风电轴承：风机部件国产最后一环，轴承企业百花齐放-信达证券.pdf

有 风机部件国产最后一环，轴承企业百花齐放 [Table_CoverStock] 风电轴承行业 深度报告 [Table_ReportDate] 2022年 08月 08日 武浩 电新 行业首席分析师 S1500520090001 010-83326711 wuhaocindasc.com [Table_CoverReportList] 相关研究 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] 行业深度报告 [Table_StockAndRank] 电力设备 投资评级 看好 上次评级 武浩 电新行业首席分析师 执业编号 S1500520090001 联系电话 010-83326711 邮 箱 wuhaocindasc.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] 风机部件国产最后一环，轴承企业百花齐放 [Table_ReportDate] 2022 年 08 月 08 日 本期内容提要 [Table_Summary 风电轴承是风机运动部分的枢纽，技术路线多样。 每台风电机组包括 4 套 偏航变桨轴承、 1 套主轴承、 20 套齿轮箱轴承、 2 套发电机轴承。 1）主轴 承 目前常见的主轴承分为三种调心滚子轴承（ SRB）、圆锥滚子轴承 （ TRB）、三排圆柱滚子轴承（ CRB）。调心滚子轴承多用于双馈、 5MW 以 下机型， 大功率双馈、 直驱和半直驱机型多采用圆锥滚子轴承和三排圆柱滚 子轴承 。 2）偏航轴承、变桨轴承起到调整迎风角度的作用。独立变桨系统 通过分别动态调节三个叶片的变桨角度，使每个叶片能够获取不同的目标位 置，降低动平衡载荷 ，独立变桨轴承有望成为趋势。 3）齿轮箱轴承主要有 调心滚子轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承和交叉滚子轴承；发电机轴承 常选用深沟球轴承和圆柱滚子轴承组配方式。  “十四五”风电行业高速发展，风机技术进步明显。 历史 风电装机受国家 电价补贴和弃风率影响，当前陆风、海风国家电补已退坡，消纳问题得以缓 解，机组大型化 加速风机降本， “十四五”期间风电行业有望迎来高速增长。 风机行业发生两大变化 1）风机分为双馈、半直驱、直驱三种类型，近年 因双馈机型的成本优势，双馈机型占据陆风装机较大份额， 2020 年占比达 60.9；半直驱、直驱机型因其故障低的优势，多为海上风电装机的选择方 案。 2）机组大型化趋势明显。 20112021 年，陆上、海上单机功率实现翻 倍增长，陆上新增风机平均容量从 1.5MW 增加至 3.1MW，海上新增风机平 均容量从 2.7MW 增加至 5.6MW。 大机型轴承技术难度加大，主轴承国产化进程中。 1） 考虑机组大型化带 来的轴承价值量提升， 以及不同技术路线下主轴承的技术路线不同，我们测 算得到 20222025 年我国偏航变桨轴承市场规模从 81.35 亿元增长至 116.89 亿元，年均复合增速 12.84；我国主轴轴承市场规模从 58.85 亿元 增长至 102.15 亿元，年均复合增速 20.18。 2） 轴承行业壁垒包括技术与 生产经验壁垒、客户认证壁垒、产业链壁垒、资金及规模壁垒。 目前由于回 转支承套圈的中频淬火技术存在软带区域，限制了回转支承的应用领域，降 低了回转支承的使用寿命 。部分轴承企业 引进了意大利先进的中频淬火设 备，设计高速、高靠性的无软带回转支承 。 3） 2020 年，偏航、变桨、主轴 承的国产化率分别为 63.3、 86.6、 33.0，以新强联、洛轴、瓦轴等为 代表的国内 企业处于大兆瓦主轴承的研发、样机试用阶段，我们判断主轴承 将逐步实现国产化。 滚子为轴承的核心元件，有望打破海外垄断局面。 滚动体是滚动轴承中的 核心元件，起到滚动摩擦的作用。按照滚动体的形状分类，滚动体主要分为 球和滚子。 滚子产品占整个风电轴承价值量的 1015； 我们 测算得到 20222025 年风电轴承滚动体市场规模从 17.49 亿元增长至 29.39 亿元， 年均复合增速 18.89。 