1、 風電軸承行業(yè)專題報告乘下游景氣東風，成長空間廣闊 1、風電裝機高速增長，上游零部件進入高景氣周期1.1 風電迅猛發(fā)展，成本持續(xù)下降風電作為現(xiàn)階段發(fā)展最快的可再生能源之一，在全球電力生產(chǎn)結構中的占比正在 逐年上升，擁有廣闊的發(fā)展前景。較高的性價比使風電在全球主要國家已實現(xiàn)了 大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化運營，根據(jù)IRENA的數(shù)據(jù)，2010-2019年全球陸上和海上風電成本 分別下降了38%和29%，在2019年分別降至0.053美元/千瓦時和0.115美元/千瓦時。 IRENA預計在21世紀20年代，海上風電的競爭力將發(fā)生巨變，價格將下降到0.05 美元至0.10美元/千瓦時之間。國網(wǎng)能源研究院數(shù)據(jù)顯示，2

2、019年，我國陸上風電度電成本0.3150.565元/千 瓦時，平均度電成本0.393元/千瓦時。預計到2020年，我國陸上風電度電成本將 降低至0.2870.539元/千瓦時；到2025年將繼續(xù)下降至0.2410.447元/千瓦時。2021年新增陸上風電全面平價，推動行業(yè)長遠健康發(fā)展。2020年，我國I-IV類風 電資源區(qū)指導性電價分別為0.29元、0.34元、0.38元、0.47元/kWh，較2019年指 導性電價均下降0.05元。目前來看，I、II類風電資源區(qū)風電指導價已低于全國平 均煤電標桿電價，達到發(fā)電側平價水平。隨著風電平價上網(wǎng)時代的來臨，平價項 目逐步成為風電裝機量增長的最大推動

3、力，2020年風電平價上網(wǎng)項目裝機規(guī)模已 達1139.67萬千瓦。平價上網(wǎng)的壓力將加速行業(yè)整合，推動行業(yè)技術進步與產(chǎn)業(yè) 鏈體系優(yōu)化，有利于行業(yè)長遠健康發(fā)展。1.2 裝機量高速增長信號明顯，行業(yè)有望進入倍增階段1.2.1 “十四五”期間年均新增裝機有望達到5000萬千瓦以上隨著成本的降低以及政策、補貼的推動，近年來我國風電發(fā)展十分迅速，截至2019 年底，我國風電并網(wǎng)容量達到2.1億千瓦，同比增長14%。從增量來看，2016-2017 年受補貼退坡等因素影響風電新增裝機量出現(xiàn)下滑，2018年恢復增長，2019年全 國風電新增并網(wǎng)容量2574萬千瓦，同比大幅增長25%，占全球新增裝機量的約40%。

4、2020年10月，來自全球400余家風能企業(yè)的代表共同簽署并發(fā)布了風能北 京宣言，提出在“十四五”規(guī)劃中保證年均新增裝機5000萬千瓦以上，2025年 后，中國風電年均新增裝機容量應不低于6000萬千瓦，到2030年至少達到8億千 瓦，到2060年至少達到30億千瓦。此外，全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織發(fā)布的中 國“十四五”電力發(fā)展規(guī)劃研究預計，2025年全國風電裝機規(guī)模有望達到5.4億 千瓦。風電裝機量高速增長信號明顯，行業(yè)有望進入倍增階段。1.2.2 全球風電新增裝機量將維持高位全球來看，2016-2018年風電新增裝機出現(xiàn)小低谷，2019年恢復增長。根據(jù)GWEC數(shù) 據(jù)，2019年全球新增風電

5、裝機達60.4GW，比2018年增長19%，截至2019年年底，全 球風電總裝機量為650GW，較上年同期增加10%。以歐洲為主的國際風電市場空間 廣闊，英國政府設定到2030年40%發(fā)電量來自海上風電的目標，德國政府將2030 年海上風電裝機容量的目標提高到20GW，丹麥、荷蘭等海上風電主要市場也都發(fā) 布了2030年裝機目標。GWEC在2020年Q3全球風電市場展望報告中預測，2020全球 風電新增裝機將達71.3GW，2021年將進一步提升至78GW，2024年全球風電總裝機 量將超過1000GW。1.3 供給側：風機產(chǎn)量強勢回升，本土企業(yè)積極出海隨著2019年我國風電裝機量的恢復，上游風

