2022年风电轴承行业发展现状分析 风电装机预计将迎来爆发

一、招标价格持续下降，风电装机预计将迎来爆发

全球风电行业快速发展，海上风电发展如火如荼。根据GWEC（全球风能协会，下 同），2020年全球风电新增装机量为93GW，相比2001年的6.5GW增长超13倍，2001- 2020年CAGR为15.03%；其中海上风电新增装机持续加速，在新增装机中占比持续 上升，2020年全球海上风电新增装机6.1GW，占当期总新增装机的6.56%，相比于 2001年新增装机0.1GW增长了60倍，2001-2020海上风电新增装机CAGR为24.16%， 高于同时期陆上新增风电装机年均复合增长率（14.72%）。

我国已成为全球最大的风电市场。2020年我国风电新增装机量为71.67GW，相较于 2011年的17.63GW增长了3倍多；2020年我国风电累计装机量为281GW，相较于 2011年的63.26GW增长了近3.5倍。2020年，我国陆上风电新增装机量占全球总量 的56%，累计装机量占全球总计的39%，均位居全球第一。2020年我国海上风电新 增装机量为3.06GW，累计装机量为9GW，2011-2020新增装机量CAGR为44.70%， 高于全球增长水平23.69%。2021年由于风电抢装，海上风电装机有望接近10GW。

风机招标价格持续下降。根据金风科技的业绩演示材料，以4S机型为例，国内风机 招标价格从16年年初的约4500元/kW降至21年9月的2326元/kW，下降幅度约48%； 根据风电之音公众号，在9月广核云南曲靖市文兴480MW风电场风机项目招标中， 上海电气风电历史性的报出了行业最低价——1880元/kW，宣告风机价格正式跌破 2000元/kW。

风力发电性价比不断上升，促进招标量持续超预期。在风机招标价格下降、风力发 电性价比不断上升的大背景下，国内招标量不断上升，2021年前三季度国内招标量 达到41.8GW，同比增长141.62%，我们预计全年招标量有望超过60GW，预示着来 年为风电装机大年。

海上风电招标如火如荼，海风平价逐渐清晰。根据风电头条公众号，在10月19日， 华润电力苍南1#海上风电项目风机（含塔架）招标项目中，中国海装以4061元/kW 的价格中标，较20年同期报价降幅超40%；在11月8日，中广核象山涂茨海上风电场 风力发电机组设备采购中标候选人公示，中国海装再次以3830元/kW的价格中标， 给出了海上风电项目的历史最低价。尤其是三峡的阳江青洲五100万千瓦、青洲六 100万千瓦、青洲七100万千瓦海上风电项目预计将实现平价，海上风电项目经验丰 富的三峡给出了平价的清晰路径，说明海上风电的平价已在眼前。

二、风电轴承：技术壁垒高，要求多样，配套研发能力尤为重要

轴承在风机中应用广泛，不同机型对轴承的需求有所不同。双馈式风机与半直驱式 风机中运用的轴承主要有主轴轴承、偏航轴承、变桨轴承、齿轮箱轴承与发电机轴 承，一般地，一台双馈式或半直驱风电机组需要主轴轴承1~3套，偏航轴承1套，变 桨轴承3套。而直驱式风机由于没有齿轮箱结构，因此不需要齿轮箱轴承，同样需要 主轴轴承1~3套，偏航轴承1套，变桨轴承3套。

图：双馈式风电机组中的轴承结构

由于工作环境与受力情况不同，风机不同位置通常使用不同结构的轴承。一般地， 主轴轴承要承担叶轮传导的强大的径向和轴向作用力，负荷较重，因此要求主轴轴 承具有较强的硬度。在实际中，球状滚子轴承通常用在3点式传动链的主轴轴承，而 圆柱滚子轴承和圆锥滚子轴承通常用在模块式传动链中。