以日本椿中岛、美国 NN（被椿中岛收购） 为主的外 资品牌掌握全球最先进的生产技术，国内企业中，以力星股份、五洲新春为 代表的企业能够满足 I 级精度的要求， 处于快速扩产期，有望打破海外垄断 的局面。 相关企业新强联、恒润股份、五洲新春、力星股份。 风险因素 风电装机不及预期；国产化进程不及预期；产能扩建不及预期； 原材料价格波动不及预期。 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 3 目 录 与市场不同之处 6 一、“十四五”风电行业高速发展，风机技术进步明显 7 1.1碳中和目标明确，风电行业迎来快速发展 7 1.2风机主流路线分为双馈、半直驱、直驱机型 8 1.3国内主机厂技术路线不尽相同 12 1.4机组大型化趋势加速 15 二、风电轴承是运动部分枢纽，技术路线多样 16 2.1风电轴承为运动枢纽，包括传动系统轴承及偏航变桨轴承 16 2.2调心滚子、圆锥滚子、圆柱滚子为主轴承主要形式 17 2.3独立变桨轴承有望成为主流趋势 19 2.4风电齿轮箱轴承和发电机轴承可靠性要求高 20 三、风电轴承百亿级市场规模，主轴承国产化进程中 20 3.1风电轴承拥有百亿级市场规模 20 3.2风电轴承壁垒高，国内头部企业率先采用无软带淬火技术 23 3.3我国风电轴承发展历程长，主轴承仍有较大国产化空间 24 3.4我国风电轴承集中度高，部分企业正处于产品研发及产能扩产期 26 四、风电滚子为滚动轴承核心元件，有望打破海外垄断局面 29 4.1滚动体为滚动轴承核心元件，具备较强的壁垒 29 4.2风电滚子规模伴随轴承增长，有望打破海外垄断局面 32 五、相关企业不断夯实技术实力，国内企业百花齐放 34 5.1新强联 . 34 5.2恒润股份 . 39 5.3五洲新春 . 43 5.4力星股份 . 46 六、风险因素 . 48 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 4 录 图表 1 20092021年我国陆上风电新增装机量 7 图表 2 20092021年我国海上风电新增装机量 7 图表 3 2018年至今各类风机机型投标价格（元 /kW） 8 图表 4 20172021 年各季度风电机组公开招标量（ GW） . 8 图表 5 20172021 年陆风海风机组招标量（ GW） 8 图表 6双馈异步风力发电系统示意图 9 图表 7永磁直驱风力发电系统示意图 9 图表 8永磁半直驱风力发电系统示意图 10 图表 9三类风电机组技术路线对比 . 10 图表 10不同技术路线 3MW风机传动系统成本对比（千欧元） . 11 图表 11典型 2MW双馈机组与永磁直驱机组发电机、变流器、齿轮箱成本对比（万元） 11 图表 12不同技术路线发电机活性材料 齿轮箱重量测算 . 11 图表 13风机材料使用趋势 11 图表 14不同风机总成本、年发电量和度电成本标幺值比较 12 图表 15全功率范围内双馈与直驱机型效率对比 12 图表 16国内外各主机厂技术路线选择 12 图表 17国内主机厂各平台机型展示 . 13 图表 18 20192021年风电主机厂前十名 . 14 图表 19 2021年陆上风电整机商新增装机排名（万千瓦， ） . 14 图表 20 2021年海上风电整机商新增装机排名（万千瓦， ） . 14 图表 21 20102020年陆上风电机组不同技术路线新增装机占比（ ） . 15 图表 22 20112021年我国陆上、海上新增风电单机容量（ MW） . 15 图表 23 20202021年我国风电新增装机机型分布（ ） . 15 图表 24风电机组轴承类型示意图 . 17 图表 25风电 机组主轴承类型介绍 . 18 图表 26风电 机组主轴承类型介绍 . 18 图表 27双馈机型 风机使用轴承示意图 19 图表 28直驱机型风机使用轴承示意图 19 图表 29偏航轴承结构 . 19 图表 30变桨轴承结构 . 19 图表 31作用在 风机上的主要力 . 20 图表 32独立变桨 控制（ IPC）结构 . 20 图表 33三一重能风机原材料成本构成（ ） . 21 图表 34 电气风电风机原材料成本构成（ ） 21 图表 35三一重能 回转支承采购价格 . 21 图表 36三一重能 主轴承采购价格 . 