6、電機組的產(chǎn)量也隨之強勢回升。根據(jù) 國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)，2019年我國風電機組產(chǎn)量為2330萬千瓦，同比增長36.9%；2020 年1-8月風電機組產(chǎn)量達到2560萬千瓦，同比大幅提升75.4%。“十四五”期間風 電年均新增裝機有望進入高位，風電機組行業(yè)也將持續(xù)保持高景氣。除新增裝機之外，舊機組的換新也將成為風電機組行業(yè)的重要支撐。根據(jù)CWEA數(shù) 據(jù)，中國風電機組的換新將在2025年后陸續(xù)放量，2030年將突破4萬兆瓦。在滿足國內(nèi)需求的同時，我國的風電機組也遠銷海外，2019年我國出口風力發(fā)電 機組600MW，同比增長59.6%；出口金額達到9.49億美元，同比增長73.4%。2020年 1-8月我

7、國風電機組出口額達到8.17億美元，同比增長18.7%。根據(jù)GWEC的數(shù)據(jù)，2019年全球風機制造商十五強中有八家中國企業(yè)，金風科技、 遠景能源等國內(nèi)龍頭企業(yè)的市場份額全球領先，但本土風機企業(yè)以國內(nèi)市場為主， 海外市場仍被維斯塔斯、西門子歌美颯、GE等企業(yè)占據(jù)。面對廣闊的海外風電市 場，我國本土機組供應商也開始了積極的布局：明陽智能在2020年7月份推出了 針對歐洲市場的11MW海上風機，并在國外發(fā)布；金風科技在丹麥、德國等地布局 了工廠或研發(fā)中心。國內(nèi)風電出海前景廣闊，而本土風機企業(yè)的海外拓展也將為 上游風機零部件企業(yè)的國際化提供機會。1.4 風機零部件進入高景氣周期在裝機量提升、風電機組產(chǎn)

8、量高速增長的背景下，上游風電軸承、風塔等零部件 進入了高景氣期，2019年、2020年上半年大部分風機零部件企業(yè)保持了業(yè)績的高 速增長。隨著國內(nèi)外新增裝機量進入高位，風機零部件的需求將保持旺盛，相關 企業(yè)將迎來發(fā)展黃金期。2、機組大型化大勢所趨，風電軸承挑戰(zhàn)與機遇并存風電機組越高、葉片越大，通常能從相同的風能資源中獲取更多電力。雖然大機 組會造成運輸、安裝等成本的增加，但也相對的減少了運行維護成本，最終降低 發(fā)電成本，因此風機大型化已成為風機發(fā)展的必然趨勢。GE將于2021年發(fā)布的 12MW風電機組預計將高達260米左右，葉片直徑將達到220m。國際能源署預計， 2030年最大商用風機功率有望

9、達到15-20MW。在我國新增風電機組中，大型機組占比提升明顯。2018年，中國新增裝機的風電 機組平均功率2.2MW，同比增長3.4%。2018年新增風電機組中，2MW以下及2MW新增 裝機容量市場占比分別為4.2%、50.6%，呈明顯的下降趨勢；2.1-2.9MW、3.0-3.9MW 及大于4MW機組的占比分別為31.9%、7.1%、6.2%。根據(jù)國際能源網(wǎng)消息，2019年全國新增裝機的海上風電機組平均單機功率為4.2兆瓦，同比增長10.5%，新增海 上風電機組中4兆瓦以上的比例達到80%。隨著風電產(chǎn)業(yè)不斷向機組大型化發(fā)展，金風科技、明陽風電、東方電氣等國內(nèi)主 流風機企業(yè)都在積極布局5兆瓦

