华金证券：风机大型化推动行业降本，关注齿轮箱与叶片技术升级.pdf

证券研究报告 本报告仅供华金证券客户中的专业投资者参考 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 风机大型化推动行业降本，关注齿轮箱与叶片技术升级 电力设备及新能源行业/行业深度报告 领先大市（维持） 2023年11月11日 分析师张文臣 S0910523020004 周 涛 S0910523050001 联系人申文雯 S0910123030032请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 2 核心观点 u 风机大型化叠加国产化持续推动行业降本增效，齿轮箱与叶片是关键。风力发电机组是传统的机电产品，降本难度较大，机组大型化是很 好的路径，更是风电综合降本的路径。随着海上风电装机规模的增加，机组大型化发展加速，风机大型化趋势明确。同时，在行业降本压 力和大型化趋势下，风机成本占比最高的叶片、齿轮箱同样面临降本需求和创新压力。 u 风电行业增长潜力巨大，全球化有望加速推进。当前，我国风电项目备案制落地，陆上“大基地风电下乡老旧风机改造”需求支撑中长 期装机景气，根据GWEC2021-2025全球风能市场展望，预期全球海上风电容量将由2020年的6.1GW增长至2025年的23.9GW，年均复合增 长率达31.41。在海外能源价格高企，新能源转型需求迫切的环境下，国产风机已具备绝对价格优势，迎来良好的出口契机。 u 齿轮箱时代来临，齿轮箱轴承市场容量可观。半直驱技术兼顾直驱的稳定、高效率和双馈的低成本、小体积优势，近年占比有所提升。当 前陆上双馈、海上半直驱机组逐渐成为行业主流，中国整机企业都已进入齿轮箱时代。作为风电机组的核心部件，齿轮箱当前发展具有四 大趋势（1）变速比齿轮箱趋势；（2）多输出轴趋势；（3）行星级功率分流趋势；（4）轴承关联设计与滑动轴承趋势。同时，根据我 们测算得出，假定2025年滑动轴承市场渗透率为20，则2025年全球齿轮箱滑动轴承市场空间为20.04亿元，市场空间可观。 u 碳纤维叶片应用有望迎拐点。随着风电机组大型化，叶片长度明显加长，而叶片长度几乎与重量成几何关系，因此轻质高强的碳纤维是超 大型叶片增强材料的必然选择。近两年主流叶片企业陆续发布使用碳纤维或碳玻混合拉挤大梁叶片，此外Vestas数项专利到期，碳纤维叶 片国产化有望加速。对57米（3MW）、90米（10MW）叶片进行减重和叶片材料成本角度的经济性测算，得出主梁采用碳纤维的叶片重量分 别减少27.0、32.5，而单个叶片材料成本分别增加28.2、20.0。我们看好碳纤维叶片在海上风电领域的规模化应用。 u 投资建议随着机组大型化与风机减重，综合考虑性价比，齿轮箱的应用越来越多，叶片碳纤维的应用有望提速，建议关注相关产业链技 术升级带来的投资机会，建议关注威力传动、新强联、广大特材、恒润股份、中复神鹰、中简科技、光威复材、时代新材等。 u 风险提示宏观经济波动风险、风电政策波动风险、原材料价格波动风险、新技术研发不及预期。请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 3 目录 01 02 03 风电产业链国产化大型化推动行业降本，齿轮箱与叶片是关键 风电行业从周期走向成长，成长潜力巨大 齿轮箱齿轮箱时代来临，齿轮箱轴承市场容量可观 04 投资建议和风险提示 05 叶片碳纤维应用有望迎来拐点，碳纤维需求呈稳定上升态势请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 4 资料来源风电装备故障诊断与健康监测研究综述，百度图片，华金证券研究所 1.1 风电产业链梳理 u 风力发电原理利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。 u 风电行业产业链主要包括三个环节（1）原材料和零部件厂商处于产业链上游，风机核心零部件包括齿轮箱、发电机、轴承、叶片、 轮毂等，这些零部件的生产专业性较强，国内企业技术较为成熟，一般由整机企业定制采购。（2）风机制造企业处于行业中游，塔 筒、海缆多为业主招标，市场集中度趋于集中。（3）风机制造企业的下游客户是以大型国有发电集团为代表的投资商。 u 海风产业链与陆风产业链区别不大，主要在于中游塔筒、海缆以及由于海风大型化趋势下使得产业链各环节技术特点和格局的变化。 