21 图表 37新强联募投项目营业收入测算 22 图表 38我国 偏航变桨轴承市场规模测算 22 图表 39我国 主轴轴承市场规模测算 . 22 图表 40回转支承生产壁垒 23 图表 41回转支承工艺流程 24 图表 42锻件工艺流程图 . 24 图表 43轴承滚道无软带淬火示意图 . 24 图表 44公共卫生事件对于全球风电产业链影响 25 图表 45风电主轴承（陆上）国产化率 26 图表 46中国轴承产业分布图 26 图表 47我国轴承产业集群及优势产品 26 图表 48风电轴承制造商情况 27 图表 49国产风电轴承制造商轴承进展 28 图表 50 20172021年主要轴承企业营业收入（亿元） 29 图表 51 20172021年主要轴承企业归母净利润（亿元） 29 图表 52 20172021年主要轴承企业固定资产（亿元） 29 图表 53 20172021年主要轴承企业在建工程（亿元） 29 图表 54深沟球轴承示意图 30 图表 55轴承滚动体的分类 30 图表 56球轴承与滚子轴承对比 . 30 图表 57钢球滚动体的加工工艺 . 31 图表 58滚子与钢球加工面对比 . 31 图表 59钢球技术标准分类 31 图表 60我国 风电轴承滚动体市场规模测算 . 32 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 5 图表 61钢球行业市场格局 33 图表 62日本椿中岛公司产品系列 . 33 图表 63日本椿中岛公司的全球生产网络 33 图表 64 20192021年日本椿中岛营业总收入及同比增速 34 图表 65 20192021年日本椿中岛净利润及同比增速 . 34 图表 66新强联产品示意图 34 图表 67新强联股权结构（截至 2022/05/24） 35 图表 68 20172022Q1 新强联营业收入及同比增速 36 图表 69 20182021年新强联收入业务构成（亿元） . 36 图表 70 20172022Q1 新强联归母净利润及同比增速 36 图表 71 20182022Q1 公司主营业务毛利率（ ） 36 图表 72 20172019年新强联风电轴承收入构成（亿元） 37 图表 73 20202021年新强联独立变桨轴承客户情况 . 37 图表 74公司 核心风电客户行业地位及合作情况 37 图表 75 20202021年风电核心客户销售额及同比增速 37 图表 76新强联历次募资扩产情况 . 38 图表 77新强联历次募资扩产产品及产能新增情况 38 图表 78 新强联旗下圣久锻件公司发展历程 . 39 图表 79 20182022年圣久锻件产能情况（万吨） . 39 图表 80 20182021年新强联锻件营业收入及毛利率 . 39 图表 81恒润股份产品示意图 40 图表 82恒润股份风电塔筒法兰 发展历程 40 图表 83 恒润股份股权结构图（截至 2022/6/17） 41 图表 84 20172022Q1 恒润股份营业收入及同比增速 41 图表 85 20182021年恒润股份收入业务构成（亿元） 41 图表 86 20172022Q1 恒润股份归母净利润及同比增速 . 42 图表 87恒润股份主营业务毛利率（ ） . 42 图表 88恒润股份定增募投项目 . 42 图表 89恒润股份定增募投项目 . 42 图表 90五洲新春产品示意图 43 图表 91五洲新春 发展历程 44 图表 92 五洲新春股权结构图（截至 2022/3/31） 44 图表 93 20172022Q1 五洲新春营业收入及同比增速 45 图表 94 20182021年五洲新春收入业务构成（亿元） 45 图表 95 20172022Q1 五洲新春归母净利润及同比增速 . 45 图表 96五洲新春主营业务毛利率（ ） . 45 图表 97五洲新春募投项目情况 . 46 图表 98力星股份 发展历程 46 图表 99 力星股份股权结构图（截至 2022/3/31） 47 图表 100 20172022Q1力星股份营业收入及同比增速 47 图表 101 20172021年力星股份收入业务构成（亿元） 47 图表 102 20172022Q1力星股份归母净利润及同比增速 . 