10、及以上容量的風電機組。近日，金風科技6.45MW 風機在南海海域成功吊裝，成為南海最大海上風電機組；明陽智能首臺MySE5.2- 166機組在達坂城成功吊裝，成為目前亞洲已吊裝陸上單機容量最大風電機組。隨著大功率風力電機的整體占比穩(wěn)步提高，風電軸承的尺寸也隨著風力裝機容量 的增加而增大，其加工難度亦成倍增加，因此風電機組的大型化趨勢對軸承企業(yè) 的配套能力形成了挑戰(zhàn)。目前國內(nèi)已有多家軸承廠商布局風電軸承領域，但主要集中在2MW及以下風電軸承，對于3MW及以上風電軸承，由于技術難度高，國內(nèi)生 產(chǎn)還處于起步階段。大型風機軸承對生產(chǎn)企業(yè)的研發(fā)能力、生產(chǎn)規(guī)模等方面提出了更高的要求，為我 國風電軸承行業(yè)帶

11、來挑戰(zhàn)的同時，也有助于風電軸承市場的整合優(yōu)化。同時，風 機大型化也有助于風機軸承市場規(guī)模的提升：根據(jù)明陽智能披露的數(shù)據(jù)，在2018 年上半年公司銷售的1.5MW、3.0MW風機的成本構成中，變槳軸承的成本單價分別 為3.9萬元（2.6萬元/MW）、9.8萬元（3.3萬元/MW），主軸軸承的成本單價分別 為12.8萬元（8.6萬元/MW）、50.3萬元（16.8萬元/MW），大型風機軸承的成本單 價提升明顯。3、下游景氣+國產(chǎn)替代，風電軸承市場空間有望超百億3.1 全球軸承市場呈壟斷競爭格局軸承是現(xiàn)代工業(yè)的基礎零部件，被譽為機械裝備的“關節(jié)”，其主要功能是支撐 旋轉軸或其它運動體，引導轉動或移動

12、運動并承受由軸或軸上零件傳遞而來的載 荷，它的精度、性能、壽命和可靠性對主機的使用性能和可靠性起著決定性的作 用。全球軸承市場目前呈現(xiàn)壟斷競爭的格局，龍頭企業(yè)包括瑞典SKF、德國Schaeffler (INA+FAG)、日本的NSK、NTN、Minebea、NACHI、JTKET和美國TIMKEN等，這八大 龍頭企業(yè)占據(jù)了全球70%以上的市場份額，我國的軸承制造商的全球市場份額約 20%。我國高端軸承市場主要由八大龍頭企業(yè)占領，本土企業(yè)主要占據(jù)中低端市場，代 表性企業(yè)包括人本集團、萬向錢潮、瓦軸等。我國生產(chǎn)的軸承絕大多數(shù)是小型及 中小型軸承，中大型以上的軸承產(chǎn)量占比不足13%，產(chǎn)值占比約48%

13、（2016年軸 承行業(yè)經(jīng)濟年報）。從進出口情況來看，2020年1-8月我國滾動軸承的進、出口 金額均為22億美元左右，進、出口單價分別為1.41美元、0.64美元，進口單價是 出口單價的2倍以上，側面說明進口軸承占據(jù)我國高端市場。我國軸承制造行業(yè)參與者眾多，屬于完全競爭市場，行業(yè)市場集中度不高。根據(jù) 中國軸承工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，2019年我國軸承行業(yè)實現(xiàn)營業(yè)收入1770億元，其中 排名前十的軸承制造企業(yè)實現(xiàn)營業(yè)收入506.7億元，行業(yè)CR10僅為28.6%。3.2 高端風電軸承進口替代空間廣闊3.2.1 風電軸承：風電機組的核心部件風電行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈主要由上游零部件制造、中游風電設備整機總裝和下游風

14、電場投 資運營構成。風電機組的核心零部件包括軸承、齒輪箱、發(fā)電機、葉片、輪轂等， 核心部件生產(chǎn)專業(yè)性強，一般由風機制造企業(yè)向專業(yè)供應商定制采購。除個別關 鍵軸承需進口外，風機部件國內(nèi)供應充足。中游的風機制造企業(yè)市場集中度較高， 對上游有較強的議價能力。下游是專業(yè)的風電場投資運營企業(yè)，以大型國有發(fā)電 集團為主。風電軸承是連接機組中偏航、變槳和傳動等系統(tǒng)轉向的重要部件，分別對應偏航 軸承、變槳軸承和主軸軸承。一般來說，一組風電機組中需要偏航軸承1套（連接 機艙和塔筒）、變槳軸承3套（連接葉片和輪轂），主軸軸承（支撐主軸）的數(shù)量 根據(jù)技術路線的不同，一般為1-3套。此外，用于雙饋式風電機組的軸承還包

