风电传动系统有望成为A股大机会，看看股价，还能上车机会

传动系统风电成本占比最高的环节

一、平价上网是装机发展的一个关键点

1、陆风已经平价，海风仍然贵

海通介绍，根据海力风电招股说明书显示，目前主流发电形式度电成本分别为煤电0.23-0.45元，水电0.33元，陆风0.39元，海风0.64元和太阳能0.39元。陆风和太阳能已经平价。而海风距离平价仍有距离。

天风介绍，过去10年，陆上风电、海上风电的总安装成本分别下降31%和32%，平准化度电成本分别下降56%和48%，降幅明显。

美元汇率以6.371计，2020年陆风的度电成本为0.25元，成为各类新能源发电的最低水平，海风的度电成本为0.54元，目前仍高于陆风和光伏（0.363）

中金也表示，经过风机大型化降本后，陆上风电项目的造价已经普遍低于运营商投资门槛。即便是考虑了一定的储能配比，陆上风电项目的造价仍低于运营商的投资门槛。

2、风电降本趋势

风电度电成本主要可由初始投资成本及期间运维费用（分子）、发电小时数或发电量（分母）决定，因此风机大型化，大功率化，长叶片化是未来发展趋势。此外，随着零件国产化成本还有继续下降空间。

风机零部件的用量不会伴随功率增长而线性增加。

从整个风电项目来看，在规模相同情况下，单机容量大型化可以减少基座、海缆及等零部件使用量耗量，从而降低单位造价成本，例如在100MW风电项目中，若将风机容量从2MW提高至5MW，对应风机台数将从50台降低至20台，从而减少30个塔筒及塔桩成本，提高土地利用率，减少后期运维故障点，从而降低造价及安装运维成本。

从单个风机来看，功率大型化有效摊薄原材料单位重量；

由于零部件原材料为主要成本且多数以重量计价，从而能够降低原材料成本，以运达股份产品为例，当单机额定功率从2MW提高至6MW，单位重量将从61.90吨/MW下降至31.50吨/MW，降幅高达49%，有效带动单位原材料成本下降。

综上，风机功率大型化趋势确定，根据CEWA，2020年中国陆上风电机组平均单机容量达到2.6MW，较2010年提高76%；2020年中国海上风电机组平均单机容量达4.9MW，较2010年提高85%。

2）长叶片提高风机发电量，使用碳纤维等轻量化材料成必然趋势。

在相同风速条件下，叶片越长，扫风面积增大，风能利用价值越大。同时，随着开发规模逐渐扩大，风电场选址逐渐转向低风速资源区，大叶片能够有效降低选址对最低风速的要求，从而提升风机发电小时数及发电量。

据金风科技测算，以3MW机组为例，当叶片加长5m，扫风面积可增加0.81m2/kW，年利用小时数提升208小时。因此，长叶片趋势确定。根据全球风能理事会，在相同额定功率的风机中，叶轮直径逐年增大。根据CWEA，新增2.0MW机组平均直径从2010年的88米增加至2018年的118米。

由普通玻纤制成的叶片的密度较大，大型化重量不断增加，从而加大了塔架及轴承等其他零部件的载荷，并增加运输安装成本。

同时由于玻纤模量小，当叶片长到一定程度时会因刚性不足发生扰动，旋转时发生晃动会导致损伤轴承及电机。因此使用高强高模、低密度的碳纤维等轻量化材料将成为叶片大型化发展的必然趋势。

3）电缆优化（海风降本）

根据华东勘测设计研究院测算，通过优化集电线路布置、海缆截面和长度的方式，可以降低 2%~5%的造价；采用绝缘及相关辅材国产化，亦可降低电缆造价成本约 2%~4%；采用铝芯替代铜芯技术，对于海缆成品造价成本有约10%~15%的影响。