47 图表 103力星股份主营业务毛利率（ ） . 47 图表 104公司历次募资项目进展（截至 2022/03/17） . 48 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 6 与市场不同之处 市场 对于风电轴承行业的研究专注于 个股，我们从风电机组技术路线、大型化趋势出发，总 结出当前不同技术路线、不同兆瓦数机型之下主轴承选型的不同，主轴承价值量及行业规模 随之变化 。 针对行业相关企业，我们详细梳理了新强联、恒润股份、五洲新春、力星股份 轴 承相关业务 的发展历程及扩产情况。 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 7 一、 “十四五”风电行业高速发展，风机技术进步明显 1.1 碳中和目标明确，风电行业迎来快速发展 碳中和目标明确，我国风电行业快速发展。 为了应对全球气候变化， 197个国家于 2015年 12月 12日在巴黎召开的缔约方会议第二十一届会议上通过了巴 黎协定 ，碳中和目标明 确。为此， 2020 年 9 月，习近平主席在第七十五届联合国大会上郑重宣告， “ 中国二氧化 碳排放力争于 2030年达到峰值，努力争取 2060年前实现碳中和 ”；同年 12月 ，国家主席 习近平在气候雄心峰会上表示， “中国为达成应对气候变化巴黎协定作出重要贡献，是落 实巴黎协定的积极践行者 ” 。 历史复盘 我国风电行业发展 20 余年， 国内主机厂及相关配套产业快速崛起 。“十一五” 期间 属于我国风电产业的快速崛起期，但伴随而来突出的电网适配问题使得行业弃风率高企， 运营商投资经济性不高 ，叠加国家电价补贴的陆续退坡，“十二五”“十三五”期间我国风 电装机出现较大波动。“十二五”期间，随着风电建设规划趋于规范，以及电网调度能力加 强，弃风率从 2011年的 16.2下降至 2014年的 8.0，叠加 2015年是电价退坡的最后一 年， 2015年迎来一轮抢装潮，实现 34.2GW的高装机量。受抢装潮影响，“十三五”初期 再次迎来弃风率的攀升， 随着 关于有序放开发用电计划的通知与关于建立健全可再生 能源电力消纳保 障机制的通知政策出台，风电消纳问题得到改善，弃风率快速下降 ，基本 维持在 5以内； 2020 年为陆风电价补贴的最后一年，当年迎来 69.32GW 的陆风新增装 机，创历史新高。 相较于陆上风电，我国海上风电发展较晚，且增加了海缆、基础桩、海上工程等零部件及步 骤，施工难度较大，造价普遍较高，长期以来需要依靠电价补贴维持投资回报率。 2020 年 1月 财政部、国家发改委、国家能源局 联合发布关于促进非水可再生能源发电健康发展的 若干意见，提出新增海上风电不再纳入中央财政补贴范围，按规定完成核准（备案）并于 2021年 12 月 31日前全部机组完成并网的存量海上风力发电项目，按相应价格政策纳入中 央财政补贴范围。受此影响， 2021年末迎来海上风电的抢装行情， 2021全年海上风电新增 装机量 16.90GW，同比增长 452.29，创历史新高；累计装机量达到 26.39GW。 图表 1 20092021年我国陆上风电新增装机量 图表 2 20092021年我国海上风电新增装机量 资料来源国家能源局，信达证券研发中心 资料来源国家能源局， GWEC，信达证券研发中心 风电产业日趋成熟，大型化提升风机降本曲线斜率，行业迎来成长期。 风电抢装潮后， 行业 机组 招标 价格 持续下降以 3MW 风机为例， 机组招标价格从 2019 年最高 4093 元 /kW 下 降至 2021 年末 2798 元 /kW， 4MW 及以上机型逐步成为招标的主流机型， 2021 年 12 月 4MW风机招标价下探至 2359元 /kW。根据金风科技官网， 2022年 3月 风机公开投标均价 已跌至 1876 元 /kW。 伴随着风机造价的下降，风电运营商投资回报率 向上突破 ，装机热情 -200 -100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 新增装机量（ GW） 同比增速（ ） -100 -50 0 50 100 150 200 250 0 10 20 30 40 50 60 70 80 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 新增装机量（ GW） 同比增速（ ） 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 8 高企。 