平價(jià)風(fēng)電專題研究：風(fēng)電軸承降本突圍

1、平價(jià)風(fēng)電專題研究：風(fēng)電軸承降本突圍 HYPERLINK /SZ002736.html 一、行業(yè)概況：規(guī)模與成本展望全球風(fēng)電市場(chǎng)展望隨著巴黎協(xié)定締約國(guó)不斷推進(jìn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和綠色電力的發(fā)展，中國(guó)大陸、歐洲和美國(guó)等主力市場(chǎng)正醞釀新一輪增長(zhǎng)動(dòng)能，同時(shí)東南亞、拉丁美洲等新興市場(chǎng)也展現(xiàn)需求爆發(fā)性。全球風(fēng)電市場(chǎng)正邁入持續(xù)成長(zhǎng)的平價(jià)道路，我們預(yù)期全球風(fēng)電新增裝機(jī)容量將從2022年的104GW增長(zhǎng)到2025年的163GW，三年CAGR為17%。其中陸風(fēng)在2022年達(dá)到91GW，2025年達(dá)到130GW，CAGR13%；海風(fēng)從2022年的12.6GW增長(zhǎng)到2025年的35.1GW,CAGR44%。風(fēng)機(jī)設(shè)備全球產(chǎn)值

2、從2022年的4264億元增長(zhǎng)至5026億元。海外風(fēng)電市場(chǎng)展望我們預(yù)期在拉丁美洲等新興經(jīng)濟(jì)的帶動(dòng)下，海外陸風(fēng)市場(chǎng)維持在40G-46GW的穩(wěn)定水平，海外海上風(fēng)電在歐美市場(chǎng)的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)高速增長(zhǎng)，裝機(jī)容量從2022年的6.1GW增長(zhǎng)到2025年的15.1GW,CAGR達(dá)到35%；海外裝機(jī)規(guī)模從2022年的52GW增長(zhǎng)到2025年的60GW，海外市場(chǎng)的風(fēng)機(jī)設(shè)備產(chǎn)值維持在3000億元附近的高位。中國(guó)大陸風(fēng)電市場(chǎng)展望在雙碳政策的穩(wěn)步推進(jìn)下，國(guó)內(nèi)風(fēng)電行業(yè)憑借良好的經(jīng)濟(jì)性，未來(lái)四年實(shí)現(xiàn)海陸并舉的增長(zhǎng)節(jié)奏。陸上風(fēng)電將從2022年的45GW增長(zhǎng)到2025年的85GW,CAGR24%;海上風(fēng)電從2022年的6.5G

3、W增長(zhǎng)至2025年的18GW,CAGR高達(dá)40%；由于風(fēng)機(jī)大型化降本效應(yīng)突出，國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)設(shè)備產(chǎn)值在1700-2000億元之間波動(dòng)。國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)成本與售價(jià)展望我們預(yù)計(jì)隨著風(fēng)機(jī)單機(jī)功率的不斷上升，單位容量分?jǐn)偟奈锪虾椭圃熨M(fèi)用顯著下降，風(fēng)機(jī)單位kW成本將下降到1600元以下；同時(shí)風(fēng)機(jī)價(jià)格由于平價(jià)時(shí)代的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)原因也將讓出全部降本空間，裝機(jī)規(guī)模的擴(kuò)大提升了企業(yè)的經(jīng)營(yíng)杠桿，行業(yè)單位kW毛利也將有所下降，陸風(fēng)毛利從原來(lái)的400元-800元下降到250-500元左右；海風(fēng)單位kW毛利從補(bǔ)貼時(shí)代的1500-1800元下降至600-900元。未來(lái)風(fēng)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)風(fēng)機(jī)大型化中國(guó)已形成較為完備的風(fēng)電設(shè)備配套產(chǎn)業(yè)鏈，零部件

4、國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到 95%以上。到2021年，中國(guó)陸上風(fēng)電場(chǎng)主流投標(biāo)機(jī)型已提高到6-7MW，陸上風(fēng)電機(jī)組平均單機(jī)容量達(dá)到3.1MW；海上主流投標(biāo)機(jī)型達(dá)到9-10MW以上（最大為11MW），海上風(fēng)電機(jī)組平均單機(jī)容量達(dá)到5.6MW。風(fēng)機(jī)大型化對(duì)各環(huán)節(jié)價(jià)值量的影響在平價(jià)上網(wǎng)政策驅(qū)動(dòng)下，風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計(jì)技術(shù)水平不斷提升，包括精細(xì)化的概念設(shè)計(jì)、先進(jìn)的計(jì)算手段，不斷優(yōu)化的控制策略，逐步完善的智能化水平，葉片、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、變流器等關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)技術(shù)和制造工藝的創(chuàng)新，提升發(fā)電量，降低載荷、減少成本，使得大型化、定制化、電網(wǎng)友好型的風(fēng)電機(jī)組具有更優(yōu)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。二、軸承行業(yè)簡(jiǎn)介軸承產(chǎn)品簡(jiǎn)介滾動(dòng)軸承通常由外圈、內(nèi)圈、滾

