當前位置:首頁>>資訊中心>>行業動態 ? 風機零部件:風電核心環節,產業鏈龍頭全梳理(風力發電)
作為有成本優勢、有韌性、有最大脫碳潛力的電力品種,風電能夠成為綠色復蘇及碳中和的重要基石。#風電#
根據國家能源局數據,2022 年我國風電新增裝機量為 37.63GW,同比下降 21.0%,僅完成上一年招標量的 69.49%。而根據每日風電的不完全統計, 2022 年國內風電開標規模已達到 103.27GW,疊加部分 2021 年已招標的 裝機需求在 2022 年內未并網,或遞延至 2023 年,中銀國際判斷當前已招標 未并網風電項目存量空間至少接近 120GW,足以支撐 2023 年風電新增裝 機量實現快速提升。
風電產業鏈共包含三個部分:
上游原材料:整機和風塔各類零部件所使用的原材料,主要有鋼材類、玻纖/樹脂/膠粘劑類、發電機所需元器件。
中游風機零部件:包括結構件、葉片、齒輪、發電機、變流器等;發電零部件:塔筒、風機、海纜等;
下游運營商:國有發電集團為主的風電投資運營商,負責包括風電場的開發、建設、運營、銷售服務。
風電產業鏈多環節涉及金屬材料,短期大宗商品價格波動直接影響產業鏈景氣度,傳導至股價表現。中下游環節除葉片外,諸如整機、塔架、塔筒、齒輪箱都離不開鋼材,鋼材價格直接影響產業鏈景氣度。#2月財經新勢力#
目前全球風電巨頭為了降低風電的度電成本,提升產品盈利能力,均采用了風電葉片大型化、輕量化的發展目標。
2010 到2019年,葉片的長度從100 米逐步增長到125 米,預計未來葉片尺寸還將進一步增大到150米甚至更高。
行行查 | 行業研究數據庫 資料顯示,風電葉片產業鏈主要由上游原材料供應商,中游風電葉片生產商、下游整機廠商和風電場運營等環節構成。生產葉片的主要原材料包括芯材及碳梁、環氧樹脂、纖維布等,國內代表企業有澳盛科技、光威復材、上緯新材、康達新材等。
風電葉片制造企業可分為兩類,一類是以迪皮埃(TPI)為代表的獨立葉片生產企業,中材科技和時代新材均屬于此類企業;另一類是以艾爾姆(LM)為代表的風電整機廠配套生產企業。葉片制造企業與下游整機廠商關系密切,通常雙方一旦達成合作將形成長期穩定的供貨關系。
全球風電齒輪箱市場CR3接近70%,集中度高。軸承生產廠家不會直接供貨給風電主機廠,而是直接供貨給齒輪箱廠商,主機廠再向齒輪箱廠商進貨,目前全球三大齒輪箱供應商南高齒、采埃孚和永能捷占據市場份額70%。
齒輪箱軸承長期處于振動狀態,工況惡劣,極易出故障,事故率及維修成本高。
據統計,齒輪箱80%的故障起源于有缺陷的軸承,導致廠家維修成本攀升,生產意愿不強,加之齒輪箱軸承技術要求高,目前國內齒輪箱軸承幾乎100%依賴進口,國產化程度極低。
風電主軸處于風電主軸產業鏈上游,在風電整機中用于聯接風葉輪轂與齒輪箱,將葉片轉動產生的動能傳遞給齒輪箱。風電主軸使用壽命約20 年,使用中更換成本高、更換難度大,因此風電整機制造商對其質量要求非常嚴格。
風電主機功率大型化成為趨勢,將帶動風電主軸趨向大型化。
隨著國內風電行業的發展以及風電設備國產化率的要求,目前我國風電整機所需主軸基本實現100%自給,國產風電主軸全球市占率超過50%。
當前主軸國產替代已完成,市場形成金雷股份和通裕重工雙寡頭競爭格局。
風電軸承是風機的核心零部件之一,主要分為主軸軸承、偏航軸承、變槳軸承、齒輪箱軸承和發電機軸承。
相較于其他軸承,風電軸承對可靠性、免維護性具備更高的要求,同時還要具備在高溫、高腐蝕等惡劣環境中穩定工作的特點,產品綜合性能要求較高。