2022 年起，随着海风技术与经验的成熟，风机、海缆、基础平台等造价成本的下降 有望提升运营的盈利性，“十四五”海上风电有望迎来快速成长期。 图表 3 2018年至今各类风机机型投标价格（元 /kW） 资料来源 金风科技 官网 ，信达证券研发中心 风电招标持续高景气。 从招标量来看， 2021年全年风电机组公开招标量达到 54GW，同比 增长 74；其中，陆上新增招标容量 51.37GW，海上新增招标容量 2.79GW。 根据风电之 音公众号统计， 2022 年 16 月，风电项目招标规模达 53.46GW，已接近去年全年的招标 量。 图表 4 20172021年各季度风电机组公开招标量（ GW ） 图表 5 20172021年陆风海风机组招标量（ GW ） 资料来源 金风科技 官网 ，信达证券研发中心 资料来源 金风科技 官网 ， 信达证券研发中心 1.2 风机主流路线分为双馈、半直驱、直驱机型 根据 海上风电机组机型发展的技术路线对比 ， 按照发电机的结构和工作原理，风电机组 可分为异步和同步风电机组，异步风机按其转子绕组结构可分为笼型异步风机和绕线式双馈 异步风机，同步 风机按其转子励磁方式可分为永磁同步风机和电励磁同步风机 ，其中按照风 轮机和永磁发电机 的传动方式， 永磁同步风电机组 可分为永磁直驱风电机组和永磁半直驱风 电机组 。随着机组单机容量增大，风力发电机组从早期应用的恒速恒频鼠笼式异步风机发展 为变速恒频的高速传动双馈式异步风机，随后出现无齿轮增速箱的直驱式永磁同步风机和半 直驱式永磁同步风机。 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 20 18 /01 20 18 /03 20 18 /05 20 18 /07 20 18 /09 20 18 /11 20 19 /01 20 19 /03 20 19 /05 20 19 /07 20 19 /09 20 19 /11 20 20 /01 20 20 /03 20 20 /05 20 20 /07 20 20 /09 20 20 /11 20 21 /01 20 21 /03 20 21 /05 20 21 /07 20 21 /09 20 21 /11 20 22 /01 20 22 /03 2MW 2.5MW 3MW 4MW 投标均价 0 20 40 60 80 2017 2018 2019 2020 2021 Q1 Q2 Q3 Q4 0 20 40 60 80 2017 2018 2019 2020 2021 陆风 海风 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 9 双馈异步风力发电机组风轮机需通过增速齿轮箱连接至转速较高的双馈异步发 电机转子 ， 转子的励磁绕组通过转子侧和网侧变换器连接至电网，定子绕组直接并网。 双馈发电机系 统 通过励磁变换器控制转子电流的频率、相位和幅 值间接调节定子侧的输出功率， 具有调速范 围较宽、有功和无功功率可独立调节、转子励磁变换器的容量较小 （ 约 30发电机额定容 量 ） 等优点，在陆 上和海上风电场中都有广泛应用。 永磁直驱风力发电机组风轮机与永磁同步发电机直接相连 ，发电机的定子绕组通过定子侧 和网侧变换器连接至电网。永磁直驱式风 电机组与双馈风电机组相比，转子为永磁体励磁， 无需外部提供励磁电源，消除励磁损耗。风轮与发 电机转子之间省去了增速齿轮箱， 转子转 速低，发电机的极对数很多，通常在 90 极以上，因而发电机体积较大。 永磁直驱风机系统 具有效率较高、噪音低、低电 压穿越能力较强等优点，已广泛应用于陆上和海上风电场。 永磁半直驱风力发电机组 风轮机通过低变速比（ 一般 k＜ 40） 齿轮箱与永磁同步发电机转 子连接 ，发电机的定子绕组仍通过全功率变 换器连接至电网 。永磁半直驱式风电机组风轮经 增 速齿轮箱连接至发电机转子，转子转速比永磁直驱 式风电机组的高。