整体而言，随着海上风电电缆造价的下降，以未来主流3x1000或1200典型截面海缆（单位是平方毫米）为例，海上风电投资将下降400~500元/kW。

4）国产化

目前大型化零部件环节仍有一定供应短缺的情况，个别产品如主轴轴承还未完全国产化，随着大型化零部件产能扩张陆续跟进，仍有相当的降本空间。

最终，根据海力风电的招股说明书显示，未来海风度电成本可以降至0.366元。

中金测算，根据目前海风平价的进展来看（并没有给出测算过程），预计经过2022年短暂的过渡期，2023年开始有望开启快速上行期，在2025年后有望接力陆上风电成为国内风电的重要新增来源。

风电传动系统

1、什么是传动系统

根据工作环境可分为陆上风电和海上风电，通常情况下一套完整的风电设备包括风电机组（去掉叶片，剩下叫传动系统）、风电支撑基础（塔筒）以及输电控制系统（电缆等）三大部分。

其中，传动系统是使叶片动能转换为电能的关键装置，通常包括轮毂、主轴、齿轮箱、减速器、发电机、轴承等零部件。

2、传动系统的成本占比情况

根据三一重能招股说明书，2020年公司齿轮箱、发电机、回转支承（回转支承是一种能够承受综合载荷的大型轴承）成本分别为12.32/3.26/3.06亿元，分别占当年总成本的22.64%、6.00%、5.62%。特别地，齿轮箱是公司总成本中占比最高的部件，发电机与回转支承按照价值量，在总成本中分别排第三位与第四位，传动系统在风机成本中的重要性不言而喻。

3、传动系统的国产化情况

根据伍德麦肯兹官网的数据，2019年我国机舱、发电机、塔筒的国产化程度已经非常高，均达到80%以上的水平，叶片、齿轮箱、转换器等零部件国产化率也已经达到了70%以上。

轴承作为传动系统的主要组成部分，是我国风机完全国产化的最后一块拼图，2019年我国主轴轴承、偏航变桨轴承的国产化率分别只有33%和50%，侧面体现风电轴承的较高技术壁垒。

4、传动系统的毛利率

供求关系、技术壁垒、竞争格局等直接影响整机及零部件的毛利率，2018-2020年，除发电机外，风机主要零部件毛利率均有所上涨，20年受抢装因素影响，零部件厂商毛利率与整机厂商毛利率出现背离。在风电整机及主要零部件中，轴承、主轴、制动器等传动系统的组成部分毛利率处于较高水平，2020年轴承、主轴、制动器环节的平均毛利率分别为35.27%、35.99%、40.21%，印证了传动系统在风电产业链当中的重要地位。

5、细分赛道之轴承

轴承在风机中应用广泛。双馈式风机与半直驱式风机中运用的轴承主要有主轴轴承、偏航轴承、变桨轴承、齿轮箱轴承与发电机轴承。

一般地，一台双馈式或半直驱风电机组需要主轴轴承1~3套，偏航轴承1套，变桨轴承3套。而直驱式风机由于没有齿轮箱结构，因此不需要齿轮箱轴承。

轴承的分类

根据轴承工作其所能承受的载荷方向，可以将滚动轴承分为向心轴承和推力轴承。根据滚动体的种类与结构不同，轴承又可以分为深沟球轴承、球状滚子轴承、圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承等。

球轴承的高速运转性能好，旋转精度高，但刚度较低，适用于高转速但负荷不太大的场景；滚子轴承和滚针轴承由于增大了接触面积，刚度更高，但高速运转性能稍逊，适用于载荷较大的场景。

主轴轴承技术难度高，有更高的价值与毛利率。

主轴轴承设计难度高，工作环境恶劣，寿命要求达到25-30年，对设备可靠性要求很高。此外，风轮主轴载荷大，相比其他轴承的长度也更长，需要主轴轴承有足够的硬度、强度、抗冲击性能，同时要有较少的缺陷，防止过早疲劳。由于生产工艺的复杂，主轴轴承产品附加值也更高。

根据新强联非公开发行股票募集说明书，从2020年实际销售情况来看以及募投项目的规划来看，主轴轴承价格都比偏航变桨轴承高的多2020年公司3-4MW的偏航变桨轴承单价为12.62万元（一套约50万元），而同等功率机型的主轴轴承单价为52.63万元，比偏航变桨轴承高出3倍多；此外，主轴轴承毛利率也显著高于偏航变桨轴承，2020年新强联主轴轴承的毛利率为48.83%，比偏航变桨轴承毛利率22.32%高26.51pct。