5、動(dòng)體和保持架組成。軸承的外圈和內(nèi)圈統(tǒng)稱為軸承套圈，是具有一個(gè)或幾個(gè)滾道的環(huán)形零件。滾動(dòng)體分為球和滾子兩種。內(nèi)外圈及滾動(dòng)體的材料主要為軸承鋼，包括高碳鉻鋼、鉻鎳合金鋼和錳鉻合金鋼等金屬材料。保持架具有分隔滾動(dòng)體，使之避免相互摩擦、均勻分布載荷、改善滾動(dòng)條件等作用，其材料包括鋼板、黃銅、聚酰胺、玻璃纖維增強(qiáng)尼龍等。軸承關(guān)鍵部件：套圈與軸承鋼套圈及滾動(dòng)體的材料主要為軸承鋼，包括高碳鉻鋼、鉻鎳合金鋼和錳鉻合金鋼等金屬材料。軸承鋼又被稱為“鋼中之王”，對(duì)氧含量（低于5ppm）、夾雜物濃度與尺寸（低于10m）、碳化物均勻度、硬度與韌性性能等要求極高。我國(guó)在軸承鋼成分設(shè)計(jì)、產(chǎn)品系列化、標(biāo)準(zhǔn)化等方面與國(guó)外還存

6、在較大差距。軸承關(guān)鍵部件：滾動(dòng)體 HYPERLINK /SZ300421.html 滾動(dòng)體主要分為球和滾子，對(duì)應(yīng)的將滾動(dòng)軸承分為球軸承和滾子軸承，其技術(shù)難度主要體現(xiàn)在精度、硬度、壓碎載荷、殘余應(yīng)力、殘余奧氏體比例等方面，全球范圍內(nèi)四大龍頭企業(yè)為美國(guó)恩恩（NN）、日本椿中島、山東東阿鋼球、力星股份等。球滾動(dòng)體按材質(zhì)主要分為碳鋼球、軸承鋼球、不銹鋼球和陶瓷等其他材質(zhì)球四大類，其中軸承鋼由于優(yōu)異的性能使得其中的軸承鋼球成為風(fēng)電軸承用鋼球的主要原材料。滾子主要包括圓柱滾子和圓錐滾子，主要采用軸承鋼作為原材料。全球軸承行業(yè)主要企業(yè)瑞典SKF公司在全球25個(gè)國(guó)家有105 家生產(chǎn)工廠，銷售網(wǎng)點(diǎn)遍布 130

7、個(gè)國(guó)家和地區(qū)；德國(guó)Schaeffler公司在全球50多個(gè)國(guó)家有180多個(gè)分支機(jī)構(gòu)，擁有員工79,000多名；日本NSK公司在全球24個(gè)國(guó)家和地區(qū)建立了銷售網(wǎng)絡(luò)，擁有75家生產(chǎn)企業(yè)；美國(guó)TIMKEN公司在全球30個(gè)國(guó)家設(shè)有運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)工廠，擁有近2萬(wàn)名員工。這些公司擁有一流的科技人才、加工設(shè)備和制造技術(shù)，引領(lǐng)著世界軸承的發(fā)展方向。我國(guó)軸承行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)軸承工業(yè)已形成一整套獨(dú)立完整的工業(yè)體系，已經(jīng)邁入軸承工業(yè)大國(guó)行列，位列世界第三。我國(guó)雖已是世界軸承生產(chǎn)大國(guó)，但還不是世界軸承生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)，我國(guó)軸承行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、研發(fā)能力、技術(shù)水平、產(chǎn)品質(zhì)量、效率效益都與國(guó)際先進(jìn)水平存在較大差距。近五

8、年我國(guó)軸承出口總金額已超過(guò)進(jìn)口總金額，但出口單價(jià)顯著低于進(jìn)口單價(jià)，形成了“低端出口，高端進(jìn)口”的整體局面。2020年，我國(guó)軸承進(jìn)出口總額為92億美元，其中，出口創(chuàng)匯48.34億美元，同比下降9.14%；進(jìn)口用匯43.66億美元，同比增長(zhǎng)19.78%。三、風(fēng)電軸承與國(guó)產(chǎn)化市場(chǎng)空間回轉(zhuǎn)支承簡(jiǎn)介回轉(zhuǎn)支承是一種能夠承受綜合載荷的大型軸承，屬于滾動(dòng)軸承，可以同時(shí)承受較大的軸向、徑向負(fù)荷和傾覆力矩，在現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用廣泛，目前下游行業(yè)主要包括工程機(jī)械、新能源裝備、盾構(gòu)裝備和海工裝備等，風(fēng)電的主軸軸承主要采用回轉(zhuǎn)支承軸承?；剞D(zhuǎn)支承vs.普通軸承：1. 回轉(zhuǎn)支承需要承受綜合負(fù)荷（軸向、徑向、傾覆力矩）；2. 運(yùn)

