风电零部件系列专题（一）：风电轴承--风机大型化重塑新发展格局

风电零部件系列专题（一）：风电轴承--风机大型化重塑新发展格局 [Table_Industry] 机械设备行业专题 [Table_ReportDate] 2022年6月18日 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http://www.cindasc.com 2 证券研究报告 行业研究 [Table_ReportType] 行业周报 [Table_StockAndRank] 机械设备 投资评级 上次评级 [Table_Author] 刘卓 机械设备行业分析师 执业编号：S1500519090002 联系电话：010-83326753 邮 箱：liuzhuoa@cindasc.com 信达证券股份有限公司 CINDA SECURITIES CO.,LTD 北京市西城区闹市口大街9号院1号楼 邮编：100031 [Table_Title] 风电零部件系列专题（一）：风电轴承--风机大型化重塑新发展格局 [Table_ReportDate] 2022年6月18日 本期内容提要: [Table_Summar [Table_Summary]  本周专题：轴承的主机配套类型较多，风电轴承是其中一类，在下游应用领域中，汽车领域应用占比为40%，电工轴承占比15%，机床轴承占比10%，工程机械轴承占比7%，风电轴承是第五大类别，约占轴承总需求量的6%。风电工况恶劣，对轴承的可靠性要求较高，因此风电轴承相较其他应用领域具有更高的技术复杂度，是风电领域国产化难度较高的两大部件之一，另一个是控制系统。以双馈式风机为例，风电轴承主要分变桨、偏航轴承和传动系统轴承（主轴、齿轮箱及电机轴承）两大类，每台风力发电机内各类轴承配套数量为主轴轴承1-2个（小兆瓦用1个，大兆瓦用2个）、偏航轴承1个、变桨轴承3个、发电机轴承1套和齿轮箱轴承1套。风电轴承的关键技术主要体现在设计、材料、防腐和密封等方面，主轴轴承和齿轮箱轴承还需进行高精度加工，偏航、变桨轴承则需要解决好游隙设计和磨削加工滚道技术等。风电轴承由于规格较大，技术难度高于平均，且随着风机大型化演进，风电轴承的加工难度也将持续提升。目前国内部分厂家能够生产风电轴承，但主要集中在2MW及以下风电轴承，对于3MW及以上风电轴承，由于技术难度高，国内生产还处于起步阶段，进口依赖度较高，中大型轴承本土产量占比不足13%。随着大型化推进，国内风电轴承高端市场有望持续扩容，行业市场集中度有望提升，竞争格局有望转好。我国风电轴承生产基地大多位于传统轴承、齿轮等机械加工工业基地，生产基地主要集中在江苏、河南和辽宁等地。我国风电轴承厂商均可生产偏航变桨轴承，部分企业如瓦轴、洛轴、新强联等具备制造主轴轴承和齿轮箱轴承的能力。行业主要厂商包括瓦轴、洛轴、新强联、天马轴承、京冶轴承、大冶轴承等，主要占据小功率市场。风机大型化趋势明确，随风机功率增加，轴承规格提高，技术难度提升，除此以外，变桨控制技术也有望迎来革新。风机功率增加，直接带来叶片长度、扫风面积和垂直高度差的增加，进而导致风轮面内载荷不平衡，目前多数机组叶片桨距调节方式为统一变桨控制。随风电大型化推进，独立变桨技术有望逐步成为市场主流，独立变桨系统对轴承承载力的要求更高，独立变桨轴承的结构也将从单排、双排、球轴承向承载力更强的三排圆柱滚子轴承转变，单套价值量有所提升，驱动变桨轴承市场扩容。独立变桨已经在大风机上逐步应用，具有独立变桨轴承生产能力的厂商较少，包括新强联、成都天马、恒润股份等少数厂家，未来随着独立变桨的推广应用，提前布局独立变桨轴承的国内领先厂商最为受益。新强联2019年率先成功研制了三排圆柱滚子独立变桨轴承，实现批量生产，主要客户包括远景能源、明阳智能等；成都天马对独立变桨轴承的研发布局也较早，目前已经形成批量出货，主要客户包括GE、维斯塔斯等；恒润股份定增募投项目陆续投产，逐步具备批量供应独立变桨轴承的能力。  风险因素：疫情反复风险、政策变动风险等。 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http://www.cindasc.com 3 目 录 风电零部件系列专题（一）：风电轴承--风机大型化重塑新发展格局 ......................................... 4 风电领域的轴承应用占比为6%，包括偏变和传动系统轴承两大类 .................................... 4 风电轴承关键技术体现在设计、材料、防腐和密封等方面 .................................................. 5 全球轴承市场主要由八大企业占据，风电轴承更加依赖进口 .............................................. 6 风机大型化带动轴承技术迭代，独立变桨有望成为主流 .................................................... 11 表 目 录 表1：风电轴承分类介绍 .......................................................................................................................................... 5 表2：新强联三排滚子结构的直驱式风力发电机主轴轴承关键工艺和核心技术 .............................. 6 表3：国外主要轴承企业基本情况 ....................................................................................................................... 