2022 新材料行业报告-风机大型化驱动下风电轴承国产化有望加速.docx

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1、目录风电轴承：国产化率低、附加值高的核心零部件1风电设备核心零部件，技术复杂国产化率低1风机大型化趋势下，风电轴承行业国产化趋势有望加速6装机需求前景广阔，带动全球480亿市场空间9降本需求促进风机大型化进程，海风成长空间广阔9大兆瓦风机轴承价值增量显著，2025年全球行业空间超480亿11外资长期主导市场，国产替代进程有望加快14全球轴承行业长期由外资技术垄断，轴承为风机零件进口替代最后环节14偏变轴承基本实现国产替代，主轴轴承国产化程度较低15风险因素17投资建议17重点关注公司17新强联：主轴轴承进口替代龙头，有望受益于国产化加速红利17插图目录图1:风力发电机组主要轴承构件1图2：轴承

2、滚动体有钢球与滚子两类2图3：风电产业链图示5图4：主流风电主机厂成本拆分情况5图5：风电产业链零部件环节重点公司毛利率6图6：风电产业链各环节单价及毛利率6图7：大功率风机主轴轴承技术难度进一步提高7图8：独立变桨技术控制机组发电功率更为稳定7图9：独立变桨技术控制机组叶片形变程度较小7图10：独立变桨技术控制下机组风轮转速更为稳定8图11：独立变桨技术控制下机组主轴转矩更为稳定8图12：三一重能主轴轴承采购价格国内外厂商对比8图13：新强联2021年定增募投项目产品设计单价8图14：全国新增风电装机中不同单机容量风机占比9图15：2013-20年国内海上风电新增装机平均单台功率10图16：

3、国内海上风电新增装机功率结构10图17：“十四五”国内年均风电装机料将达约55GW10图18：预计“十四五”期间全球年均风电装机将达约106GW,海风占比逐年提高11图19：三一重能购买洛轴偏航变桨轴承产品单价11图20：三一重能购买新强联偏航变桨轴承产品单价11图21：新强联募投产品设计单价12图22：明阳智能大兆瓦机型轴承占机组成本比提升12图23：2016-2021中国轴承行业收入14图24：2018风电轴承占中国轴承市场比例为5.54%14图25：2020年八大轴承集团占总市场规模比例为70.7%15图26：全球轴承八大集团15图27：风电机组各零件国产化率（2019年）16图28：全

4、球风机主轴轴承市场国内企业市占率不足10%（2019年）16图29：2017-2021H1公司营业总收入18图30：2017-2021H1公司归母净利润18图31：2017-2021H1公司主营业务收入占比18图32：2017-2021H1公司主营业务毛利占比18图33：2017-2021H1新强联整体毛利率、净利率19图34：2017-2021H1新强联各类产品毛利率19表格目录表1:风机主要轴承结构及作用1表2：各类型风电主轴轴承2表3：各类型风电偏航变桨轴承4表4：运达股份3MW和4.5MW风机不同零部件参数对比6表5：2025年中国风电轴承行业空间可达225亿,2021-2025年CA

5、GR为15.1%12表6：2025年全球风电轴承行业空间可达480亿,2021-2025年CAGR为11.2%.13表7：国内外主要轴承厂商产品布局14表8：国企民企共同发力推进风电高端轴承国产化进程15表9：国家政策持续推动风电轴承国产化进程16表10：新强联掌握大兆瓦风机轴承核心技术19表11：新强联正在进行的重大研发项目19表12：新强联风电领域合作客户20表13：新强联IPO募投项目及定增项目20表14：新强联IPO募投及2021年定增募投项目产能规划明细20表15：新强联向不特定对象发行可转债项目21风电轴承：国产化率低、附加值高的核心零部件风电设备核心零部件，技术复杂国产化率低风机

