增速器齿轮箱技术发展、成本、护城河与产能分析

增速器齿轮箱用于双馈+半直驱，90%以上风机均需使用。

风电机组增速器齿轮箱是风力发电设备中的关键部件之一，采用齿轮传动的方式将风轮 的旋转动能传递给发电机，从而产生电能。增速器齿轮箱通常由多个齿轮组成，通过精 确的传动比例来提高风轮转速，并将其转化为适合发电机工作的转速。通常风轮的转速 很低，达不到发电机发电所要求的转速，必须通过增速器齿轮箱齿轮副的增速作用来实 现，故也将增速器齿轮箱称之为增速箱。增速器齿轮箱运作方式： 风轮旋转驱动主轴旋转； 主轴通过第一级齿轮传动将低速大扭矩的运动转化为高速小扭矩的运动； 高速轴通过第二级齿轮传动将高速小扭矩的运动转化为低速大扭矩的运动； 低速轴将此运动传递给发电机，发电机产生电能。

双馈需 3 级传动增速器齿轮箱，半直驱使用 2 级传动增速器齿轮箱，直驱无需风电主增 速器齿轮箱。当前主流的风电机组传动系统技术路线主要有三种：高速传动、中速传动 和直驱传动系统。其中，高速传动系统和中速传动系统结构需有增速器齿轮箱。高速传 动机组采用增速器齿轮箱将风轮转速升高，发电机定子直接与电网相连，绕线转子通过 变频器与电网相连的结构，具有尺寸较小、重量较轻、造价较低的特点。中速传动机组 采用一级或两级增速增速器齿轮箱，多极同步发电机全容量变流的结构，具有结构简单、 运行与维护成本低的特点。

目前传统齿轮转动+半直驱技术占比超 90%。2024 年，中速（半直驱）风电机组全球 市场份额从 2023 年的 25.0%上升至 2024 年的 29.1%，主要是金风科技技术从直驱转 向半直驱；金风科技 2024 年所安装的风电机组中，89%采用了半直驱技术。2024 年传 统齿轮转动+半直驱风机市场份额总计达 91.3%，与上一年持平。其中传统齿轮转动中， 双馈为主要技术，占比达 91.5%；故全球双馈+半直驱技术占比超 86%。

国内陆上风电采用双馈、海上风电采用半直驱动。较于直驱和半直驱风电机组，双馈技 术路线具有显著的成本优势，直驱和半直驱机组需要配备全功率变流器，而双馈机组仅 须配备全功率的 1/3。双馈电机不需要稀土永磁材料，较半直驱电机造价低 5-10 元/KW， 单台电机成本可降低数万元。因此陆上风机技术逐步朝双馈发展。但在海上，增速器齿 轮箱维护较为频繁；而半直驱相较双馈技术，转速更低、可靠性增强，某些特定工况， 半直驱技术可使得风机的故障发生率降低 30%，维修成本减少 40%。风机价格自 2020 年后持续下跌，主机技术迭代加速，直到 2024 年，行业风机机型确定。2024 年中国海 上机型新下线的机型全部采用中速永磁（半直驱、混合）技术路线，陆上机型全部采用 了双馈技术路线。我们预计短期内技术路线无明显变化发生。

风机大型化，增速器齿轮箱技术迭代须跟进大型化与轻量化。目前，陆上风电机组已发 展至 15MW，海上风电单机最大已达 26MW。据 CWEA 数据显示，截至 2024 年，陆上 风电机组平均单机容量为 5.89MW，同比+9.6%；海上风电机组平均单机容量更是达到 9.98MW，同比+3.9%。 大型化：随着风电机组单机容量的不断增加，风轮直径也相应增大，增速器齿轮箱 的承载能力和传动效率要求更高，为了满足这种需求，增速器齿轮箱制造商需要采 用更先进的齿轮传动技术和高强度材料，以提升增速器齿轮箱承载能力和传动效率。 轻量化：在风机大型化的背景下，增速器齿轮箱的重量和体积对运输、安装和维护 成本产生了显著影响，通过采用高强度、低密度的新材料，以及优化结构设计等措 施实现增速器齿轮箱的轻量化设计成为降低风电系统整体成本的关键措施之一。

陆上机组大型化即将见顶，单机容量已稳定在 10MW 区间。进入 2024 年，国内风机龙 头如金风科技、远景能源等在陆上风机迭代速度及大型化进程明显降速；主要是①受制 于再大规模的陆上风机本身也难以突破运输、工程条件、成本等硬约束；②以及再大型 化的风机带来的边际效用在递减；③近些年，大型化加速，但陆上风电机组出现部件失 效、倒塔等严重问题频率增加。我们认为海上风电仍未达到平价，因此大型化仍将继续。

增速器齿轮箱在风机中成本占比约 20%左右。风电机组所需的主要部件包括叶片、增 速器齿轮箱、发电机、变桨轴承、主轴、轮毂、变流器和变桨控制系统等。部件的采购 价格主要受产品型号、供需关系和工艺技术等影响。主机零部件中，叶片成本占比最高 约达 34%、其次增速器齿轮箱约 19%。

风电增速器齿轮箱毛利率处于风电行业偏高水平。风电增速器齿轮箱作为风电整机最为 关键的核心部件之一，其质量和可靠性对风电机组的稳定运行至关重要，技术门槛及产 品附加值较高，对比风电整机产业链其他核心部件包括塔筒、叶片和轴承等，其中增速 器齿轮箱产品毛利率介于 20-25%区间，处于产业链中较高水平。