9、轉(zhuǎn)速度較低（通常50轉(zhuǎn)/分鐘以下）；3. 尺寸較大；4. 材料及熱處理工藝要求更高。風(fēng)電軸承技術(shù)難度風(fēng)電主軸軸承設(shè)計(jì)難度高，風(fēng)機(jī)裝在百米高空，經(jīng)受低溫、濕熱、風(fēng)沙、鹽霧等惡劣環(huán)境，壽命要求達(dá)到25-30年，對(duì)設(shè)備可靠性要求很高，葉輪主軸承受的載荷大，相較其他軸承長(zhǎng)度較廠，容易變形，需要足夠高的強(qiáng)度、硬度、抗沖擊性能，而且要控制好缺陷，防止過(guò)早疲勞。風(fēng)電軸承的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，但對(duì)于精度、壽命和可靠性、穩(wěn)定性的要求極高，其中主軸軸承的產(chǎn)品歷史表現(xiàn)在客戶開(kāi)拓中十分重要，風(fēng)電軸承準(zhǔn)入認(rèn)證非常嚴(yán)格，驗(yàn)證周期長(zhǎng)，后期一旦出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題損失巨大。國(guó)內(nèi)大兆瓦風(fēng)電軸承行業(yè)進(jìn)展國(guó)內(nèi)龍頭企業(yè)近期紛紛布局大兆瓦配套風(fēng)電軸

10、承技術(shù)與產(chǎn)能，根據(jù)公司性質(zhì)可以分為國(guó)有企業(yè)陣營(yíng)和民營(yíng)企業(yè)陣營(yíng)，前者技術(shù)積淀較為深厚，已實(shí)現(xiàn)最大7MW風(fēng)電主軸承的生產(chǎn)；后者介入大兆瓦風(fēng)電軸承相對(duì)較晚但憑借通暢的上市融資渠道有望展現(xiàn)后發(fā)優(yōu)勢(shì)。風(fēng)電主軸承與國(guó)產(chǎn)化情況風(fēng)電用軸承中主軸軸承尺寸最大，海上風(fēng)電配套主軸軸承直徑可達(dá)4米以上，套圈和滾動(dòng)體制造和加工難度顯著提高，需要同時(shí)承受巨大的軸向/徑向載荷和傾覆力矩，在25年的使用周期中基本無(wú)法更換維修，技術(shù)難度最高。全球風(fēng)電主軸承板塊中舍弗勒和斯凱孚共占50%以上市場(chǎng)份額，中國(guó)的洛軸和瓦軸各占4%的全球市場(chǎng)份額，且以3MW及以下產(chǎn)品為主。風(fēng)電軸承市場(chǎng)空間測(cè)算目前我國(guó)主軸軸承和偏航變槳軸承還有很大比例以

11、來(lái)外資企業(yè)生產(chǎn)供應(yīng)，假設(shè)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)全部由國(guó)產(chǎn)品牌供應(yīng)，風(fēng)機(jī)大型化后按照陸上風(fēng)機(jī)主軸軸承價(jià)值量占比3%，偏變軸承占比3%、海上風(fēng)機(jī)主軸軸承價(jià)值量占比4%，偏變軸承占比3%；2025年國(guó)內(nèi)風(fēng)電市場(chǎng)國(guó)產(chǎn)主軸軸承市場(chǎng)空間達(dá)到37億元，偏航變槳軸承50億元。目前我國(guó)以中國(guó)高速傳動(dòng)為代表的先進(jìn)齒輪箱企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)海外陸上風(fēng)機(jī)市場(chǎng)的高比例覆蓋，按照齒輪箱軸承占齒輪箱成本比例三分之一，齒輪箱占風(fēng)機(jī)成本20-25%估算，2025年國(guó)產(chǎn)齒輪箱軸承市場(chǎng)規(guī)模可達(dá)到165億元。四、滑動(dòng)軸承在風(fēng)電整機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用滑動(dòng)軸承分類按照是否需要持續(xù)補(bǔ)充潤(rùn)滑油滑動(dòng)軸承可以劃分為一般潤(rùn)滑軸承和自潤(rùn)滑軸承兩大類。自潤(rùn)滑軸承是指用自潤(rùn)滑材料