在兆瓦级风电机组中，齿轮箱多采用多级行星轮与平行轮结合的方式，深沟球轴承、 球状滚子轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承以及四点接触球轴承都可以根据需要 安装在齿轮箱的不同位置。变桨主要用来改变叶片的方向，偏航则用来改变机舱的方向，实际中应用较多的偏 航变桨轴承主要有深沟球轴承、球状滚子轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承等。

主轴轴承高度定制化，不同整机厂不同机型选择各异。在选择风电主轴承的布置方 案时，需要根据各种轴承类型和布局的优缺点，综合考虑整机传动系设计的要求、 轴系重量和成本、轮毂定位方式、轴承可靠性、润滑、密封、装配工艺等复杂因 素。根据《风电机组主轴承选型与设计分析》（俞黎萍等），以支承点个数分类， 主流轴承布置可分为三点支承、两点支承、单轴承三类，其中三点支承方式主要用 在双馈机组中，通常在轮毂端使用调心滚子轴承；而两点支承方式通常采用双列圆 锥滚子轴承+圆柱滚子轴承的布置或两个单列圆锥滚子轴承分开布置的方式；单轴 承布置则采用双列圆锥滚子轴承。

风机大型化化下独立变桨主流趋势渐显。风机大型化是风电降本的重要推力，当叶 片变长后，风湍流、风剪切、塔影效应、偏航偏差等因素会对大型风电机组的叶轮 产生不均衡载荷，且风轮直径越大,整个风轮面受力的不均衡度就越强，叶轮上不 均衡载荷也就越明显，叶轮上的不均衡载荷会给变桨轴承、轮毂、主轴、偏航轴 承、塔架等风电机组关键部件造成很大疲劳载荷。

因此需要根据叶片具体情况对每个叶片进行独立变桨控制从而减小叶轮上的不均衡 载荷，让各个部件的寿命更长，从而取得更多的发电量，同时可以优化风电机组的 载荷分布，降低机头重量，通过减重降本。但是采用独立变桨控制技术增加了变桨 执行机构的动作幅度，会加快变桨轴承的磨损，从而对轴承性能提出更高要求。 目前，金风科技、明阳智能、三一重能等主机厂陆续采用独立变桨技术，未来随着 大型化的推进，独立变桨有望成为主流变桨控制技术。

三、风电轴承：高价值量的“通胀”环节，国产替代进行时

轴承在风机成本中占比较高。根据三一重能招股说明书，公司2020年回转支承成本 为3.09亿元，占原材料总成本的5.62%，仅次于叶片及主材的28.44%、齿轮箱的22.64% 和发电机的6.00%。对于整机企业而言，风机降本需要各环节的协同配合，轴承成本 占比较高，是整机企业在降本中值得关注的重要零部件。

相比风机其他零部件，轴承环节毛利率较高。2020年风机叶片、轴承、主轴、风塔、 发电机、制动器环节的毛利率分别为20.75%、35.27%、35.99%、22.46%、15.66%、 40.21%，轴承毛利率较高，在风机零部件中仅次于主轴和制动器。

轴承尤其是主轴轴承是风机国产化的最后一环。经过多年的发展，我国风电机组主 要零部件大部分已经实现了国产替代，零部件的国产化也不断推动了风电成本的下 降。根据伍德麦肯兹官网的数据，2019年我国机舱、发电机、塔筒的国产化程度已 经非常高，均达到80%以上的水平，叶片、齿轮箱、转换器等零部件国产化率也已经 达到了70%以上。轴承作为传动系统的主要组成部分，是我国风机完全国产化的最 后一块拼图，2019年我国主轴轴承、偏航变桨轴承的国产化率分别只有33%和50%， 侧面体现风电轴承的较高技术壁垒。