风电行业产业链示意图 风电机组基本结构请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 5 资料来源电气风电招股书，华金证券研究所 1.2 风电机组成本构成 风机零部件成本占比 u 风机内部的部件主要包括叶片、齿轮箱、发电机、轴承、铸件、变流器、减速机等；外部部件包括塔筒、法兰，其中，叶片和齿轮 箱是风电机组成本构成中占比较大，价值量较高的环节。 u 叶片是决定风能利用率的关键因素，直接影响风电机组的性能和效率，风电叶片技术壁垒相对较低，国产化率高，产业化程度高。 叶片在风电机组成本中占比最高，达到23左右。 u 齿轮箱在风电机组成本中占比仅次于叶片，是通过大小齿轮组合，实现变速的装置。齿轮箱的性能质量对于风机的重要性极大，在 风电机组成本中占比在12左右。请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 6 资料来源威能极半直驱在海上风电的应用、华金证券研究所 风电三种典型驱动链结构 1.3.1 上游关键零部件齿轮箱 u 风机驱动链的技术路线几经变化目前主流的有三种双馈、直驱、半直驱。三种技术各有优劣，半直驱技术兼顾直驱的稳定、高效 率和双馈的低成本、小体积优势，近年占比有所提升。当前，陆上风电方面，双馈仍占主导地位；对于海上风机或容量较大的陆上 风机，半直驱优势愈发明显，而受制于电机铜、稀土永磁等原材料成本与大尺寸运输压力，直驱风机近年略有式微。因此齿轮箱需 求有望提升，南高齿、德力佳、威能极等厂商有望受益。请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 7 资料来源中国能源网，国际风力发电网，IRENA，GE，华金证券研究所 叶片直径增加27.5可带来度电成本下降30 叶片尺寸随单机容量增加不断增大 1.3.2 上游关键零部件叶片 u 叶片风能转换为机械能的重要零部件，大叶片和轻质化是趋势。风机叶片对于提升风能利用率至关重要，海上风电大功率对叶片 尺寸要求提升，以明阳智慧正在研发1.6万千瓦的海上风机为例，其叶片长度预期为118米。大型叶片技术难度较高，需兼具叶片大、 重量轻、强度高的特点，只有少数厂商具备量产能力。国内风电叶片头部企业市占率不断攀升，2019年，风电叶片行业CR5市占率达 68以上。全球来看，风机叶片市场玩家较多，外资品牌有LM、TPI等，国内厂商包括中材科技、中复连众、上海艾郎、天顺等，此 外，部分主机厂如明阳也自主生产叶片。 u 大叶片和轻质化趋势下，碳纤维叶片占比或增长。一般来讲，发电功率在3-5MW之间的风电机组相对应的叶片长度在45-60m之间，随 风机大型化需求增加，叶片进一步延长，未来大叶片、轻质化成为叶片发展趋势。海上风电叶片通常采用玻璃纤维或碳纤维，当前 以玻纤为主。碳纤维密度仅占玻纤的一半不到，但成本较为昂贵。大叶片和轻质化驱使下，预计未来占比将会进一步提升。请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 8 1.4.1 国内风电受补贴政策的变迁 资料来源国家能源局，华金证券研究所请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 9 1.4.2 标杆电价的递减及退出，推动风电机组大型化降本 u 我国风电发展较早，但是早些年机组大型化的进程较慢，尤其是陆上多年都维持在2MW范围内。随着海上风电装机 规模的增加，机组大型化加速发展，几乎呈现跳跃式，从5.5MW到10MW仅用3年，这也同步带动了陆上机组的发展， 目前陆上新建的机组在4.5MW左右，新增招标6-8MW之间，极大地推动了行业的发展。 u 风力发电机组是传统的机电产品，降本难度较大，机组大型化是很好的路径，更是风电综合降本的路径。我们看 到过去多年，除2020年陆上风电抢装周期，其余时间机组价格持续下降，一是竞争加剧，二是机组大型化带来技 术性降本，这为风电平价及风电运营的高额利润保驾护航。 资料来源中国能源网，北极星电力，CWEA，平价时代风电项目投资特点与趋势，华金证券研究所 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 5000 5200 5400 5600 5800 6000 6200 6400 6600 2.0 2.2 2.3 2.5 3.0 4.0 4.5 静态投资（元/千瓦） 全投资IRR 资本金IRR 采用不同单机容量机组的项目经济指标 2012-2022中国新增陆上和海上风电机组平均单机容量请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 