12、制作或在材料中預(yù)先加入潤(rùn)滑劑，在工作時(shí)可以不加或長(zhǎng)時(shí)期不必加潤(rùn)滑劑的滑動(dòng)軸承。自潤(rùn)滑軸承特別適合在重載、低速及惡劣工況（如極端溫度、真空、高空、腐蝕性等無(wú)法加油或難加油情況）下使用，目前被廣泛運(yùn)用于汽車、工程機(jī)械、港口機(jī)械、塑料機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械等行業(yè)。自潤(rùn)滑軸承基本結(jié)構(gòu)復(fù)層類自潤(rùn)滑軸承一般由基層和襯層組成，其中襯層材料起自潤(rùn)滑作用，基層起支撐作用，其它材料起連接過(guò)渡作用；基層包括金屬和非金屬兩大類，金屬主要為碳素鋼、銅合金、鋁合金、鑄鐵等，非金屬主要為塑料、橡膠、硬木等；襯層也包括金屬和非金屬兩大類，金屬主要為銅合金、鋁合金、鋅合金、巴氏合金等，非金屬主要為PTFE、PEEK、POM、PA、PI

13、、酚醛樹(shù)脂等。自潤(rùn)滑軸承核心工藝各類襯層材料在單獨(dú)使用時(shí)往往存在各種缺陷，以 PTFE 為例，其優(yōu)點(diǎn)是摩擦系數(shù)小，但其熱導(dǎo)性和耐磨性能差、承載能力低。為改善PTFE的特性并增強(qiáng)其穩(wěn)定性，在PTFE中添加其他材料如纖維、石墨、MoS2、銅粉等復(fù)合而成的新材料能從根本上彌補(bǔ)PTFE材料的缺陷，組成一種較為理想的減摩材料。各類軸承特性對(duì)比由于自潤(rùn)滑軸承無(wú)需供油裝置，工作過(guò)程中可以不用加油，因此可以節(jié)省大量的安裝和運(yùn)行成本，提高機(jī)械性能，提升使用壽命及可靠性。無(wú)油化處理無(wú)需廢油回收處理，還有利于環(huán)境保護(hù)。自潤(rùn)滑軸承對(duì)于磨軸的硬度要求較低，從而降低了相關(guān)零件的加工難度。自潤(rùn)滑復(fù)合軸承結(jié)構(gòu)中，表面可電鍍多

14、種金屬，可在腐蝕介質(zhì)中使用。此外，由于無(wú)油潤(rùn)滑不存在油脂揮發(fā)問(wèn)題，自潤(rùn)滑軸承可在高溫高壓環(huán)境下使用。自潤(rùn)滑軸承全球主要企業(yè)自潤(rùn)滑軸承“METALINE”1870 年在美國(guó)出現(xiàn)，二十世紀(jì)四十年代初期，鋼-燒結(jié)銅鎳合金-巴氏合金多層金屬減摩材料得到了發(fā)展，從而將材料強(qiáng)度和所要求的軸承性能開(kāi)始結(jié)合起來(lái)。二十世紀(jì)五十年代的后期，英國(guó)Glacier公司開(kāi)發(fā)了一種含有 PTFE 的鋼-燒結(jié)青銅軸承材料，商品被命名為DU，這種軸承材料得到廣泛的應(yīng)用。五十年代中期，德國(guó)開(kāi)發(fā)了一種由金屬與石墨組成的干摩擦軸承材料。二十世紀(jì)六十年代后期，美國(guó)成功研制了燒結(jié)鋁基軸承材料，隨后研制出了耐腐蝕性良好的燒結(jié)鐵基軸承材料?，F(xiàn)有海外自潤(rùn)滑軸承企業(yè)主要包括MIBA、RENK、GGB、日本大同金屬等。五、滑動(dòng)軸承在風(fēng)電齒輪箱中的應(yīng)用與市場(chǎng)空間齒輪箱典型結(jié)構(gòu)目前風(fēng)電齒輪箱傳動(dòng)結(jié)構(gòu)主要包括一級(jí)行星輪系加兩級(jí)平行軸結(jié)構(gòu)、兩級(jí)行星輪系加一級(jí)平行軸結(jié)構(gòu)，此外還包括RENK型復(fù)合行星齒輪、GE型復(fù)合行星齒輪、博世力士樂(lè)Redulus結(jié)構(gòu)等企業(yè)定制化齒輪箱結(jié)構(gòu)。齒輪箱結(jié)構(gòu)雖然形式多樣但基本都是由行星輪系和平行軸系構(gòu)成，行星輪系與平行軸相比的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量小、承載能力強(qiáng)、噪音小，但其缺點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、加工和裝配技術(shù)要求較高，實(shí)際應(yīng)