风电轴承-专家交流纪要

核心要点1，轴承的价格、成本及利润未来主轴价格会平稳下降（目前外资品牌年降10%，国产品牌才刚起步，预计不会下降），对于外资企业利润率有较大的负面影响，但对内资企业利润率来说影响有限，源于规模化可以抵销很大一部分价格下跌。大轴承由于尺寸和工序限制不能大规模自动化，外资的自动化程度比国内稍高，但也需要大量产业工人，整体看人工成本较高。2，轴承国产化现状及展望偏航和变桨基本实现国产化，国内外价差20%。主轴综合国产化率在10%，其中远景和明阳较高，可达到50%，国内外价差远超30%，预计五年后的主轴的国产化率能达到50%。齿轮箱国产化率还很低，国内外价差约30%。3，轴承滚子预计2022年滚子用量6000万粒。滚子的技术难度略高于套圈，如变桨滚子上的轮廓曲线不是一般工业中用到的对数曲线，只能通过反复仿真、实验测试绘制出来，国内鲜有企业掌握这种技术。目前德枫丹、罗特艾德等变桨轴承滚子基本采用国产的。国产滚子也开始出口到欧洲。4，主轴类型的选择4MW以下各种类型的轴承都有。5MW以上行业基本趋于一致，主流是选用2个单列圆锥轴承。单列优势是刚性好、成本低、使用范围广，劣势是安装麻烦。双列的优势是安装简单，缺点是尺寸大（10MW外径8m，仅罗特艾德一家有该尺寸的设备）、成本高。行业普遍认为单列在5MW以上优势更明显。5，轴承企业的头部效应未来头部几家轴承厂商的份额一定会提升至超过60%，头部轴承企业在国产化中能得到主机厂的技术扶持，这对轴承厂成长是非常重要的。而后面的小企业这样的机会少，发展困难。风电轴承行业是讲订单示范效应的，哪家轴承企业能大规模供前三位主机厂，则其拿到其他主机厂的订单就非常容易。风电轴承介绍风电轴承分为偏航轴承、变桨轴承、主轴轴承和变速箱轴承。偏航轴承控制风机方向的转动；变桨轴承控制风机叶片的转动；主轴轴承控制风机转动与能量传输环节；变速箱轴承涉及风电转动增速。滚动体是轴承的重要组成部件，滚动体有圆柱、圆锥和球三类，随着风电机组大型化，需要更高的轴承性能，圆柱、圆锥滚动体的用量大幅增加。风电发展趋势根据国家“3060”规划，近年风电行业十分火爆。2020年风电抢装潮后，2021年风电行业小幅下降，2022年稳定增长，预计未来3-5年稳增长，预计头部企业装机增长率超20%。提问环节：Q：球轴承、滚子轴承在风电机组上的使用情况如何？A：变桨轴承与偏航轴承在4MW以下的小型机组上普遍使用球轴承，随着风机大型化，4MW以上机组为了满足受力要求，更多使用滚子轴承。国际上维斯塔斯很早就开始是用滚子轴承代替球轴承，在变桨轴承上进行更新换代。主轴轴承性能要求高，在最开始就使用滚子轴承。前几年多为条形滚子轴承，近年来单列圆锥滚子轴承会逐步占据主导，也有少部分三排圆柱滚子轴承作为主轴轴承。变速箱轴承中滚子轴承（圆锥、圆柱）占据主导，球轴承用量极小。Q：预计2022年风电滚子的使用数量是多少？A：2022年全球装机量预计为86GW，对应1.6万台风电机组。一台风机使用3套变桨轴承，1套偏航轴承，2套主轴轴承（少部分使用1套主轴轴承），1台变速箱。偏航轴承主要使用球轴承，不做计算。1套变桨轴承使用约1300粒滚子，因此变桨轴承使用6420万粒滚子。但因国内变桨轴承并非全部使用滚子轴承，预计滚子轴承需求量约3000万粒。因为主轴与变速箱使用滚子较多，1.6万台风机预计使用将近3000万粒滚子。总计2022年1.6万台风机使用接近6000万粒滚子。Q：国内主轴轴承多为进口，且国内外价差较大，是否有进口替代可能？A：风机轴承的重点部位，如主轴轴承、变速箱轴承技术要求高，90%以上为进口轴承；变桨轴承的滚动体，近年基本实现国产化。 风电轴承的重要部位多为进口，因为对于轴承、滚子的要求高。① 尺寸大。风电行业滚子不同于工业滚子，工业轴承尺寸较小，工业轴承滚子的尺寸也较小，一般直径不超过30mm，而风电滚子的尺寸较大，直径最小也要超过40mm，较大的风电滚子直径超100mm。