因此，可以减少永 磁电机转子磁极数，有利于减小发电机的体积和质量，降低风机的吊装难度，同时保留了永 磁直驱风电机组容量大、低电压穿越能力较强等优点。国内外诸多风机厂家大容量海上风电 机组均采用永磁半直驱的技术路线，已有较多成功商业运行的案例。 图表 6双馈异步风力发电系统示意图 资料来源海上风电 机组机型发展的技术路线 对比 ，信达证券研发中心 图表 7永磁直驱风力发电系统示意图 资料来源海上风电机组机型发展的技术路线 对比 ，信达证券研发中心 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 10 图表 8永磁半直驱风力发电系统示意图 资料来源海上风电机组机型发展的技术路线 对比 ，信达证券研发中心 根据 海上风电机组大型化技术路线分析 ， 发电机、齿轮箱、变流器三大部件是双馈、直 驱、半直驱技术路线的主要区别。 发电机 直驱型永磁机组可靠性 最高，但发电机体积较大、造价较高且维修难度较大，在一 定程度上对风电机组的进一步大型化造成制约 ；半 直驱型中速永磁机组齿轮箱传动比低、可 靠性较高，且发电机体积有效减小，有利于风电机组进一步大型化的推进方向 ；双馈型机组 技术成熟、成 本低、重量轻，但存在碳刷、滑环系统，可靠性较低、维护工作量大。 齿轮箱 双馈型、半直驱型机组均通过齿轮箱来将风轮转速实现增速传动，以提高发电机转 速，但长期处于高速运转的齿轮箱易存在磨损、胶 合、断齿、漏油等风险；直驱型机组无齿 轮箱，风轮直接驱动发电机转子旋转，不存在齿轮箱故障，可靠性高。 变流器 双馈型机组采用 1/3全 功率的变频器，容量小、价格低 ；直 驱型、半直驱型机组采 用全功率变频器，容量大、价格较高。但随着电力电子元器件的高速发展，目前变流器技术 更加成熟，价格逐步降低，其造价在机组整体价格中的比重已不大 ； 同时，变流器也正朝着 中压方向发展，中压变流器可进一步减小体积，降低损耗，能更好地满足大型化的发展需求。 图表 9三类风电机组技术路线对比 类别 直驱型 半直驱型 双馈型 高速永磁 中速永磁 高速双馈 中速双馈 结构 无齿轮箱，机械可 靠性好 有齿轮箱，故障率 较高 低速齿轮箱，故障 率略低 有齿轮箱，有滑 环，故障率高 有滑环，低速齿轮 箱，故障率较高 控制 控制回路少，控制 简单 控制回路较多，控制相对复杂 控制回路多，控制复杂 电机种类 永磁电机，体积大 , 吊装困难 永磁发电机，体积 较小 永磁发电机，体积 较大 碳刷、滑环的故障率高 变流器 全功率 全功率的 1/3 电机造价 /尺寸 /重量 最高 /最大 /最重 较高 /较大 /较重 高 /大 /重 低 /小 /轻 较低 /较小 /较轻 可靠性 最高 较高 高 低 较低 可维护性 维护工作量小，维 护费用低 ;海上发电 机拆卸困难 齿轮箱维护频繁且易发生故障 ;电机等大部 件拆卸相对容易，可维护性较好 齿轮箱维护频繁且易发生故障 ;发电机等大 部件拆卸相对容易，可维护性较好 ;有碳 刷、滑环，增加维护工作量 资料来源海上风电机组大型化技术路线分析，信达证券研发中心 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 11 齿轮箱、发电机和变流器是造价成本的主要变量。 从传动系统成本对比来看， 风机 为例， 三类技术路线的造价成本排序为直驱型（ 43万欧元） 半直驱型（ 33万欧元） 双馈 型（ 32万欧元）；据双馈风电机组与永磁直驱机组对比分析，典型的 2MW 双馈机组较 永磁直驱机组成本低 20万元左右，即 100元 /kW。 直驱型机组造价成本偏高的原因有以下两个方面 1）双馈机组因转速高、转矩小，发电机 尺寸较小、重量较轻；永磁直驱机组体积和重量大，随着单机容量的增加，直驱机组重量增 加特别明显，随之带来机组制造、运输吊装成本增加； 2）从发电机和齿轮箱材料来看，直 驱机型对于铜、永磁材料的使用量较大，根据 Wind Turbine – Materials and Manufacturing Fact Sheet，与 20012005年相比， 20062010年风机机舱内永磁材料的使用量大幅增 加，其主要原因是使用了具有更大发电机的直驱和半直驱机型，双馈机型的使用比例在逐步 减小。