偏航变桨轴承产品标准化程度高，已经基本实现国产化。

从主要轴承厂商产品布局来看，我国已有多家厂商可以生产偏航变桨轴承。根据新强联年报，公司已经具有3-6MW偏航变桨轴承的批量化生产能力，偏航变桨轴承在公司风电产品收入中占据主要地位，2017-2019年公司偏航变桨轴承收入分别为1.68/1.33/1.36/2.58亿元，分别占风电产品收入的88.44%、77.07%、81.10%、76.42%；

瓦轴是我国偏航变桨轴承另一主要供应商，2019年在国内生产出第一套为欧洲世界知名风电制造商陆上主流机型配套的4.5MW变桨轴承，目前公司已经先后开发出1.5MW、2.0MW、3.0MW、5.0MW、6.0MW、7.0MW等系列风机配套轴承；此外，洛轴、洛阳LYC、天马、大冶轴等也具有偏航变桨轴承的生产能力，特别是3MW以下的风电偏航变桨轴承国产率已经相当高。

国内轴承企业高端市场全球竞争力仍较弱，国产替代仍有空间。

轴承国产化率在风机部件中国产化率最低，根据伍德麦肯兹，2019年我国风机主轴承和偏航变桨轴承国产化率分别为33%和50%，而叶片、塔筒、齿轮箱等其他零部件国产化率皆已超过70%，轴承是我国风机完全国产化的最后一环，国产替代仍有较大空间。

从全球范围看，轴承行业经过多年产业竞争后，高端市场被瑞典SKF、德国Schaeffler、日本NSK、日本JTEKT、日本NTN、日本NMB、日本NACHI、美国TIMKEN这四个国家八家大型跨国轴承企业所垄断。根据电气风电招股说明书，2019年舍弗勒、SKF、NTN的全球市占率分别为29%/24%/12%，三家加总达到65%，而我国本土企业洛轴、瓦轴的市占率只有各4%。

在收入体量上，我国企业与国外知名企业差距仍较大。

除风电领域外，国外轴承企业多沿产业链向更多领域扩展。以全球轴承龙头SKF为例，公司的轴承产品广泛应用于农业、机械、油气、电力、高铁等领域。2020年全球八大轴承厂中的SKF、舍弗勒、NTN、JTKET收入分别为
562.91/991.28/417.55/909.37亿元，而我国代表企业新强联当年收入只有20.64亿元，与国外巨头仍有较大差距。

国内轴承产业以“哈瓦洛”为主，新强联等民企近年不断杀出重围。我国轴承产业开始于1938年，经过70多年的发展，无论从轴承产量还少轴承销售额来算，我国都已经迈入全球轴承工业大国行业。

我国轴承产业具有较为明显的集聚态势，目前主要形成了瓦房店、洛阳、长三角、浙东和聊城五个轴承产业集群。其中，瓦轴、洛轴、哈轴是我国三大国有龙头企业，经过多年的技术沉淀，在产品种类、生产工艺上都具有较大优势。

同时，随着我国市场化程度的不断提高，民营企业也不断进入轴承制造行业，已经成为了我国轴承行业的主力军，规模比较大的企业有天马轴承、万向钱潮、人本集团、慈兴集团、新强联等。此外，外资品牌轴承企业也占据着国内轴承市场的重要部分，全球八大跨国轴承公司均已在中国设立公司，并不断加大在华投资力度，建立了多家轴承生产工厂，并在中国设立了区域总部和工程技术中心。