15、括 齒輪箱和發(fā)電機中所用的高速軸承等。主軸軸承：風電機主軸軸承主要用于支撐主軸、承載軸向徑向載荷和力矩的作用。 風電機組對主軸軸承的壽命、可靠性、強度和承載能力要求很高，需要無故障運 行20年、可靠度達到95%以上，因此風電主軸軸承的技術含量較高。偏航軸承、變槳軸承：偏航軸承連接機艙和塔筒，主要用于跟蹤風向的變化，使 風機的迎風角度始終處于90度，以確保最大的發(fā)電量。變槳軸承連接葉片和輪轂， 主要用于改變?nèi)~片的槳距角，改變?nèi)~片和機組的受力情況，確保發(fā)電機組輸出功 率的穩(wěn)定。偏航、變槳軸承需要具有低摩擦、高靈敏度等特性。風電機組可分為雙饋式、半直驅式和直驅式等主流技術路線。三種類型的主要區(qū) 別在

16、于直驅式風機的電機與葉輪直接連接，因此無需齒輪箱；半直驅式風機的齒 輪箱輸出軸與發(fā)電機主軸直聯(lián)，取消或縮短了低速軸。雙饋式機組可分為單主軸軸承（3點支承）和雙主軸軸承（2點支承）兩種方案。 3點支承結構一般為在風輪側安裝主軸軸承，在齒輪箱內(nèi)安裝耳軸，主軸與齒輪 箱采用脹緊套連接，如圖26-A所示。2點支承的軸承方案是指兩個主軸軸承的組 合，如圖26-B所示,可以減少作用在齒輪箱上的載荷，但對軸承的錯位比較敏感。 半直驅式機組一般采用一組雙排圓錐滾子軸承作為主軸軸承，如圖26-C所示，兩 列滾子采用背對背的安裝方式，可承受較大的彎矩載荷。直驅式機組可以分為單 主軸軸承、雙主軸軸承、三主軸軸承等形

17、式，每種形式均有多種傳動結構布局方 式，如圖27所示。3.2.2 風電軸承的類型與應用按軸承的類型分類，風電軸承一般采用球面滾子軸承、圓錐滾子軸承、圓柱滾子 軸承、單排四點接觸球軸承、雙排四點接觸球軸承等種類。1. 四點接觸球軸承：主要用作風機的變槳軸承和偏航軸承用于風機的四點接觸球軸承分為單排球、雙排球兩類，主要由內(nèi)圈、外圈、單/ 雙排鋼球、保持架（或隔離塊）、密封裝置等零件組成。變槳及偏航軸承工作 轉速較低，轉動范圍小，一般在某一范圍內(nèi)轉動頻率較高，且變槳、偏航驅動 電機在風力較小、過大或風向不對時需要頻繁啟動，因此變槳及偏航軸承采用 低摩擦、高靈敏度的四點接觸球軸承。偏航軸承受到的載荷和

18、傾覆力較大，一般采用雙排四點接觸回轉球軸承；變槳軸 承受力相對較小，先前多采用單排接觸球軸承，但隨著風機機型變大，現(xiàn)在也多 采用雙排接觸球軸承。2. 球面滾子軸承、圓錐滾子軸承、圓柱滾子軸承：主要用作風機的主軸軸承(1)球面滾子軸承：由一個帶球面滾道的外圈和一個雙滾道內(nèi)圈、一個或兩個保 持架及一組球面滾子組成。由于外圈球面滾道的中心與軸承中心一致，故具有調(diào) 心性能，可以自動調(diào)整因軸與軸承座之間的角度誤差所產(chǎn)生的傾斜或軸的撓曲。 球面滾子軸承可以承受較大的徑向載荷與雙向軸向載荷，特別適用于承受重載荷 或沖擊振動載荷，但調(diào)心滾子軸承允許的工作轉速相對較低。(2)圓錐滾子軸承：圓錐滾子軸承內(nèi)、外圈均