近几年铜、稀土原材料的价格快速上涨使得直驱型电机的造价成本大幅提升，根据金 力永磁 投资者关系活动记录表 ，半直驱永磁风力发电机单位磁材用量大约是直驱永磁风力发 电机的 1/41/3，于是部分大兆瓦机型选择了半直驱这类折中的方案。 图表 10不同技术路线 3MW风机传动系统成本对比 （千 欧元） 图表 11典型 2MW 双馈机组与永磁直驱机组发电机、变 流器、齿轮箱成本对比（万元） 成本拆分 双馈机组 永磁直驱机组 发电机成本 40 140 变频器成本 40 60 齿轮箱 成本 100 0 合计 180 200 资料来源 彭博社调研报告 ，信达证券研发中心，注混合驱动 即半直驱机型，下同 资料来源双馈风电机组与永磁直驱机组对比分析，信达证 券研发中心 图表 12不同技术路线发电机活性材料 齿轮箱重量测算 图表 13风机材料使用趋势 资料来源 彭博社调研报告 ，信达证券研发中心 资料来源 Wind Turbine-Materials and Manufacturing Fact Sheet ，信达证券研发中心 发电效率方面， 根据海上风电机组机型发展的技术路线对比，永磁直驱、电励磁直驱风 机的年发电量最高，其次是永磁半直驱、双馈异步风机。 维护保障方面， 从维护和故障维修 方面看，双馈机组有齿轮箱和发电机滑环、碳刷，增加了故障点和更换易耗件的成本。直驱 机组由于没有齿轮箱和发电机滑环、碳刷，会减少相对应的故障率。若考虑不同技术路线风 机的初始造价、运行维护成本以及发电效率，半直驱机组的度电成本最低，其次是双馈异步、 0 100 200 300 400 500 600 双馈感应 直驱感应 直驱永磁 混合驱动 发电机活跃原材料 发电机结构 齿轮箱 变流器 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 双馈感应 直驱感应 直驱永磁 混合驱动 铁 铜 永磁 齿轮箱 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 12 永磁直驱机组。 图表 14不同风机总成本、年发电量和度电成本标幺值比 较 图表 15全功率范围内双馈与直驱机型效率对比 资料来源海上风电机组机型发展的技术路线对比，信达证 券研发中心 资料来源双馈风电机组与永磁直驱机组对比分析，信达证 券研发中心 1.3 国内主机厂技术路线不尽相同 国内厂商选择的技术路线不尽相同。 金风 2007年第一台直驱永磁风电机组安装在中海油位 于渤海的钻井平台上， 2021年对现有直驱永磁平台及产品进行了优化和升级，并发布了 15 款中速永磁平台旗舰机型 ；明阳智能则相对坚定地走半直驱路线， 2006 年曾经引进和应用 双馈技术，但是基于对现有和未来市场的分析，明阳智能董事长毅然决然地转向半直驱技术 路线；电气风电此前主要为双馈机型， 2021 年完成了半直驱传动链技术开发及产品应用； 东方电气此前 2.5MW机型（含）的技术路线为双馈机型， 2.5MW以上（不含）机型都采用 了直驱机型 ， 2021年也开发了 4MW双馈机型；中车风电机组类型包括 1.53.0MW双馈系 列机组、 2.06.0中速永磁系列机组 ；其他主机厂（远景能源、运达股份、三一重能、联合 动力）则主要采用双馈路线。 图表 16国内外各主机厂技术路线选择 主机厂 双馈 直驱 半直驱 技术路径演变 Vestas √ √ 早期陆上和海上风电机组多采用双馈机组， 2014 年前后 MHI- Vestas 改走用永磁半直驱的技术路线，在丹麦研发测试了公司 8MW 半直驱海上风电机组，随后顺利将其应用于英国、丹麦、美 国等国海域 。 西门子歌美飒 √ √ 2018 年明确 3 年战略增长计划，陆上机型全面推行双馈技术 GE √ √ - 金风科技 √ √ 2007 年第一台直驱永磁风电机组安装在中海油位于渤海的钻井平台 上； 2021 年对现有直驱永磁平台及产品进行了优化和升级，并发布 了 15 款中速永磁平台旗舰机型 远景能源 √ 已构建完整的双馈风电机组供应链体系 明阳智能 √ 2006年明阳已经引进与应用双馈技术路线两年，但基于对现有和未来市场的分析，明阳转向半直驱技术路线 运达股份 √ - 电气风电 √ √ 2021 年 完成半直驱传动链技术开发及产品应用 东方电气 √ √ 此前 2.5MW 