风电大滚子的生产工艺与工业轴承滚子完全被不同，大滚子不能够使用大规模自动线进行连续生产，需要增加特殊工序将其连接。② 对于轴承性能要求高。同时风机对于可靠性要求高，维修不便，要求轴承可靠性超20年。③ 滚子转速快受力大。轴承中，滚动体除了围绕轴承旋转外还会自身进行旋转，轴承中滚动体是转速最高的零件，转速是套圈转速的两倍以上。因此高转速使得滚动体受力最大。④ 风电行业对滚动体精度要求高，要求1级精度。滚子精度分为0级、1级、2级和3级，其中工业轴承多为3级精度，是普通轴承；1级精度轴承多用于机床；0级精度用于军工行业。⑤ 除了1级精度以外，风电滚子还有特殊要求，长度上要求0.01的精度，端跳要求4μm，这些指标高于1级精度。⑥ 由于需要高可靠性，除了精度外，还要求滚子表面轮廓、热处理工艺以及机加工一致性有较高要求。国外产品价格较高是因为国外生产成本更高，如轴承行业的国际知名品牌SKF等的总部都在欧洲，人工、原材料等成本更高、并且这两年受疫情影响，产量下降，用工成本也有所上升。Q：国内企业在滚动体行业上的进展如何？A：以五洲新春为代表的企业从大约3年前开始进入风电滚动体行业，五洲新春最开始配套德国德枫丹的青岛工厂，主供产品为变桨轴承滚动体，近年通过技术研发与学习，有很大技术突破。国内力星的进步也很大，其余企业在技术与规模上仍有差距。国内其他轴承厂如洛轴、瓦轴、天马等也有产能的布置，主要是配套自己生产的轴承，想要实现产品突破预计需要约2年时间。可以参考国际巨头SKF和德枫丹在中国建设工厂，从投资到形成大批量生产耗费了约3年半至4年的时间。Q：国内各企业主轴轴承国产化情况？A：国内行业从2013年开始尝试主轴轴承的研发生产，但进展缓慢，近三年才有较明显的突破。首先就是明阳智能和新强联进行深度合作，双方相互参股。然后由新强联向明阳智能供货主轴轴承，主要是双列圆锥轴承，目前每年上千套的供货量，是目前国内主轴国产化用量最大的合作。金风科技这两年有所突破，瓦轴洛轴的产品送样通过，还需要时间发展。远景能源于3年前开始与洛轴进行紧密合作，主要是球形滚轴的国产化，替代SKF的产品，但随着风机大型化，球型滚轴受限，需求量下降。未来行业的主流将是单列圆锥轴承，金风科技在行在单列圆锥轴承的生产与应用方面是行业内最领先的。Q：国内企业在单列圆锥轴承的工艺上是否有差距？A：新强联主要生产双列圆锥轴承，在单列圆锥轴承上新强联没有优势。而洛轴瓦轴与金风科技合作紧密，在单列圆锥轴承的设计与制造上得到了金风科技的指导，具备技术优势。Q：为何单列圆锥轴承是行业主流？双列圆锥轴承有何问题？A：双列圆锥轴承最早由SKF设计并进行推广到风电行业。双列圆锥轴承相比单列圆锥轴承，具有安装方便的优点，同时轴向尺寸较小（轴承较薄）；但是双列圆锥轴承的径向尺寸大，直径大，使得体积与成本更高。在5MW的机组上，应用一个双列圆锥轴承的成本高于应用两个单列圆锥轴承的成本。另一方面双列圆锥轴承在轴向上的刚性也不如使用两个单列圆锥，即长期可靠性角度看没有单列圆锥轴承可靠性高。Q：风电轴承国内外的价格差距情况？A：变桨轴承：国内轴承可完全替代国外轴承，国内产品在品质、性价比、交货期、服务和核心技术的掌握不落后于国外。目前国内的外资企业仅有德枫丹和罗特，在变桨轴承产品上两家企业生存困难。 2年前德枫丹产品订单饱满，价格昂贵，比国内产品价格高25%以上，罗特比国内产品价格高20%。但如今罗特处于半停产状态，德枫丹无法做到满负荷开工。主轴轴承：国外企业占据90%以上市场份额。主轴轴承国内外价格差距巨大，远超30%。6MW机组单列圆锥轴承为例，每台2个单列圆锥轴承的价差达10万元。变速箱轴承：国外企业占据90%以上市场份额。价格方面看品牌，头部SKF等企业产品与国内产品的价格差距超30%。Q：风机厂商对于轴承等产品有何质量要求？A：轴承在设计时，陆上机组的使用寿命是20年，海上机组使用寿命是25年。