6、轴承是风电设备的核心零部件，主要包括偏航、变桨以及主轴轴承。风电轴承是连接机组中偏航、变桨和传动等系统转向的重要部件，分别对应偏航轴承、变桨轴承和主轴轴承。通常风电机组有1套偏航轴承（连接机舱和塔筒）、3套变桨轴承（连接叶片和轮毂），主轴轴承（支撑主轴）的数量根据技术路线的不同一般为1-3套。此外，用于双馈式风电机组的轴承还包括齿轮箱和发电机中所用的高速轴承等。图1:风力发电机组主要轴承构件主轴轴承资料来源：新强联招股说明书表1:风机主要轴承结构及作用主轴轴运偏航轴承变桨轴承位置主传动链上，轮毂及齿轮箱之间风机机舱与塔筒连接处叶片与轮毂之间作用承受径向力，高效传递扭矩到增速器调整机舱朝向，保证

7、风机垂直迎风调整叶片受风用度，使得风轮转速恒定在额度转速，稳定发电机输出功率结构示意发电机主岫的系统由百资料来源：新强联招股说明书，中信证券研究部主轴轴承作用为承受径向力及提高风机传动效率，要求具有良好的调心性能、抗振性能和运转平稳性，制造技术难度高；偏航轴承位于风机机舱与塔筒连接处，作用为调整机舱朝向，保证风机垂直迎风；变桨轴承位于叶片与轮毂之间，用于调整叶片受风角度。轴承为风机维持安全且高效输出功率的重要组成零件。目前主轴轴承多用滚子轴承，偏航变桨轴承多用球式轴承。轴承按滚动体类型可分为滚子轴承与球式轴承。偏航轴承通常采用球式轴承：变桨轴承目前大部分采用球式轴承，部分采用独立变桨三排圆柱滚

8、子轴承，未来变桨轴承或将普遍采用滚子轴承。图2：轴承滚动体有钢球与滚子两类资料来源：力星股价公司公告风电轴承产品类型多样特异性强，定制化程度高由整体企业与轴承企业联合开发。风机主轴轴承类型主要包括球面滚子轴承、圆柱滚子轴承、调心滚子轴承，I园锥滚子轴承等；风机变桨偏航轴承类型主要包括接触球式转盘轴承、接触球式转盘轴承、I员【柱滚子轴承等。各类型风机轴承产品特性各异，分别适用于不同类型风电机组，因此具体轴承参数一般根据整机客户设计需求给出，整机企业和轴承企业联合开发。表2：各类型风电主轴轴承产品名特性国产化情况圆锥滚子轴承单列圆锥滚子轴承适用于承受径向载荷、单向轴向载荷及径向和轴向联合我荷。圆锥

9、滚子轴承轴向我荷能力取决于接触角Q新强联已实现大MW进口替代可承受径向重我、两个方.向的轴向我新强联已实现大双列圆锥滚子轴承荷且具有高度的刚性MW进口替代产品名特性国产化情况圆柱滚子轴承三排圆柱滚子轴承用于大MW风机在相同尺寸结构下承载能力最高新强联已实现大MW进口替代调心滚子轴承该轴承径向负载能力大，亦能承受重大荷重和冲击仇荷，具有自动调心功双列调心滚子轴承能，在某种程度上能承受两个方向得轴向负荷球面滚子轴承非对称双列球而滚子轴承该轴承的内部几何结构经过改进，并具有超精加工功能的表面，在典型的运行条件下可以更可靠地运行资料来源：新强联、洛轴、瓦轴、SKF公司官网，中信证券研究部适应轴向位移（