增速器齿轮箱原材料主要由铸件、锻件和轴承为主。从增速器齿轮箱结构看，内部主要 包括以铸件形态为主的行星架、齿轮箱体、扭力臂、法兰；以锻件形态为主的轴承、行 星齿轮、太阳轮、齿圈等，以及润滑冷却系统、加热冷却系统与其他附件。增速器齿轮 箱主要零部件为铸件、锻件和轴承，成本占比约 70%左右，各零部件原材料主要包括钢 材、铝材、铜材等。

轴承仍有国产替代空间。轴承占材料成本的比例为 30%-40%。2022 年之前，风电增速 器齿轮箱轴承主要使用外国品牌，价格居高不下，2022 年开始，风电整机厂家、风电增 速器齿轮箱厂家开始陆续与国产轴承厂家进行国产化轴承替代开发。2024 年，随着国产 轴承替代的加速，轴承价格下降接近 50%，带动材料成本大幅下降。以德力佳的数据举 例，2024 年国产化轴承占比达 26%，比例较低，未来国产化轴承替代将继续推进。

增速器齿轮箱风成本加成”定价模式。风电增速器齿轮箱行业主要以材料成本加成，同 时结合市场竞争情况进行定价，一般使用国产轴承的增速器齿轮箱价格也会相应变低。 增速器齿轮箱市场集中，国产占比高，头部定价更高。从全球范围来看，风电增速器齿 轮箱行业头部化现象明显，市场集中度较高，据 QY Research 数据显示，2022-2024 年 全球风电出货 CR3 约 60-65%。风电增速器齿轮箱行业市场集中度高，头部企业凭借其 领先的技术实力、可靠的产品质量以及稳定的交付能力，在市场竞争中占据优势，一般 头部企业的产品定价通常高于非头部企业。

增速器齿轮箱属高精度制造，技术难度较大。风电增速器齿轮箱是风电机组中技术含量 最高的部件之一，有着复杂的机械结构、高精度制造和较高性能转化要求以及较高的成 本和技术门槛。增速器齿轮箱通常采用多级传动系统，包括行星齿轮、平行轴齿轮等多 种齿轮类型。每个齿轮都需要高精度制造，以确保其在高负载和高速运转条件下的性能。 这涉及精密加工及检测、热处理和装配测试等先进的制造及测量技术。且增速器齿轮箱 寿命通常要求达到 20-25 年，这对增速器齿轮箱的强度及疲劳寿命提出了极高的要求。 风电增速器齿轮箱属于重资产型，需要较大资金支撑。风电增速器齿轮箱行业属于资本 密集型行业，从前端的设计开发到中端的生产组装再到后端的测试维护均需投入大量的 资金以匹配研发、生产及运营的需要。研发方面，由于该行业技术壁垒较高且技术迭代 较快，大额研发支出为企业保持市场竞争力所必须；生产方面，该行业企业需要建设大 面积的生产加工厂房，并配置单价较高的专用高端设备，包括高效滚齿机、精密磨齿机、 加工中心、各式热处理装备、精密测量设备、大型负载试验台等，固定资产支出较大； 运营维修方面，增速器齿轮箱若出现故障，需要吊装维修，成本高，客户一般都需要企 业需要有维修资本保障。 主机厂向头部集中、向中国整机厂集中，头部客户突破至关重要。2021-2022 年，全球 市场、中国市场风电整机均向头部集中，2021-2022年全球风电整机CR10分别达84.1%、 86.9%，同比+2.1pcts、2.9pcts；中国风电整机CR10分别达95.1%、98.6%，同比+3.6pcts、 3.5pcts。其中中国风电整机制造商表现优异，金风科技连续三年位居全球风电整机商榜 首。远景能源在 2023 年超越 Vestas 成为全球第二，2024 年继续蝉联亚军宝座。运达股 份 2024 年装机量首次杀入全球前三，明阳智能由 2023 年的第五名升至第四名，欧洲老 牌风电龙头企业 Vestas 已被挤至第五。

风电零部件客户认证壁垒高，新进入者认证周期长达 1-2 年。增速器齿轮箱作为风电整 机最为关键的核心部件，需要满足高可靠性和高质量要求“（若出现故障，需要吊装维修， 成本高）。因此，风电整机厂商建立了严格的供应商准入制度，供应商需经过较长的产品 验证周期，通过一系列质量测试和性能验证后，才能进入客户的合格供应商名录并取得 批量供货资格。整机厂商供应商验证周期长达 1-2 年，且产品需通过严格认证才能入市， 且当前主机厂商均拥有稳定的增速器齿轮箱供应商，因此新企业难快速突破。

全球增速器齿轮箱 80%产能在中国，增速器齿轮箱海外市场开拓较为重要。“《全球海上风电产业链发展报告》数据显示：我国风电增速器齿轮箱产能占全球市场的 80%，属于 风电产业链占比较高环节。而 BNEF 表示 2024 年全球风电新增装机容量为 121.6GW， 《2024 年中国风电吊装容量统计简报》表示中国新增风电吊装数据新增 87GW。中国风 电新增装机需求占全球的比例约为 70%，因此增速器齿轮箱海外市场开拓较为重要。

海外增速器齿轮箱产能或将紧缺，中国企业加速出海。中国可再生能源学会风能专业委 员会秘书长秦海岩表示，目前，除中国外，其他地区产能不足以支撑未来装机需求，2025 年后美国、2028 年后欧洲、2029 年后拉丁美洲以及 2030 年除中国外的其他亚太地区， 均可能会出现风电机组供不应求的情况。