10 1.4.3 国内风电装机量与标杆电价的变化吻合 11.98 16.66 15.19 15.09 20.14 34.1 16.75 16.5 21.27 23.83 72.55 46.83 36.96 26 39.07 -8.82 -0.66 33.47 69.31 -50.88 -1.49 28.91 12.04 204.45 -35.45 -21.08 76 -100.00 -50.00 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023H1 年度装机容量 GW 同比 u 国内风电装机规模与标杆上网电价的变化密切相关，每到标杆电价调整年份均会出现抢装，2020年以后，陆上风 电平价，不再有补贴，导致了2020年装机量创历史高点。目前，风电依然是最赚钱的新能源电力，陆上大基地和 海上风电是核心装机来源。 资料来源Wind， 华金证券研究所请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 11 2012-2022 中国新增陆上和海上风电机组平均单机容量 2022年国内不同功率风电机组新增装机容量比例 2.8 1.9 3.9 3.6 3.8 3.7 3.8 4.2 4.9 5.6 7.4 1.6 1.7 1.8 1.8 1.9 2.1 2.1 2.4 2.6 3.1 4.3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 海上MW 陆上MW u据CWEA统计，在2022年新增吊装的风电机组中，3.0MW以下不含3.0MW 新增装机容量占比为3，同比下降约17pct； 3.0MW至4.0MW不含4.0MW新增装机容量占比21.5，同比下降约18.5pct；4.0MW至5.0MW不含5.0MW新增装机容量占 比24.8，同比去年增长约8.3pct；5.0MW至6.0MW不含6.0MW新增装机容量占比22.9，同比去年增长约14.8pct； 6.0MW至7.0MW不含7.0MW新增装机容量占比20.1，同比去年增长约8pct；7.0MW至8.0MW不含8.0MW新增装机容量 占比7.6，同比去年增长约4.4pct。 u风电机组大型化可有效降低风电成本（1）风电叶片长度及轻量化升级，可增大风能获取能力，提升单机风机发 电效率；（2）风电机组结构轻量化设计可以降低单台风机的材料用量，从而降低风电机组成本；（3）单机容量扩大， 实际吊装风机台数减少，运输、吊装等成本得以降低（4）风机大型化后，可以建在深海区域，增加运转时长，从而 增加发电利用小时数，降低海风度电成本。 1.4.4 风机大型化趋势明确，持续推动降本增效 资料来源CWEA，华金证券研究所请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 12 1.4.5 风电机组大型化趋势成为行业共识 u 从市场驱动或技术的发展来看，业内均比较认可大型化发展。海上风电机组大型化、风电场规模化、深远海化发 展趋势提速，是海上风电降本增效的重要途径。 u 在2023北京国际风能大会暨展览会上，十多家风电整机商发布了新品，企业都将产品定位向大型化发展。展会上， 三一重能发布了全球陆上最大的15MW风电机组；明阳智能发布了全球最大的海上机型MySE22MW海上机组，这较该 公司今年初发布的18MW机组 MySE18.X-28X，单机容量直接提升了4MW。 资料来源北极星电力网，中国工业报，华金证券研究所 CWP2023上头部企业发布大型新机型汇总 企业 机型 东方电气 18MW海上风电机组、10MW陆上风电机组 三一重能 15MW风电机组、13/16MW海上风电机组 中船海装 H260-12.5MW海上风电机组 中车株洲 14-16MW海上风电机组 运达股份 海风系列15MW海上风电机组 金风科技 全新陆上机组和海上机组，陆上机组功率涵盖6.X-10.X，海上机组功率涵盖12.X-16.X 明阳智能 MySE22MW海上机组请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 13 1.4.6 风电机组综合成本下降，半直驱风机优势彰显 u 大型化、轻量化、平台化为风机带来单位零部件用量下降。以明阳MySE6.0MW产品线三款机型为例，在额定功率提升17.3、50.9 情况下，对应主要零部件重量和尺寸提升幅度较小，而叶片在尺寸增加12.9情况下重量减轻8.5（采用轻量化纯玻纤叶片和碳玻 混编叶片双方案设计）。