10、除了内圈和外圈都带单列圆柱滚子轴承法兰的轴承），它们提供高刚度、低摩擦和长使用寿命。表3：各类型风电偏航变桨轴承产品名特性国产化情况球式轴承单排四点接触球式轴承可以承受最高为轴向载荷的几分之一的径向载荷。四点接触球轴双排四点接触球承和双列轴承相比较，占用的轴式轴承向空间会显著的减少的结构紧凑、重量轻、钢球与圆弧滚道四点接触，能同时承受轴向力、径向力双排八点接触球式轴承国内厂商基本均已实现大MW进口替代有出色的旋转精度交叉滚子轴承内部结构采用滚子呈90。相互交叉圆柱滚子轴垂直交叉排列，滚子之间装有间承隔保持器或者隔离块，可以防止滚子的倾斜货滚子之间相互磨圆柱滚子轴承三排圆柱滚子独立变桨轴承在承受

11、同等载荷下，相对于双排四点接触球轴承，轴承外形小、重量轻、节约材料和降低材料费资料来源：新强联、洛轴、瓦轴、SKF公司官网，中信证券研究部风机轴承处于风机产业链中游，占风力发电机组成本约5%-10%。风电产业链可以划分为上游原材料供应商与零部件Th厂商、中游风电整机制造商、下游风电运营商，风机轴承处于风电产业链的中游，占风力发电机组原材料成本约5%-10%左右，为高价值量零件，仅次于叶片、齿轮箱与发电机。据电气风电招股说明书，2020年公司风机轴承采购总额为15.92亿元，占原材料总采购额7.25%o图3：风电产业链图示原材料零部件风电整机运营风电运营商电气风电（2020 ）齿三一重能（202

12、0）齿明阳智能（2018）轮箱岑电机频器主轴 轴承其他.仑箱与电机 莓频器主轴承.其他齿轮箱发电机 变频器 主轴其他主轴轴承变桨轴承钢材I铜锌I润滑油脂密封件等费料来源：中信证券研究部绘制风电轴承为高附加值环节,近年来整体毛利率约30%,其中主轴轴承毛利率高达40%。对比2019-2020年中国风电产业链各公司，轴承制造商毛利率处于行业较高水平。据三一重能招股说明书数据，在2020年风电主机成本中，轴承单W价值量为0.14元，仅次于叶片、齿轮箱与发电机；此外，轴承环节由于其技术含量较高，毛利率高达30%,仅次于变频器与主轴。根据2021年新强联披露的定增公告的数据，定增募投项目整体综合毛利率为

13、31%,其中主轴轴承和偏航变桨轴承的毛利率分别为40%/22%0与海外轴承企业对比，美国铁姆肯、瑞典斯凯孚在2020年度的毛利率分别为29%/23%o佟I4：主流风电主机厂成本拆分情况资料来源：电气风电招股说明书，三一重能招股说明书，明阳智能招股说明书，中信证券研究部注：电气风电为2020年数据，原始披露为主轴轴承与变桨轴承，数据统计为轴承；二一重能为2020年数据，原始披露为回转支承，数据统计为轴承：明阳智能为2018年数据，原始披露为轴承。图6：风电产业链各环节单价及毛利率图5：风电产业链零部件环节重点公司毛利率钢钢聪出dnnJntnnWK购廿毛利率价格（7G/W）资料来源:Wind,中信

14、证券研究部资料来源：三一重能招股说明书，中信证券研究部风机大型化趋势下，风电轴承行业国产化趋势有望加速平价上网倒逼风电产业链加快降本，风机大型化是降本最根本有效的路径。随着风电进入平价上网阶段，终端收益率回落和向上游压价压力加大，技术和成本竞争力重要性凸显，倒逼行业加快大兆瓦风机推广进度。风机大型化一方面可减少风机制造过程中单位功率原材料用量；据运达股份官网数据，陆上风机4.5MW机型在输出功率上较3.5MW提升50%,但在零部件上基本保持通用设计，极大降低了单功率零部件用量。另一方面可推动风电场配套建设和运维成本下降；根据罗兰贝格此前测算，6MW风机替代3MW风机可以使风机以外的Capex/Opex下降6%/14%,使得LCOE进一步下降17%。表4：运达股份3MW和4.5M