回收而言,两者在近年来都有增加,特别是催化剂的回收。随着经济的发展,全球汽车数量逐年增长,汽车的报废量也会相应增加,可以拉动回收企业产量的上升。对于回收厂商而言,由于回收成本相对稳定,铂金价格的上涨极大地刺激了他们的生产意愿。而近几年,中国对于铂金首饰需求的下降也增加了铂金首饰的回收量。

三、汽车催化剂需求开始回暖

  三、汽车催化剂需求开始回暖  

  1、汽车尾气:“国标升级+移动监测站简历”实施监管组合拳

  增量端:国标不断升级,17年7月1日重型卡车开始全面实施国五。

  根据环保部国五标准分阶段实施规划的要求,2016年4月1日起东部11省市率先实行国五标准,2017年7月1日起重型卡车开始在全国范围内实施国五标准。截止到2018年1月1日,所有重型车和轻型柴油车要求全部实行国五标准。国五标准落实,国六排放标准也随之落地,2020年7月1日起所有销售和注册登记的轻型汽车开始在全国范围内实行国六a标准,2023年7月1日将过渡到国六b标准。国六排放标准的逐步实施从增量角度保障新车符合要求

存量端:18年建立移动监测站,促进存量不达标车型的提前更新。存量端:18年建立移动监测站,促进存量不达标车型的提前更新。

  虽然目前排放标准已实施至国五,但基于工程车3-5年、自卸车5-8年的报废时间以及排放标准的执行力度,我们预计现有约550万辆存量重卡中约有70%仍未国三及“伪国三”车辆。近年,政府牵头于各地建立移动监测站,对路面行驶车辆尾气排放进行移动监测。2015年,厦门环保局就曾引进全省首台移动式遥感检测车,目前在全国各个城市已经全面铺开移动监测站的建设。

  移动遥感检测的基本原理是机动车排放尾气中的多种污染物如一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物等对检测光线有吸收作用,该系统将根据检测光强减弱的程度,换算成污染物浓度。同时,系统用摄像机快速抓拍车头或车尾的牌照,与检测数据进行匹配并存储,整个检测过程约7秒。毋庸置疑,此举将加速存量车型中不达标车辆加速更新。

  2、从国三到国六,尾气排放装置需求提升

  国三到国六,排放标准逐步提高,汽车尾气后处理行业有望迎来新的需求点。

  国五汽油车排放标准下,CO、HC化合物排放标准依然于国四标准一致,NOx化合物由国四排放标准的0.08g/km加严到0.06g/Km,缸内直喷汽油发动机PM值限值为0.0045g/km。另外,国五排放标准中将非甲烷基碳氢化合物(NMHC)单独列了出来,并且限值为0.068g/km。同时,排放合格里程数提升到16万公里,相比较国四排放标准的10万公里,提升了60%。国五柴油车排放标准中,CO、HC化合物和NMHC排放标准依然和国四标准一致,氮氧化物NOx、颗粒物浓度PM分别较国四标准下降28%和82%。届时,在尾气排放高标准要求下,国内对汽车尾气催化器也有望呈现巨大需求。

排放标准的逐步提高,汽车尾气后处理技术要求更为严格。排放标准的逐步提高,汽车尾气后处理技术要求更为严格。

  环保部于2007年、2010年、2012年、2016年分别颁布了汽车排放的国三至国六标准,威孚在国四标准下采取DOC/POC技术路线,国四升国五以后,DOC路线难以达到标准要求,DOC/POC没有上国五目录,在国五标准下威孚切换为SCR路线。重型柴油车国六排放标准将于2020年1月开始执行,轻型柴油车国六排放标准也将于2020年7月全面执行。随着排放标准逐步升级,威孚将采用SCR+DOC+DPF组合技术进行尾气后处理,以满足国六更为严格的排放标准。