我们认为，随着碳纤维技术的成熟应用及成本下降，将进一步带动风机综合成本的下降。 u 成本压力下，半直驱风机优势彰显。2021年以来大宗金属材料涨价未停止，发电机成本占比高的直驱风机压力显著。2022年以来， 金风科技和上海电气均发布了陆上和海上的半直驱（中速永磁）系列产品，行业半直驱技术占比有望继续提升。 资料来源明阳智能产品手册，华金证券研究所 明阳智能6MW海上风机平台不同机型零部件参数情况 机型 单位 MySE5.5-155 MySE6.45-180 MySE8.3-180 额定功率 KW 5500 645017.3 830050.9 发电机重量 t 45 5113.3 6646.7 齿轮箱重量 t 68 7611.8 86.727.5 叶片重量 t 36 31-13.9 31-13.9 叶轮重量 t 201 184-8.5 184-8.5 机舱重量 t 230 2477.4 27620.0 叶轮直径 m 158 17812.7 17812.7 叶片尺寸 m 76.6 86.512.9 86.512.9 轮毂尺寸 m 6.351*5.724*6.081 6.333*5.764*6.1110.9 6.333*5.764*6.1110.9 机舱尺寸 m 9.3*5.485*9.19 10.36*5.478*9.20711.5 10.8*5.524*8.0993.1 明阳智能MySE6.0MW产品线零部件参数情况请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 14 1.5 零部件国产化保障风机供应链成本健康 降本空间 竞争格局 代表企业 环节 成本占比 变化趋势 进入壁垒 国产化程度 行业集中度 整机 40 下降 高 是 高 明阳智能、金风科技 叶片 - 下降 较高 是 中等 中材科技、时代新材 塔筒 11 上升 较高 是 较低 天顺风能、大金重工 主轴 - 下降 中等 是 较高 金雷股份、通裕重工 铸件零部件 - 下降 中等 是 较高 日月股份 轴承 - 下降 高 部分实现 中等 新强联等 电缆 10 上升 高 是 较高 东方电缆、中天科技 运营 20 - 较高 是 较高 三峡能源、龙源电力等 u 以海上风电为例，分析建造成本。从成本分布（估计）来看，风机（包含零部件）占40、塔筒11、海缆10、施 工费用20。其中，海缆、塔筒随深远海化初始投资比例提升。其他各环节随大型化存在降本空间（规模化、技术 更新），海风平价时代成本占比或将减小。 u 主轴轴承开始加速国产替代。随着风电机组大型化趋势的不断演化，陆上风电单机功率达到6MW以上，海上风电单 机功率在10MW以上，整个供应链保障能力提出新的要求。目前，风电领域的核心零部件中主轴、轮毂等铸锻件环节 已实现优质企业的出口，壁垒最高的主轴轴承也开始加速国产化，供应链的国产化水平是风电行业降本增效的基础。 资料来源Wind， 华金证券研究所请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 15 目录 01 02 03 风电产业链国产化大型化推动行业降本，齿轮箱与叶片是关键 风电行业从周期走向成长，成长潜力巨大 齿轮箱齿轮箱时代来临，齿轮箱轴承市场容量可观 04 投资建议和风险提示 05 叶片碳纤维应用有望迎来拐点，碳纤维需求呈稳定上升态势请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 16 2.1.1 风电主要增长点之陆上大基地 u 2022年9月以来，国务院先后印发关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见、2030年 前碳达峰行动方案的通知。中国将持续推进产业结构和能源结构调整，大力发展可再生能源，其中一项重要举措 是在沙漠、戈壁、荒漠地区加快规划建设大型风电光伏基地项目。2021年10月，第一期装机容量约1亿千瓦的项目 已有序开工；12月初，能源局再次发件要求各省在12月15日提前上报第二批新能源大基地的名单，有望推动风电装 机建设加速。大基地建设规划将成为“十四五”风电新增装机的重要源头，打开陆上风电成长空间。 