8 表4：国内主要风电轴承制造厂商业务基本情况 ........................................................................................ 10 表5：国内企业主轴轴承研发和市场推广进度 ............................................................................................ 11 表6：独立变桨轴承主要国产厂商基本情况 ................................................................................................. 13 图 目 录 图1：我国轴承下游应用领域需求占比 .............................................................................................................. 4 图2：轴承产业链 ........................................................................................................................................................ 4 图3：风电轴承分类 ................................................................................................................................................... 5 图4：风电轴承结构图示 .......................................................................................................................................... 5 图5：风电轴承工艺流程 .......................................................................................................................................... 6 图6：2020年全球轴承市场竞争格局 ................................................................................................................. 7 图7：2020年全球风电主轴轴承市场格局 ..................................................................................................... 11 图8：风电独立变桨系统示意图（以电动式独立变桨为例） ................................................................ 12 图9：新强联三排圆柱滚子独立变桨轴承示意图 ........................................................................................ 13 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http://www.cindasc.com 4 风电零部件系列专题（一）：风电轴承--风机大型化重塑新发展格局 风电领域的轴承应用占比为6%，包括偏变和传动系统轴承两大类 轴承是用途较为广泛的机械设备零部件，主要作用是支撑旋转轴或其它运动体，引导转动或移动运动并承受由轴或轴上零件传递而来的载荷。轴承根据工作时运转的轴与轴承座之间的摩擦性质，可分为滑动轴承和滚动轴承两类，其中滚动轴承是轴承工业的主要产品，通常所说的轴承，一般指滚动轴承。轴承的主机配套类型较多，风电轴承是其中一类，在下游应用领域中，汽车领域应用占比为40%，电工轴承占比15%，机床轴承占比10%，工程机械轴承占比7%，风电轴承是第五大类别，约占轴承总需求量的6%。 图1：我国轴承下游应用领域需求占比 资料来源：华经情报网，信达证券研发中心 轴承产业链的上游原材料主要是轴承钢以及少部分的非金属材料，大多数轴承厂商会选择采购部分零部件以生产轴承，零部件主要包括内圈外圈、滚动体、保持器和密封圈。全球轴承市场几乎被瑞典、德国、日本、美国四个国家的八家大型轴承企业垄断。瑞典斯凯孚、德国舍弗勒、日本恩斯克等八家轴承企业在国际轴承市场的市场占有率合计达到70%以上，而国内企业主要占据中低端市场。下游应用领域广泛，只要涉及旋转轴的机械结构就需要轴承来起到支撑和减小摩擦的作用，因此轴承广泛应用于几乎所有的工业领域，汽车、电工、机床为国内轴承的前三大应用领域，风电是第五大应用领域。 图2：轴承产业链 资料来源：信达证券研发中心 风电工况恶劣，对轴承的可靠性要求较高，因此风电轴承相较其他应用领域具有更高的技术复杂度，是风电领域国产化难度较高的两大部件之一，另一个是控制系统。以双馈40.19%14.70%10.33%6.89%6.31%6.31%3.79%3.23%8.25%汽车轴承电工轴承机床轴承工程机械轴承风电轴承冶金轴承机器人轴承农机轴承其他 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http://www.cindasc.com 5 式风机为例，风电轴承主要分变桨、偏航