机型（含）的技术路线为双馈机型， 2.5MW 以上（不 含）机型都采用了直驱机型 ； 2021 年 4MW 双馈型风力发电机组完 成总装、整机联调 中国海装 √ 2021 年发布 16MW 海上风机 三一重能 √ - 中车风电 √ √ - 联合动力 √ - 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 13 资料来源 各公司官网，各公司公告， 国际 新能源网， 北极星 风力发电网 ， 电缆 网， 数字能源网 等，信达证券研发中心整理 图表 17 国内主机厂各平台机型展示 主机厂 平台一 平台二 平台三 平台四 平台五 平台六 金风科技 GW 1S 系列产品 GW 2S 系列产品 GW 3S/4S 系列产品 GW 5S 系列产品 GW 6S/8S 系列产品 全新中速永磁系 列产品 GW82-1.1MW GW150-3.0MW GW136-4.2MW; GW136-4.8MW; GW155-4.5MW; GW165-3.6MW; GW165-4.0MW GW165-5.2MW; GW165-5.6MW; GW165-6.0MW GW175-8.0MW; GW184-6.45MW GWH 系列 3.8512MW 远景能源 2MW 平台智能风 机 3MW 平台智能风 机 4MW 平台智能风 机 5MW 平台智能风 机 6MW 平台智能风 机 明阳智能 MY1.5MW/ MY2.0MW MySE3.0MW MySE4.0MW MySE6.0MW MY1.5-77； MY1.5- 82； MY1.5-89； MY2.0-121； MY2.0-104（抗 台）； MY2.2-121 MySE2.5-135； MySE2.5-145； MySE3.0-112； MySE3.0-121； MySE3.0-135； MySE3.2-145； MySE3.6-135 MySE4.0- 145/156； MySE5.0-166 MySE5.5-155； MySE6.45-180； MySE7.25/7.0- 158； MySE8.3-180 运达股份 2.X MW 系列产品 2.5MW 系列产品 3.X MW 系列产品 4.X MW 系列产品 5.X MW 系列产品 6.X MW 系列产品 2.0-2.3 MW 2.5MW 3.0MW-3.6MW 4.2MW-4.8MW 5.0MW-5.5MW 6.0MW-6.6MW 电气风电 陆上 W3.XMW 系 列 陆上 W4.XMW 系 列 海上 D8 风电机组 海上 W3600/4000 风 电机组 海上 4MW 风电机 组 海上 D6/D7 风电 机组 W3450-146； W3450-155 W4500-155； W4800-146 8.0-167 机组 3.6/4MW 4.0-130； 4.0-146 6/7MW-154； 6.XMW-172 中国海装 H2.X 平台 H3.X/4.X 平台 H5.X/6.X 平台 H8.X/10.X 平台 H16.X 平台 H120-2.0MW； H136-2.2MW； H150-2.5MW； H146-2.5MW； H140-2.5MW H146-3.2MW； H140-3.2MW； H146-3.4MW； H160-3.4MW； H140-3.4MW； H160-4.0MW； H155-4.5MW； H155-5.0MW； H165-5.0MW H171-5MW； H151-5MW； H171-6.2MW； H152-6.2MW； H185-6.5MW； H2XX-7.XMW； H185-8.0MW； H171-8.0MW； H210-10.XMW - 三一重能 3.X MW-4.X MW 平台风电机组 4.X MW-6.X MW 平台风电机组 SE15533/SE16033 ； SE16X335； SI-16X365； SI-171405 SE15642/45； SI-16X50； SE-17250； SE-17260 中车风电 1.5MW 双馈系列机 组 2.0MW 双馈系列 机组 2.0MW 中速永磁 系列机组 2.5MW 双馈系列 机组 3.0MW 双馈系列 机组 3.0MW 中速永磁 系列机组 3.6MW 机组 4.0MW 机组 6.0MW 中速永磁