资 料 来 源 新 华 社 ， 华 金 证 券 研 究 所 省份 基地名称 规模万千瓦 已经开工 3435 青海 青海海南、海西新能源基地 1090 甘肃 甘肃省新能源基地项目 1285 内蒙古 内蒙古托克托200万千瓦外送项目 200 内蒙古 蒙西基地库布其200万千瓦光伏冶沙项目 200 宁夏 国能电力宁夏公司200万千瓦光伏项目 200 山东 鲁北盐碱滩涂地千万千瓦风光储一体化基地 200 广西 横州260万千瓦风光储一体化大型基地示范项目 260 完成项目分配 1733 内蒙古 蒙西鄂尔多斯外送项目风电光伏基地 340 吉林 鲁固直流吉西白城外送项目 140 陕西 陕武直流一期外送新能源项目 600 陕西 渭南市新能源基地项目 353 陕西 神府-河北南网特高压通道配套新能源项目 300 合计 5168请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 17 纵观过去，我国海上风电政策主要分为三个阶段 u 2009-2015起步阶段，着眼整体部署。2009年我国海上风电开始起步，4月发布的海上风电场工 程规划工作大纲初次对海上风电进行规划，2014年海上风电开发建设方案（2014-2016）首次 大规模列入海上风电建设方案。 u 2016-2021初具规模，地区重点规划。2016年11月，风电发展十三五规划重点推动江苏、浙江、 福建等省的海上风电建设，到2020年四省海上风电开工建设规模均达到百万千瓦以上。 2019年，我国 将海上风电标杆上网电价改为指导价，推进行业降本。 u 2022以后规模之上，平价之路。双碳目标下，2021年3月及10月的两份文件明确鼓励建设海上风电， 奠定未来发展确定性基调。抢装年之后，多省海风规划超预期，风机价格下行，产业链加速降本增效。 2009-2015 起步阶段， 着眼整体规划 2016-2021 初具规模， 地区重点推 动 2022以后 规模之上， 量价共同推 动 2009 年4 月 海 上 风 电 场 工 程 规 划 工 作 大 纲 初 次 对 海 上 风 电 进 行 规 划 2012 年1 月 风 电 发 展 “ 十 二 五 ” 规 划 对 海 上 风 电 做 出 整 体 部 署 2014 年8 月 海 上 风 电 开 发 建 设 方 案 （2014-2016 ） 列 入 海 上 风 电 开 发 建 设 方 案44 个 、 总 容 量1053 万 千 瓦 2016 年11 月 风 电 发 展 十 三 五 规 划 重 点 推 动 江 苏 、 浙 江 、 福 建 等 省 的 海 上 风 电 建 设 ， 到2020 年 四 省 海 上 风 电 开 工 建 设 规 模 均 达 到 百 万 千 瓦 以 上 2016 年12 月 海 上 风 电 开 发 建 设 管 理 办 法 进 一 步 完 善 海 上 风 电 管 理 体 系 2019 年5 月 关 于 完 善 风 电 上 网 电 价 政 策 的 通 知 将 海 上 风 电 标 杆 上 网 电 价 改 为 指 导 价 ， 新 核 准 海 上 风 电 项 目 全 部 通 过 竞 争 方 式 确 定 上 网 电 价 2021 年3 月 中 华 人 民 共 和 国 国 民 经 济 和 社 会 发 展 第 十 四 个 五 年 规 划 和2035 年 远 景 目 标 纲 要 明 确 提 出 有 序 发 展 海 上 风 电 、 非 化 石 能 源 占 能 源 消 费 总 量 比 重 提 高 到20 左 右 2021 年10 月 2030 年 前 碳 达 峰 行 动 方 案 的 通 知 坚 持 陆 海 并 重 ， 推 动 风 电 协 调 快 速 发 展 ， 完 善 海 上 风 电 产 业 链 ， 鼓 励 建 设 海 上 风 电 基 地 2021 年4 月 国 家 能 源 局 委 托 水 电 总 院 开 展 全 国 深 远 海 海 上 风 电 规 划 单 体 项 目 规 模 原 则 上 不 小 于 100 万 千 瓦 、 围 绕 山 东 半 岛 、 长 三 角 、 闽 南 、 粤 东 、 北 部 湾 五 个 千 万 千 瓦 级 海 上 风 电 基 地 共 布 局 41 个 海 上 风 电 集 群 ， 总 容 量 约 2.9 亿 千 瓦 。 2.1.2 风电主要增长点之海上风电 资 料 来 源 华 金 证 券 研 究 所 整 理请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 18 u根据GEIDCO2020年发布的中国“十四五”电力发展规划研究预测， 我国将主要在广东、江苏、福建、浙江、山东、辽宁和广西沿海等地区开 发海上风电，重点开发7个大型海上风电基地，2035年、2050年总装机规 模分别达到7100万、1.32亿千瓦。 u2021下半年以来，各省陆续出台“十四五规划”助力海上风电发展。其中， 广东省计划到2025年底海上风电装机规模达到18GW；山东规划海上风电 基地总规模35GW（未明确日期）；江苏省规划“十四五期间”总装机规 模达到14GW，新增8GW。