国内轴承企业高端市场全球竞争力仍较弱，国产替代任重道远。轴承国产化率在风 机部件中国产化率最低，根据伍德麦肯兹，2019年我国风机主轴承和偏航变桨轴承 国产化率分别为33%和50%，而叶片、塔筒、齿轮箱等其他零部件国产化率皆已超 过70%，轴承是我国风机完全国产化的最后一环，国产替代仍有较大空间。从全球 范围看，轴承行业经过多年产业竞争后，高端市场被瑞典SKF、德国Schaeffler、日 本NSK、日本JTEKT、日本NTN、日本NMB、日本NACHI、美国TIMKEN这四个国家八家大型跨国轴承企业所垄断。根据电气风电招股说明书，2019年舍弗勒、SKF、 NTN的全球市占率分别为28.9%/23.9%/11.9%，三家加总达到64.7%，而我国本土企 业洛轴、瓦轴的市占率只有各4%。

图：2019年全球风电轴承厂商市占率

主轴轴承为风机大型化过程中较为稀缺的“通胀”环节。以三一重能为例，根据三 一重能的回复函，2021年上半年，2.0MW机型的主轴轴承均价约8.69万元/个， 3.0MW机型主轴轴承约为15.13万元/个，4.0MW机型主轴轴承约为22.58万元/个， 5.0MW机型主轴轴承约为27.88万元/个，单MW价值量由2.0MW的4.35万元/MW上 升到5.0MW的5.58万元/MW，上升约28%，主轴轴承为风机大型化较为少有的“通 胀”环节。

主轴轴承技术难度高，有更高的价值与毛利率。主轴轴承设计难度高，工作环境恶 劣，寿命要求达到25-30年，对设备可靠性要求很高。此外，风轮主轴载荷大，相 比其他轴承的长度也更长，需要主轴轴承有足够的硬度、强度、抗冲击性能，同时 要有较少的缺陷，防止过早疲劳。由于生产工艺的复杂，主轴轴承产品附加值也更 高。根据新强联非公开发行股票募集说明书，从2020年实际销售情况来看以及募投 项目的规划来看，主轴轴承价格都比偏航变桨轴承高的多：2020年公司3-4MW的 偏航变桨轴承单价为12.62万元（一套约50万元），而同等功率机型的主轴轴承单 价为52.63万元，比偏航变桨轴承高出3倍多；此外，主轴轴承毛利率也显著高于偏 航变桨轴承，2020年新强联主轴轴承的毛利率为48.83%，比偏航变桨轴承毛利率 22.32%高26.51pct。

偏航变桨轴承产品标准化程度高，基本实现国产化。从主要轴承厂商产品布局来看， 我国已有多家厂商可以生产偏航变桨轴承。根据新强联年报，公司已经具有3-6MW 偏航变桨轴承的批量化生产能力，偏航变桨轴承在公司风电产品收入中占据主要地 位，2017-2019年公司偏航变桨轴承收入分别为1.68/1.33/1.36/2.58亿元，分别占风 电产品收入的88.44%、77.07%、81.10%、76.42%；瓦轴是我国偏航变桨轴承另一 主要供应商，2019年在国内生产出第一套为欧洲世界知名风电制造商陆上主流机型 配套的4.5MW变桨轴承，目前公司已经先后开发出1.5MW、2.0MW、3.0MW、5.0MW、 6.0MW、7.0MW等系列风机配套轴承；此外，洛轴、天马、大冶轴等也具有偏航变 桨轴承的生产能力，特别是3MW以下的风电偏航变桨轴承国产率已经相当高。

风电轴承市场规模较大，空间可观。大型化趋势会对零部件单价变化造成复杂的影 响，我国偏航变桨轴承国产化程度已较高，单位MW成本预计将有所下降；而主轴 轴承由于国产化程度较低，并结合前文三一重能的讨论，预计未来将保持基本稳 定。根据CWEA，2020年我国风电新增装机为54.43GW，假设风电主轴轴承单价 为0.25元/W，偏航变桨轴承单价为0.17元/W，则2020年我国风电主轴轴承市场为 136.08亿元，偏航变桨轴承市场为81.65亿元；假设23年风电主轴轴承单价仍保持 0.25元/W，偏航变桨轴承单价下降至0.14元/W，全国新增装机为65GW，则风电主 轴轴承市场将达到162.5亿元，偏航变桨轴承市场将达到91亿元。

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