目前控制汽车尾气排放的主要措施包括机前措施、机内措施和机后措施三种。

  目前控制汽车尾气排放的主要措施包括机前措施、机内措施和机后措施三种。

  机前措施是通过燃油添加剂减少有害成分以提升燃油品质,机内措施主要是改良发动机、提高燃烧效率以达到机内净化的效果。在几近苛刻的国V排放法规面前,仅仅依靠机前措施和机内措施是远远不够的,而且机前和机内措施技术难度高,减排效果有限,必须使用汽车尾气后处理技术来控制排放。机后措施采用包括空气喷射、氧化型反应器、三效催化器等措施对排放尾气进行净化处理,是目前最主流也是最行之有效的尾气处理方法,而其中催化剂又是净化效果的关键。

  3、汽车尾气催化剂需求预测

  从需求的国别来看,2016年主要国家与地区对铂金需求的占比为:欧洲29.13%,中国25.42%,日本17.10%,北美13.43%以及其他 14.92%。在2005年之后,受到金融危机的影响,铂金的需求比较平稳,北美和日本的需求较为稳定,欧洲的需求始终占据大头,新兴国家尤其是中国受到首饰、汽车消费扩大的影响,对铂金的需求不断增加,其占比由2007年的18.6%上升至2016年的25.42%。

  欧洲是目前全球铂族金属消费的主要地区之一,2013年铂消费量55吨占全球消费总量的21%。汽车尾气催化剂是欧洲铂族金属消费的主要领域,其在总消费量中的占比常年保持在70%左右。事实上,在汽车尾气催化剂领域,欧洲的铂消费量近年来一直保持在全球总量的40%以上,这是因为欧洲新生产的轻载汽车中有超过一半均是柴油车。而在其他领域(投资除外),欧洲的铂、钯金属消费量常年保持在一个相对稳定的水平(铂年消费量16~18t,钯年消费量13~14t)。因此,与汽车尾气催化剂领域直接相关的汽车产量的变化在根本上决定了欧洲铂、钯金属的消费量变化。

  目前欧洲单个汽车尾气催化剂中平均铂、钯含量分别为2g和2.2g。近年来,欧洲汽车市场尤其是柴油车市场不景气,产量下滑,导致铂消费量下降。但据美国IHS咨询公司预测,未来欧洲汽车市场将会复苏,轻、重载汽车产量都将有所增加,这将导致未来欧洲铂、钯汽车领域需求量有所上升,而在其他领域,年需求量将始终维持在一个较为稳定的水平(铂17t左右,钯14t左右),综合起来使得欧洲铂、钯需求量在较长一段时间内将保持平缓上升的趋势。

  与欧洲类似,北美的铂、钯金属消费量同样常年保持在一个相对稳定的水平(铂年消费量16~18t,钯年消费量16~18t)因此,由于在轻载汽油车尾气催化剂中铂逐渐被钯所替代,使得北美铂消费总量(不含投资)近年保持在30t左右,而钯的消费总量(不含投资)则因此而快速增长。目前,北美单个汽车尾气催化剂中平均铂、钯含量分别为0.7g和3.1g。随着未来北美制造业的继续复苏,北美汽车产量还将在较长一段时间内保持上升趋势,而目前轻载汽油车尾气催化剂中钯已经完成了对铂的替代。受此影响,未来北美铂需求量将保持一个相对稳定的水平并在2020年后略有下降,钯需求量则将保持上升趋势。

  在未来,随着中国汽车产量和汽车限排标准的不断提高,汽车领域用钯的大幅增长将带动中国钯需求量持续增加。假设到2025年前后汽车产量达3900万辆的峰值,按照单个汽车尾气催化剂中含钯量约为2.2g计算,汽车领域钯需求量将达到86t左右;而柴油车产量的增加以及相关排放标准的提高将使得汽车业中铂的消费量有所增长。在化工领域,未来受中国石油化工的持续发展以及煤化工的兴起,作为化工催化剂的铂、钯的需求量将增加,但由于在该领域钯处于闭环回收状态,其铂、钯需求量将依然分别保持在5t和7t左右。