浙江、海南、广西、福建等省份也纷纷提出海 上风电相关规划，预计“十四五”期间内海风新增装机可达60GW。 省份 2025E 2035E 2050E 广东沿海基地 800 3000 6500 江苏沿海基地 1000 1500 2000 山东沿海基地 500 900 1400 福建沿海基地 200 300 1000 浙江沿海基地 200 300 1000 广西沿海基地 200 500 800 辽宁沿海基地 140 500 800 合计（万千瓦） 3040 7100 13200 35GW 8GW 4.55GW 50GW 3GW 18GW 1.8GW 2.2 各省海上风电规划 资料来源GEIDCO中国“十四五”电力发展规划研究，东方风力发电网，华金证券研究所请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 19 资料来源Wind，国家能源局，华金证券研究所 2021-2023中国月度累计新增风电装机规模（万kW） 2021-2023 中国月度新增风电装机规模（万kW） 2.3 23年风电装机规模稳增，海风装机有待释放 0 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0 2 5 0 0 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 1 0月 1 1月 1 2月 2 0 2 1 2 0 2 2 2 0 2 3 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 2021 2022 2023 u 风电装机规模稳定上升。2023年1-9月全国风电新增装机33.48GW，同比增长74.01；全国风电累计装机容量400.21GW， 同比增长15.10。“双碳”目标提出以来，我国能源绿色低碳转型步伐不断加快，风电建设也开始加速。2021年到2023 年，风电产业链持续高景气，装机规模不断上升，经济效益逐步凸显。 u 上半年海风装机量不及预期。2023年1-6月，全国风电新增并网容量2299万kW，其中海上风电110万kW。我国海上风电由 于受到审批等各种因素影响，开工和装机并网量不及预期。9月份以来，政策陆续松绑，国内多地海风密集核准，广西 启动13.4GW深远海海上风电前期工作咨询服务项目招标，山东招远外海2.6GW海上风电项目列入规划，海风装机明显回 暖。未来随着各种阻碍因素的扫清，装机需求有望得到释放，海风装机将迎来加速。请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 20 资料来源金风科技，财联社，华金证券研究所 月度公开投标均价（元/kW） 招标容量（GW） 2.4 招标量已有回暖，投标价格低位维稳 33.5 65.2 31.1 54.2 98.5 47.3 2018 2019 2020 2021 2022 2023H1 1939 1808 1814 1607 1681 2022.6 2022.9 2022.12 2023.3 2023.6 u 23H1招标节奏有所放缓，下半年有望上量。2023年上半年，国内公开招标市场新增容量47.3GW，比去年同期下降了7.5， 招标规模略不及预期。今年9月陆风中标量为5.3GW，同比与环比分别增长8.9和41.7。海上风电中标量为1.9GW，同比 与环比分别增长26.3与89.2，招标量已有明显回暖。下半年随着各种阻碍因素的扫清，海风招标、开工有望集中释放； 在“风光大基地风电下乡老旧风场改造”支撑下，陆风装机有支撑。 u 投标价格低位维稳。2023年6月，全市场风电整机商风电机组投标均价为1,681元/千瓦，比起第一季度均价有所上升， 但仍处于低位。随着风机大型化趋势的推进以及大宗原材料价格回落，预计风电成本将持续下降。在市场激烈竞争的背 景下，预计投标价格将会在低位维稳。请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 21 2.5 风电全球化有望加速推进 u 海外能源价格高企，新能源转型需求迫切。受俄乌战争及全球通胀影响，海外电价持续上涨。为摆脱能源依赖，欧洲积极规 划新能源方案，风电光伏需求逐步上升，有望带动国内整机及零部件企业的全球化布局。此外，与国内相比，海外电价相对处 于高位。从电价角度来看，世界主要经济体如德国、英国、日本、美国电价均高于我国。由与偏高电价，海外客户相对国内具 备更高价格接受能力。 u 国产风机已具备绝对价格优势，出口迎契机。