相关A股公司:新强联（300850）

6、细分赛道之主轴

主轴主要应用于双馈和半直驱机型。风电主轴在风电整机中用于连接风叶轮毂与齿轮箱，将叶片转动产生的动能传递给齿轮箱，是风电整机的重要零部件。

风电主轴使用寿命约20年，使用中更换成本高、更换难度大，因此风电整机制造商对其质量要求非常严格。

按产品应用的机型不同，风电主轴可分为双馈异步式主轴与半直驱主轴，双馈异步式风电整机用主轴目前依然占据市场主导地位。

直驱式风机中，由于没有齿轮箱，叶轮与发电机通过主轴直接相连，但其主轴尺寸较小，因此通常所说的主轴多指双馈式风机主轴。

金雷股份与通裕重工是全球风电主轴双寡头。

风电主轴制造属于重资产行业，而且主轴作为传递动力的关键部件，重要性不言而喻。我国主轴生产企业经过多年的发展，在技术上形成了深厚的积淀，并取得了有利的竞争地位。

我国代表企业金雷股份和通裕重工是全球风电主轴生产双寡头，从收入端来看，金雷股份与通裕重工风电主轴产品收入相当，2020年金雷股份与通裕重工风电主轴收入分别为13.83亿元和14.53亿元。根据金雷股份公司年报，2019年公司全球市占率为24.98%，我们测算测算通裕重工全球市占率约为23.32%，两者合计约50%。

金雷股份与通裕重工不断扩产，金雷股份开始布局铸造主轴。

根据金雷股份非公开发行股票募集说明书，公司拟投资5亿元建设“海上风电主轴与其他精密传动轴建设项目”，公司现有锻造主轴产能11.6万吨，铸造主轴受托加工产能0.6万吨，项目达产后锻造主轴产能将增加至14万吨，铸造主轴产能增加至1.6万吨。

根据通裕重工可转债募集说明书，2021年公司风电主轴产能为9万吨，相较于2000年下降了7万吨，由于风电“抢装潮”退坡，公司原风电主轴部分产能被用于生产其他锻件产品；在公司募投项目中，“高端装备核心部件节能节材工艺及装备提升项目”拟对风电主轴锻件工艺及装备提升，改造前主轴销量为14万吨，改造后销量预计为12.5万吨，但产品单价相应有所提高。

相关A股公司金雷股份（300443）、通裕重工（300185）

7、细分赛道之齿轮箱

齿轮箱是风力发电机组的功率传输部件，通过提升传动系统转速、降低扭矩，从而把叶轮吸收的风能传递到发电机，以满足发电机使用性能需求。

齿轮箱主要应用在半直驱式风电机组和双馈式风电机组中，风电机组中的齿轮箱通常要求体积小、重量轻、性能优良、运行稳定并可以适应多种恶劣环境，对产品质量要求十分严格。

齿轮变速主要有两种形式，一种是平行齿轮（圆柱齿轮）变速，一种是行星齿轮变速。

相比平行齿轮变速，行星齿轮的增速效率更高，体积更小，在风电机组中应用也更为广泛。一级行星两级平行轴多应用于2MW及2MW以下的风电机组，用一组平行轮代替行星轮，可靠性更高，但体积也相应更大；两级行星一级平行轴主要用于2.5MW以上的风电机组，具有承载力强、变速效率高、体积小的优点。

风电大型化，多级行星轮的中速传动系统有望成为行业主流。

根据Winergy，风电齿轮箱发展经历了一级行星轮、二级行星轮到三级行星轮的变化过程；现有传动系统仍以高速传动为主，未来随着风机大型化以及海上风电的发展，中速系统由于齿轮箱发生故障概率更低，占比有望上升。

南高齿已跻身世界前列。

根据北京风能大会公开资料，南高齿风电主齿轮箱全球装机已达90000台，位居全球第一。根据金源装备引用的GWEC《全球风电齿轮箱供应链2019》报告，2019年全球风电齿轮箱的年产能大约为75GW，排名前三的风电齿轮箱供应商（中国高速传动(南高齿)、采埃孚、威能极）合计市占率达68%，其中中国高速传动占比24%，全球龙头地位较为稳固。

重齿、杭齿、大连重工等亦加速布局风电齿轮箱。

国内风电齿轮箱行业的主要参与者还有杭齿前进、重齿、大连重工等。杭齿前进作为业内为数不多的主板上市公司，近年来风电及工业传动产品销售情况不断好转，2018-2020年，公司风电及工业传动产品收入分别为2.63/3.87/5.77亿元，分别同比增长5.82%、47.02%、49.14%；2020年公司风电及工业传动产品销量为472台，同比增长41.74%。