19、具有錐形滾道，滾道之間裝有錐形滾 子。滾子與滾道為線形接觸，可承受較重的徑向和軸向聯(lián)合負荷，也可承受軸向 負荷。接外圈滾道角度越大，軸向承載能力越高。在風機中圓錐滾子軸承一般采 用雙排配置，以平衡軸向分力、增加徑向承載能力。(3)單排、雙排圓柱滾子軸承：圓柱滾子軸承能承受較大的徑向負荷并適于在高 速運轉場合使用，但不能承載軸向負荷。部分類型的圓柱滾子帶有擋邊，可承受 一定的軸向負荷。圓柱滾子軸承也可以通過增加排數(shù)來提升承載能力。(4)三排圓柱滾子軸承：三排圓柱滾子組合轉盤軸承主要由內(nèi)圈、外圈、三排滾 子、保持架（隔離塊）、密封裝置等零件組成。該結構的軸向載荷和徑向載荷分 別由不同滾子承受，其中

20、軸向載荷和傾覆力矩由軸線水平放置的兩組滾子承受， 徑向載荷由軸線垂直放置的一組滾子承受。在相同外形尺寸條件下其承載能力最 高，多用于大功率風電機組。一般來說，3點支承的雙饋式機組多采用球面滾子軸承、雙排圓錐滾子軸承、三排 圓柱滾子軸承作為主軸軸承。2點支承的軸承方案一般采用球面滾子軸承、雙排 圓錐滾子軸承作為靠近風輪側的主軸承，采用球面滾子軸承、圓柱滾子軸承、雙 排圓錐滾子軸承作為齒輪箱側主軸軸承。半直驅機組的主軸軸承一般可采用雙排 圓錐滾子軸承、三排圓柱滾子軸承。直驅型風電機組多采用單排或雙排的圓錐滾 子軸承、圓柱滾子軸承或者三排圓柱滾子軸承。3.2.3 無軟帶淬火技術：解決回轉支承行業(yè)痛點

21、回轉支承裝置的滾道一般需要進行淬火處理。回轉支承套圈滾道表面經(jīng)中頻淬火 后，具有很高的硬度和良好的機械性能，使?jié)L道具有良好的耐磨性和承載能力； 心部為調(diào)質(zhì)處理組織，具有較好的機械性能和韌性，使套圈具有抗沖擊性。但由 于感應淬火存在有始有終現(xiàn)象，導致在淬火的始終銜接處存在這未經(jīng)熱處理的軟 帶區(qū)域。軟帶的存在限制了回轉支承的應用領域，降低了回轉支承的使用壽命， 使回轉支承只能用在低速、重載的場合。且軟帶區(qū)域會出現(xiàn)早期疲勞剝落，造成 回轉支承過早失效。對于應用于風電領域的大直徑回轉支承，目前可采用兩組加熱組件相互配合的方 式來實現(xiàn)無軟帶：每個加熱組件配有兩個感應器，每個感應器都有一個獨立的電 源，在

22、加熱起始區(qū)旋轉平臺在一定范圍內(nèi)帶動工件擺動，在加熱即將結束時加熱 組件的兩個感應器先后關閉，以實現(xiàn)起始區(qū)和匯合處的均勻化，實現(xiàn)無軟帶。無軟帶回轉支承滾道不存在薄弱環(huán)節(jié)，可提高回轉支承的承載能力和可靠性，提 高回轉支承的使用壽命，滿足高速重載的使用場合。但另一方面，大型回轉支承 的無軟帶技術中頻淬火的工藝經(jīng)驗提出了較高的要求，而且需要進口的先進淬火 機床設備，投入較大。目前新強聯(lián)等國內(nèi)回轉支承企業(yè)已經(jīng)開始了對無軟帶淬火 技術的攻關，無軟帶回轉支承應用前景廣闊。3.2.4 大功率、主軸軸承市場被外資占領，疫情影響下風電軸承迎來進口替代窗 口期軸承屬于風電設備的核心零部件，由于風電設備的惡劣工況和長