在国内风机市场大打“价格战”之际，国外风机价格却有所上涨。彭博新能源 显示，当前国际风电整机需求旺盛，钢材价格上涨又增加了整机厂商的生产成本，风机价格随之反弹。实际上，在过去一年多 的时间中，全球三大整机商龙头企业都陷入亏损，海外整机企业面临“寒冬”，2022年10月，西门子歌美飒更是率先宣布将裁 员近3000人，作为公司扭转困境的重要举措之一。我国风电“抢装”已成过去时，国内整机头部企业均已加大海外市场布局， 伴随交付、并网、运维等各环节经验的积累，整机环节海外市场空间有望打开。 资料来源Statistica，Globalprice，风电之音，华金证券研究所 0.457 0.331 0.318 0.231 0.190 0.117 0.088 0.078 0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 0.450 0.500 德国 英国 日本 法国 美国 加拿大 韩国 中国 全球用电电价比较（美元/KWh，2022年3月） 全球陆上风机历史价格及未来走势预测请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 22 目录 01 02 03 风电产业链国产化大型化推动行业降本，齿轮箱与叶片是关键 风电行业从周期走向成长，成长潜力巨大 齿轮箱齿轮箱时代来临，齿轮箱轴承市场容量可观 04 投资建议和风险提示 05 叶片碳纤维应用有望迎来拐点，碳纤维需求呈稳定上升态势请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 23 资料来源CWEA，球哥看风，华金证券研究所 中国风电整机企业技术路线使用情况 3.1 风机降本，全面走向齿轮箱时代 u 中国风电整机企业开始全面采用中速永磁半直驱整机技术路线。近两年除了东方电气的海上风电还在坚持直驱技术 路线，金风科技、远景能源、明阳智能、运达股份等整机企业都已进入齿轮箱时代。金风科技每年几千台半直驱的 市场应用，给行业半直驱的技术推广应用带来强大的示范作用。 u 齿轮箱技术路线优势。满足技术性能的基础上，低成本能够获取客户青睐。（1）尽管齿轮箱漏油的缺陷被行业诟 病，但其市场占有率高，技术投入大创新快，尤其是近几年的高扭矩密度技术给齿轮箱的功率提升带来更大的优势， 单位千瓦的齿轮箱原材料重量下降1/3，加快了大兆瓦的技术迭代，其单位原材料用量更是线性下降。（2）成本优 势随着机组单机容量越大，直驱发电机的成本压力越来越大，而采用齿轮箱并没有增加机组成本。 整机企业 陆上（国内） 海上（国内） 金风科技 4.x以上全部中速永磁半直驱 中苏永磁半直驱 远景能源 双馈 双馈/混合驱动 明阳智能 超级紧凑半直驱/双馈 超级紧凑半直驱/中速永磁半直驱 运达股份 双馈 双馈/中速永磁半直驱 上海电气 双馈/中速永磁半直驱 中速永磁半直驱 中车风电 双馈 中速永磁半直驱 中国海装 双馈 双馈/中速永磁半直驱 东方电气 双馈/中速永磁半直驱 直驱 联合动力 双馈 中速永磁半直驱 哈电风能 直驱/中速永磁半直驱 中速永磁半直驱 三一重能 双馈 双馈请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 24 资 料 来 源 Pitting Fault Detection of a Wind Turbine Gearbox Using Emipiracal Mode ， 智 研 咨 询 ， 华 金 证 券 研 究 所 风电齿轮箱行业产业链示意图 风电齿轮箱结构图 3.2 齿轮箱风电机组重要部件 u 风电齿轮箱是风力发电机组的核心部件，其主要作用是将风轮吸收的动能传递给发电机。通常风轮的转速很低，远 达不到发电机发电所要求的转速，必须通过齿轮箱进行增速，故齿轮箱也被称为增速箱。其专用部件主要包括行星 架、齿轮箱体、扭力臂、法兰、行星齿轮、太阳轮等。 u 从风电机组制造成本看，在构成风电机组的零部件中，叶片、齿轮箱、发电机的风电整机制造成本占比依次排列前 三，其中齿轮箱占风电整机制造成本的10。 u 从产业链角度来看，风电齿轮箱行业上游原材料主要包括钢材、铝材、铜材等；中游为风电齿轮箱制造业；下游产 业主要是风电整机制造，包括机头装配，塔架设计，风电整机组装等。