大连重工是我国重机行业的大型重点骨干企业和新能源设备制造重点企业，公司全面布局风电业务板块，目前在齿轮箱、偏航变桨驱动、电机等多产品上实现突破。

2018年12月，公司与华锐风电签订股权转让协议，华锐风电将其持有的华锐风电科技（大连）有限公司100%股权和华电虎林风力发电有限公司18%股权转让给大连重工。目前，公司已形成8大系列40余种风电产品，先后通过了GL、DNV、Dewi-OCC、TUV、CE等设计、生产及安全等20余个产品认证。

相关公司中国高速传动（00658）、杭齿前进（601177）、大连重工（002204）

8、细分赛道之电机

发电机是风电机组传中将机械能转换为电能的重要部件。风力发电机组中发电机主要有鼠笼异步电机、双馈异步电机、直驱永磁同步电机、半直驱永磁同步电机四类。

随着技术的逐步成熟，竞争变得激烈，毛利率持续下降。

发电机是风电机组中国产化率最高的部件，2017年之前，风力发电机的毛利率处于较高水平，2018年后随着风电行业的快速发展，行业竞争激化，毛利率不断下滑，2020年中电电机和湘电股份风力发电机毛利率分别为22.81%和8.51%，相较于2017年的毛利率峰值分别下降了24.34pct和12.98pct。

产品技术趋于成熟，多家均可满足大型化配套需求。

我国发电机企业在大兆瓦技术上已经相对成熟，在半直驱永磁同步发电机方面，中车永济、湘电股份、汾西重工均已完成10MW以上大兆瓦发电机的研发与生产，可满足未来海上大兆瓦风电机组的需求。

在双馈异步发电机方面，由于该机型主要应用于陆上，相对海上机组其容量较小，目前，湘电股份已实现1.55-8.4MW双馈异步发电机产品全覆盖，中车永济和汾西重工也具有5.XMW级产品的生产能力，可以满足市场需求。

除发电机外，风电机组中的电机还包括偏航、变桨驱动电动机等。

我国偏航变桨电机的主要生产商有江特电机、大连重工等。

根据江特电机在风能大会上的资料，江特电机是我国风电偏航变桨电机龙头企业，江特偏航电机涵盖1.5-6MW各种机型，偏航变桨电机年产量超过10万台，市场占有率高达60%。

大连重工在偏航变桨电机上布局也较为全面，根据大连重工在风能大会上的资料，公司目前累计已生产偏航驱动器20800余台（1.5MW11600余台、1.65MW500余台、2MW7700余台、3MW900余台、5MW6台、6MW6台）；变桨驱动器13700余台（1.5MW7300余台、1.65MW400余台、2MW5400余台、3MW600余台、5MW4台、6MW3台）。

9、细分赛道之制动器

制动器是使运动部件减速、间断或坚持间断情况等功能的设备。根据制动系统，制动器可分为机械式、液压式、气压式、电磁式等多种；按制动件的结构形式又可分为外抱块式制动器、内张蹄式制动器、带式制动器、盘式制动器等。

在大型风力发电机组中，偏航系统，主轴制动以及风轮锁定等功能的实现依赖于小体积、大功能的液压系统，液压技术在风力发电领域得到了广泛的应用。

国产化不断加速，华伍股份是国内市场绝对龙头。

2010年之前，我国国内风电制动器行业尚处于起步阶段，市场基本被外资品牌占据，如风电设备的主轴制动器和1.5MW以上（含）机组的偏航制动器95%以上由国外厂商供应，1.5MW以下的偏航制动器80%以上由国外厂商供应。此后，随着国内主机厂商崛起，风电制动器行

业国产替代比例不断提高。

华伍股份是我国风电制动器行业龙头，综合市占率超过40%，目前已经具备大功率风机制动器的批量供货能力，可适应陆上和海上机型主机的要求，客户基本涵盖了国内主要风电设备主机厂商，其中包括金风科技、广东明阳、远景新能源、浙江运达、湘电股份、上海电气、东方电气、国电联合动力等，且是国内唯一一家西门子风电全球合格供方，公司已在风电设备制动器领域确立竞争优势地位。

相关公司华伍股份（300095）