23、壽命、高可靠性 的使用要求，使得風電軸承具有較高的技術復雜度，是最難國產(chǎn)化的兩大風機零 部件（軸承和控制系統(tǒng)）之一，成為影響我國風電制造業(yè)發(fā)展的軟肋。回顧歷史，2006年之前我國風電設備配套軸承大部分為進口，價格昂貴且交貨周 期長。2006年，國家發(fā)改委出臺“風電設備國產(chǎn)化率70%”的規(guī)定，國內(nèi)風電軸承 行業(yè)借助政策的扶持快速發(fā)展，軸承企業(yè)快速崛起，最終實現(xiàn)了變槳軸承、偏航 軸承的國產(chǎn)化。2010年“風電設備國產(chǎn)化率70%”規(guī)定被取消，外資企業(yè)紛紛涌 入中國市場，SKF、FAG、鐵姆肯、舍弗勒、NTN等全球龍頭相繼在國內(nèi)設立風電軸 承廠，外資企業(yè)在大功率、主軸軸承市場占有領先的市場地位。根據(jù)北

24、極星風力 發(fā)電網(wǎng)消息，我國首臺10MW海上風電機組的發(fā)電機軸承的是德國舍弗勒，變槳軸 承和偏航軸承則由法國德楓丹（青島）制造。直到近期，舍弗勒、SKF等國際巨頭 仍占據(jù)著中國約50%的風電軸承市場。進口軸承供應受阻，為國內(nèi)企業(yè)提供進口替代窗口期。2020年突如其來的疫情縮 短了風電搶裝時間，推動風電主軸承供不應求，同時歐洲疫情爆發(fā)對風電軸承全 球供應鏈造成較大影響，為軸承國產(chǎn)化帶來契機。據(jù)能源雜志消息，在風電主軸 承供不應求的情況下，目前已經(jīng)有風機制造企業(yè)在用瓦軸、洛軸等本土企業(yè)生產(chǎn)的主軸軸承。依托我國龐大的工業(yè)體量，我國軸承產(chǎn)業(yè)規(guī)模全球領先。2019年中國軸承產(chǎn)量為 196億套，經(jīng)濟規(guī)模位居

25、世界第三。但我國軸承產(chǎn)業(yè)大而不強，高端軸承在使用壽 命、可靠性、Dn值與承載能力等方面與日本、歐美存在較大差距，大功率風電軸 承等高端產(chǎn)品依然依賴進口。制約我國高端軸承產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素主要體現(xiàn)在材料和工藝方面。在材料方面，當 前我國高端軸承鋼產(chǎn)品水平與瑞典、德國、日本等制造強國差距較大，潔凈度低、 氧化物夾雜、碳化物不穩(wěn)定等問題影響了國產(chǎn)軸承鋼的壽命和可靠性。目前我國 的軸承鋼以電渣軸承鋼為主，而國外已經(jīng)將真空脫氣冶煉超高純軸承鋼（EP鋼）、 夾雜物均勻化（IQ鋼）、超長壽命鋼（TF鋼）等技術應用到軸承領域，大幅提升 了軸承的壽命與可靠性。在加工工藝方面，高端軸承制造工藝涉及材料、設計、機械加工

26、、檢測與試驗等 一系列技術難題，需要結合接觸力學、潤滑理論、摩擦學、疲勞與破壞、熱處理 與材料組織等領域的基礎研究支持，具有極端的復雜性，需要長期的工藝經(jīng)驗的 積累。在工藝設備方面，我國在高端軸承制造所需的高精度機床、感應加熱設備 等領域較為薄弱，同樣限制了我國高端軸承的生產(chǎn)制造和技術進步。經(jīng)歷多年艱苦的國產(chǎn)化之路，目前瓦軸、洛軸、新強聯(lián)、天馬等企業(yè)已經(jīng)形成了 一定的風電軸承國產(chǎn)化能力。瓦軸以20%左右的市場份額，穩(wěn)居中國風電軸承市 場榜首，其風電軸承產(chǎn)品涵蓋1兆瓦到7兆瓦，年產(chǎn)能約8000套左右；新強聯(lián)風電 軸承產(chǎn)品涵蓋主軸軸承、偏航軸承、變槳軸承，目前3MW風電軸承已實現(xiàn)大批量生 產(chǎn)銷售，5.5MW風電軸承正在進行小批量生產(chǎn)，風電