通常來講,直驅式風機需要1套主軸軸承、1套偏航軸承和3套變槳軸承,雙饋式或半直驅式風機還需要一套齒輪箱軸承(雙饋齒輪箱約用20套軸承)。
綜合來看,風電軸承在整機中的價值量占比較高。
目前全球軸承市場主要由外資品牌占據主導地位,而風電軸承是風機所有零部件中國產化率最低的。
根據WoodMackenzie數據,高端市場被瑞典SKF、德國舍弗勒、日本NSK、日本JTEKT、日本NT N、日本NMB、日本NACHI、美國TIMKEN這四個國家八家大型跨國軸承企業所壟斷。2020年舍弗勒、SKF、NT N等外資廠商三家加總達65%,我國本土廠商洛軸、瓦軸市占率僅4%。
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根據中國軸承工業協會,2020年主軸軸承國產化率為33%,齒輪箱軸承國產化率為0.58%。
主軸軸承與偏航變槳軸承類似,都屬于大型回轉支承,但主軸軸承性能要求更高。
盡管近年來國內廠商在風電的偏航和變槳軸承領域實現了較高的國產化率,但主軸軸承尤其大功率主軸軸承的國產化率仍處于較低水平,未來替代空間廣闊。
新強聯在主軸軸承的研發和量產上屬國內廠商進展最快,引領主軸軸承國產替代。公司的3MW主軸軸承已實現大批量生產,5.5MW的主軸軸承進入樣機交付階段等。
國內風電軸承廠商有望通過和頭部主機廠共同配合攻克大功率主軸軸承的技術壁壘,實現對外資品牌的超越。
長盛軸承是滑動軸承綜合性廠商,憑借多年技術儲備,有望在齒輪箱滑動軸承替代滾動軸承的趨勢下迎來第二增長曲線。
風電軸承主要供應商以及客戶、產品梳理情況:
風電塔筒本質上是風力發電的塔桿,在風力發電機組中主要起到支撐、吸收機組震動的作用,一般作為獨立于風電整機的零部件單獨招標,在風電場總投資成本占比在5%-10%左右。
目前國內的塔筒市場主要由三類廠商參與,第一類是以大金重工、天順風能、天能重工、泰勝風能等為代表的專業化民營塔筒龍頭廠商,第二類是大型央國企下屬子公司,第三類是地方區域性的廠商。
由于塔筒運輸難度大物流成本高,因此塔筒廠商對于運輸半徑要求苛刻,塔筒的產能區位布局相對分散,因此行業整體集中度較低。未來隨著風機大型化發展,擁有廣泛的產能布局并且搶占海外市場實現更大規模效應的企業能夠在競爭中保持領先地位,行業集中度有望顯著提升。
軸承和法蘭同屬為環形鍛件下游重要應用分支,均需將鍛件進行碾環、粗車、沖孔、精車、熱處理、檢測等工序,在原材料采購、鍛件制備工藝流程等方面與法蘭制造有較強互通性,使得公司在現有法蘭積累的資源和經驗可有效遷移。
法蘭作為塔筒和樁基之間的關鍵連接部件,需要長期在復雜多變的受力環境中起到穩定的支撐作用。
據海力風電招股說明書,一般每套海風塔筒需要6-8個法蘭,而每個樁基或導管架需要1個法蘭。法蘭在塔筒成本中的占比維持在15%左右。
法蘭頭部企業包括恒潤股份、韓國太熊株式會社(國外為主)、山東伊萊特重工等。21年恒潤股份在國內海上風電市場份額約55%-60%,山東伊萊特(未上市)約30%
隨著風電機組的大型化,輪轂中心高度不斷提高、葉輪直徑逐漸增大。因此大型化趨勢下,塔筒高度需要相應增加。隨著高度的增加,塔筒載荷近似線性增加,而剛度下降,為保持塔筒強度與剛度不變,就需要額外增加塔筒的直徑和壁厚,使得塔筒重量增加幅度大于高度增加幅度。
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