请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 25 资料来源8兆瓦风电齿轮箱动力学特性分析，国内外风电齿轮箱设计技术及主流技术路线综述与展望，华金证券研究所 风电齿轮箱技术路线 齿轮箱容量 采用的技术路线 特点 制造和装配精度要求 2.5MW 复合行星齿轮系 齿轮浮动设计，轴承润滑条件好， 维修便捷 高 功率分流 齿轮浮动设计，功率容量大，噪音 低，体积小，重量轻 高 柔性轴 齿轮均载效果好 非常高 5-6MW “融合技术路线” 兼有功率分流和柔性轴两种 技术路线的优点 非常高 风电装备关键零部件年失效率及停机时间 3.3 齿轮箱的重要性及四大技术趋势（1-2） u 风电齿轮箱是由齿轮、轴、轴承和箱体等组成，随着机组大型化，齿轮箱的功率也不断增加，其安全性与稳定性愈发重要。根据德国 LWK和WMEP统计的风电装备各关键零部件的年失效率和每次失效的停机时间，箱体每次失效引起的停机时长最长，这严重影响了风力发 电机组的可靠性和维修成本。因此，提高风电齿轮箱的质量对降低机组的成本、提升风电机组的稳定性具有重要意义。当前，齿轮箱 呈现四大技术趋势 u （1）变速比齿轮箱趋势传统的风电齿轮箱速比是恒定的，其输出转速（发电机转速）是变化的，而变速比齿轮箱利用自身速比的改 变使输出端（发电机）得到恒定的转速，常用的方法是使用液力变矩器来改变速比，也有的使用差速行星和拆分齿轮结构来进行变速。 u （2）多输出轴趋势为减小风力发电机组中发电机的体积，将一个发电机分为2个或更多个发电机成为一种选择，因此风电齿轮箱也 需相应设计为2个或更多个输出轴结构。请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 26 资料来源风电机组行星齿轮-滚动轴承耦合系统动态特性研究，变工况下风电齿轮箱轴承动力学特性研究，华金证券研究所 风电齿轮箱轴承动力学模型 风电机组行星齿轮-滚动轴承模型 3.4 齿轮箱的四大技术趋势（3-4） u （3）行星级功率分流趋势行星齿轮具有传动比大、结构紧凑、功率分流等优点，在风电齿轮箱中被广泛采用。在风电齿轮箱行星 级中，行星轮通过轴承与转架连接，转架通过转架轴承与箱体连接。齿轮箱功率大型化发展趋势下，行星级体积将不断增加，为使 行星级结构更紧凑，减小齿轮箱外径，通常使用差速行星进行功率分流。 u （4）轴承关联设计与滑动轴承趋势轴承是风电齿轮箱中最重要的部件之一，由于风电机组的工作环境及载荷复杂多变，齿轮箱的 载荷也不断变化，导致轴承易出现故障。据统计，轴承故障占风电齿轮箱故障总数的63，且轴承故障往往会给齿轮箱带来较大的破 坏，因此轴承技术以及现场维护策略仍需不断完善；此外，整机降本减重趋势下，齿轮箱滑动轴承有望成为产业趋势。请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 27 资料来源财联社，滑动轴承在风力发电齿轮箱中的应用现状与发展趋势，华金证券研究所 部分国内外滑动轴承风电齿轮箱样机的功率等级与进度 3.5 风电齿轮箱中滑动轴承的应用现状 u 威能极已开发出35.xMW半直驱型滑动轴承风电齿轮箱，已实现8MW滑动轴承风电齿轮箱研制。美闻达开发出5MW及 以上滑动轴承风电齿轮箱，将所有滚动轴承替换为滑动轴承，扭矩密度提升了35。采埃孚开发出45MW滑动轴承风 电齿轮箱，将扭矩密度提高到175Nm/kg。南高齿开发出3.XMW滑动轴承风电齿轮箱。 u 太原重工开发出2MN级滑动轴承风电齿轮箱，进行了5年以上的风电场运行验证。长盛轴承已取得风力发电机主齿轮 箱用滑动轴承的挂机测试订单。整体上来看，国内滑动轴承风电齿轮箱研发与国外并跑，均处于样机开发与测试阶 段。风电行业“以滑动轴承替代滚动轴承”的趋势渐渐明朗，具有朝10MW功率等级应用的趋势，市场空间广阔。请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 28 资料来源新强联公告，华金证券研究所 3.6 齿轮箱轴承市场空间测算 u 齿轮箱机型带动下，齿轮箱轴承呈现抗通缩属性。在行业降本及风机大型化加速背景下，风电产业链普遍面临通缩压力。我们基于 未来三年全球风机的新增容量、单机功率及机型变化的假设，推理齿轮箱轴承市场空间。在齿轮箱机型带动下（高速传动低速传 动），双馈机型齿轮箱轴承需求个数较为稳定，预计从2022年的402000个小幅增长到2025年的413538个；半直驱型齿轮箱轴承需求 个数将实现大幅增长，预计从2022年的48214个增长到2025年的100385个，CAGR达27.69。假定单价以5的速度增长，预计在2025年， 全球齿轮箱滚动轴承市场空间为143.11亿元，假定2025年滑动轴承市场渗透率为20，则全球齿轮箱滑动轴承市场空间为20.04亿元。 年份 2018 2019 2020 2021 2022E 2023E