在具体执行层面，主机厂给风场业主首次提供的5年的三包服务，轴承厂与主机厂在此与主机厂同步；若有机组出现类似停机的质量问题，需要延保至10年，即由5年变为10年。部分业主较苛刻，可能要求主要部件如主轴轴承、变速箱终生质保。这些规定对主机厂的压力非常大，主机厂会把压力传递给轴承企业，轴承企业会将其传递给配件厂。Q：头部整机厂技术积累进程？A：2021年国内头部主机厂金风科技top1，远景能源top2，明阳top3，其后企业差距不大。金风比较重视技术、风格稳健，近年各家都在做10MW-13MW，金风并不急于开发10MW，数量不如其他厂商多，主要做基础性开发。整个行业有3个技术路线：① 直驱，没有变速箱；② 半直驱，有变速箱，发电机是永磁的；③ 双馈，有1个变速箱，发电机是铜线圈（类似工业电机）。从企业盈利的角度，双馈路线有一定盈利优势，制造成本较低。金风是直驱路线，2年以前是国际公认的质量最可靠的路线，特别是海上机组。前几年金风高速发展，其他企业差距明显。目前受制于成本，永磁材料价格大幅上涨10倍+，直驱路线已经没有任何优势。金风原来主要做4MW以下小机组，2022年金风处于转型阶段，从直驱向半直驱转型。双馈受技术路线制约，部分企业在考虑做半直驱。头部企业都在做一些技术积累，只要转型期新产品研发少犯错误，就能赢得市场。Q：按出货量来算，2021年主轴承的国产化率如何？A： 2021年主轴承国产化率较小。国产化上，有两个企业现在进展迅猛，一个是洛轴和远景，一个是新强联和明阳。这两个企业的主轴国产化率应该超过了50%。Q：5年后全行业能到怎样的水平？A：无论是主轴轴承还是齿轮箱轴承，5年以后国产轴承会占到一半以上，外资会变成少份额，因为这两年国内进步太大。Q：未来头部的主轴承厂商占比如何？A：头部的几家占比会非常大，在2/3左右。首先头部企业在国产化中，能得到主机厂的扶持，并不仅仅是合作，更主要的是技术上的。主机厂家现在对轴承越来越重视，都纷纷引进一些专业的人才，他们会用自己的专业技术指导国内头部的轴承企业，让他们快速地来满足主机厂家国产化的一个需求。这对他们的进步成长是非常重要的。而后面的小企业相对来说机会就少，发展就困难。Q：风电轴承的主机厂订单示范效应如何？A：风电行业是讲究头部效应的，哪家企业能给前三位的主机厂大规模配套，那么其他企业拿到其他主机厂的订单就非常容易。Q：国产主轴承的大型化的进展和风机主机的大型化的进展哪个更快一些？主机厂会等国产化的流程到位了之后再去推大机型吗？ A：现在风电行业是市场需要造大机型，只有这样千瓦造价才能降下来。在这个趋势下，主机厂就要把机型设计越来越大，就要求轴承企业配套，然后促使他们提高大型轴承制造技术。Q：会不会因为短期之内大型化进展太快，国产化率可能还会有一些停顿或者有一些小幅回落？A：在某一个短时间点可能存在，但是现在有一个大趋势，就是国内有的企业看出市场趋势了，他们就会（提前）投资。以洛轴、瓦轴为代表，洛轴现在约2.5亿的投资已到位了，今年下半年会形成一个批量产能；瓦轴是会有5亿投资，今年年底会投下去，形成产能要明年底。这些企业都意识到了投资到生产会有一个过程。Q：铁姆肯现在的产能及扩产的情况如何？现在外资有扩产比较明显的吗？A：铁姆肯在湘潭扩产，但扩的不大，主要对其机加工和热处理能力扩一些。它和SKF、FAG等头部没法比。主要集中在主轴轴承，它的变速箱轴承在无锡更大一些。铁姆肯总规模相对比较小，对整个行业影响也不大。外资扩的比较大的有舍弗勒，已经扩完的有舍弗勒，在南京的新投资超20亿，现在已经形成规模了。Q：我们行业历史上主轴轴承出现过哪些典型的事故？A：主轴轴承曾经出现过例如游隙设置错误、热处理错误等等的错误。首先国产化的体量不大。其次，外资出事基本都在4年以前，而近年主轴轴承头部效应明显，故障事故减少。同样，国内基于行业经验的积累，通过各种渠道了解了外资出事的原因，从而尽可能地避免此类错误。因为国内企业非常重视轴承，我们从业内来找一些专业人士来指导轴承企业，从而规避重点环节的风险，所以总的来说以后风险会