  未来,随着这些国家经济水平的提高,汽车产量将会持续增长,另一方面环保意识的增强也将使得平均每辆新生产汽车中的铂、钯含量有一定提高。这些因素将会使得未来世界其他国家铂、钯消费量有较大幅度的上涨,且这种持续上升的趋势将保持到2030年以后。未来铂需求将会保持一个相对快速增长的趋势,中国及世界其他国家成为拉动增长的主力,年均增速分别为2.6%和 2.3%。

四、燃料电池打开铂未来需求成长空间

  四、燃料电池打开铂未来需求成长空间

  1、主流车用燃料电池需使用铂催化剂

  燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。不同于传统内燃机的是,燃料中的化学能不是通过燃烧,而是通过电化学反应释放,因而具有高效率、零排放的优势。燃料电池主要分为六种类型,其中PAFC、 DMFC、 PEMFC这三种类型使用铂系金属催化剂。适合应用于交通领域的燃料电池主要有两大类:质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池。适合交通应用的原因在于其工作温度较低以及作为车载能量源动态响应相对来说较快,能够满足汽车的需求。目前广泛应用于燃料电池汽车的是质子交换膜燃料电池PEMFC,它以纯氢为燃料,也叫氢燃料电池。

  PEMFC是目前最主要的燃料电池类型,2016年出货量占全部燃料电池出货量的71.93%,兆瓦出货量占全部燃料电池出货量的65.02%。三种使用铂系催化剂的燃料电池出货量合计占总出货量的75.46%,兆瓦出货量占总出货量的74.80%。

2、燃料电池未来发展潜力巨大

  2、燃料电池未来发展潜力巨大 

  燃料电池汽车与电池汽车相比,具有较大优势。其续航里程在500公里以上,高于目前锂电池汽车400公里的水平。充电时间方面,燃料电池的充电时间低至3分钟,锂电池快充时间需要半个小时,慢充的时间长达8个小时以上。低温性能方面,燃料电池在较低温度下仍具备优良的性能。

  从几类车辆的对比方面来看,氢燃料电池的燃料成本最低,约为0.96元/kwh,百公里成本为22元,均低于锂电池车的燃料成本。

  3、燃料电池的成本逐步下降

  近5年来燃料电池的系统成本已经下降了一半左右。整个燃料电池系统的成本中电堆占总成本的一半;而电堆的总成本中,膜电极(membrane eletrode assembly, MEA)的成本占一半(包括36% 催化剂和12%膜),膜电极的主要成本是催化剂(铂等贵金属,37%)。由此可见,电堆中最主要的成本来源于与膜电极相关的原材料的成本。持续的原材料研究与开发,是实现电堆成本控制的重要方式。

4、燃料电池对铂需求巨大4、燃料电池对铂需求巨大

  铂的成本是制约燃料电池发展的重要经济因素。铂的高昂价格和需求刚性使得汽车生产厂商为降低成本只能不断主动研究降低铂用量的方法。近年来燃料电池技术进步使得铂用量下降幅度较大,2017年100KWh燃料电池发动机的铂金用量约为10~15g。这在当前技术下是比较稳定的数量水平,比现今主流燃料电池车型用铂量略低,考虑到技术进步,对于没有详细用铂量的车型,用这个比例来估算是比较合理的。根据美国能源部的规划,到2020年燃料电池汽车用铂量预计会下降到0.125g/kW,那么一辆功率为100kW的车用铂量就是12.5g。而燃料电池汽车目前用铂量最少的是丰田Mirai,每辆车用铂20g,约合0.17g/kW。

  按目前单位燃料电池用铂量为17g/kw计算,2017年全球燃料电池出货量40WM计算,燃料电池用铂量约为0.68吨。到2020年按全球质子交换膜燃料电池PEMFC出货量200WM计算,燃料电池用铂量为2.5吨,至2030年按燃料电池出货量为5Gh计算,燃料电池用铂量将达到50吨,将占目前全球铂产量约40%左右。

分析师承诺
备注:本文节选自招商有色刘文平《2019 燃料电池发力,未来铂用量将占产能40%

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