作为有成本优势、有韧性、有最大脱碳潜力的电力品种,风电能够成为绿色复苏及碳中和的重要基石。
根据国家能源局数据,年我国风电新增装机量为37.63GW,同比下降21.0%,仅完成上一年招标量的69.49%。而根据每日风电的不完全统计,年国内风电开标规模已达到.27GW,叠加部分年已招标的装机需求在年内未并网,或递延至年,中银国际判断当前已招标未并网风电项目存量空间至少接近GW,足以支撑年风电新增装机量实现快速提升。#风电#
风电产业链
风电产业链共包含三个部分:
上游原材料:整机和风塔各类零部件所使用的原材料,主要有钢材类、玻纤/树脂/胶粘剂类、发电机所需元器件。
中游风机零部件:包括结构件、叶片、齿轮、发电机、变流器等;发电零部件:塔筒、风机、海缆等;
下游运营商:国有发电集团为主的风电投资运营商,负责包括风电场的开发、建设、运营、销售服务。
风电产业链多环节涉及金属材料,短期大宗商品价格波动直接影响产业链景气度,传导至股价表现。中下游环节除叶片外,诸如整机、塔架、塔筒、齿轮箱都离不开钢材,钢材价格直接影响产业链景气度。
叶片
目前全球风电巨头为了降低风电的度电成本,提升产品盈利能力,均采用了风电叶片大型化、轻量化的发展目标。
到年,叶片的长度从米逐步增长到米,预计未来叶片尺寸还将进一步增大到米甚至更高。
行行查
行业研究数据库资料显示,风电叶片产业链主要由上游原材料供应商,中游风电叶片生产商、下游整机厂商和风电场运营等环节构成。生产叶片的主要原材料包括芯材及碳梁、环氧树脂、纤维布等,国内代表企业有澳盛科技、光威复材、上纬新材、康达新材等。
风电叶片制造企业可分为两类,一类是以迪皮埃(TPI)为代表的独立叶片生产企业,中材科技和时代新材均属于此类企业;另一类是以艾尔姆(LM)为代表的风电整机厂配套生产企业。叶片制造企业与下游整机厂商关系密切,通常双方一旦达成合作将形成长期稳定的供货关系。
齿轮
全球风电齿轮箱市场CR3接近70%,集中度高。轴承生产厂家不会直接供货给风电主机厂,而是直接供货给齿轮箱厂商,主机厂再向齿轮箱厂商进货,目前全球三大齿轮箱供应商南高齿、采埃孚和永能捷占据市场份额70%。
齿轮箱轴承长期处于振动状态,工况恶劣,极易出故障,事故率及维修成本高。
据统计,齿轮箱80%的故障起源于有缺陷的轴承,导致厂家维修成本攀升,生产意愿不强,加之齿轮箱轴承技术要求高,目前国内齿轮箱轴承几乎%依赖进口,国产化程度极低。
主轴
风电主轴处于风电主轴产业链上游,在风电整机中用于联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。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。
风电主机功率大型化成为趋势,将带动风电主轴趋向大型化。
随着国内风电行业的发展以及风电设备国产化率的要求,目前我国风电整机所需主轴基本实现%自给,国产风电主轴全球市占率超过50%。
当前主轴国产替代已完成,市场形成金雷股份和通裕重工双寡头竞争格局。
主轴轴承
风电轴承是风机的核心零部件之一,主要分为主轴轴承、偏航轴承、变桨轴承、齿轮箱轴承和发电机轴承。
相较于其他轴承,风电轴承对可靠性、免维护性具备更高的要求,同时还要具备在高温、高腐蚀等恶劣环境中稳定工作的特点,产品综合性能要求较高。
通常来讲,直驱式风机需要1套主轴轴承、1套偏航轴承和3套变桨轴承,双馈式或半直驱式风机还需要一套齿轮箱轴承(双馈齿轮箱约用20套轴承)。
综合来看,风电轴承在整机中的价值量占比较高。
目前全球轴承市场主要由外资品牌占据主导地位,而风电轴承是风机所有零部件中国产化率最低的。
根据WoodMackenzie数据,高端市场被瑞典SKF、德国舍弗勒、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。年舍弗勒、SKF、NTN等外资厂商三家加总达65%,我国本土厂商洛轴、瓦轴市占率仅4%。
根据中国轴承工业协会,年主轴轴承国产化率为33%,齿轮箱轴承国产化率为0.58%。
主轴轴承与偏航变桨轴承类似,都属于大型回转支承,但主轴轴承性能要求更高。
尽管近年来国内厂商在风电的偏航和变桨轴承领域实现了较高的国产化率,但主轴轴承尤其大功率主轴轴承的国产化率仍处于较低水平,未来替代空间广阔。
新强联在主轴轴承的研发和量产上属国内厂商进展最快,引领主轴轴承国产替代。公司的3MW主轴轴承已实现大批量生产,5.5MW的主轴轴承进入样机交付阶段等。
国内风电轴承厂商有望通过和头部主机厂共同配合攻克大功率主轴轴承的技术壁垒,实现对外资品牌的超越。
长盛轴承是滑动轴承综合性厂商,凭借多年技术储备,有望在齿轮箱滑动轴承替代滚动轴承的趋势下迎来第二增长曲线。
风电轴承主要供应商以及客户、产品梳理情况:
塔筒
风电塔筒本质上是风力发电的塔杆,在风力发电机组中主要起到支撑、吸收机组震动的作用,一般作为独立于风电整机的零部件单独招标,在风电场总投资成本占比在5%-10%左右。
目前国内的塔筒市场主要由三类厂商参与,第一类是以大金重工、天顺风能、天能重工、泰胜风能等为代表的专业化民营塔筒龙头厂商,第二类是大型央国企下属子公司,第三类是地方区域性的厂商。
由于塔筒运输难度大物流成本高,因此塔筒厂商对于运输半径要求苛刻,塔筒的产能区位布局相对分散,因此行业整体集中度较低。未来随着风机大型化发展,拥有广泛的产能布局并且抢占海外市场实现更大规模效应的企业能够在竞争中保持领先地位,行业集中度有望显著提升。
法兰
轴承和法兰同属为环形锻件下游重要应用分支,均需将锻件进行碾环、粗车、冲孔、精车、热处理、检测等工序,在原材料采购、锻件制备工艺流程等方面与法兰制造有较强互通性,使得公司在现有法兰积累的资源和经验可有效迁移。
法兰作为塔筒和桩基之间的关键连接部件,需要长期在复杂多变的受力环境中起到稳定的支撑作用。
据海力风电招股说明书,一般每套海风塔筒需要6-8个法兰,而每个桩基或导管架需要1个法兰。法兰在塔筒成本中的占比维持在15%左右。
法兰头部企业包括恒润股份、韩国太熊株式会社(国外为主)、山东伊莱特重工等。21年恒润股份在国内海上风电市场份额约55%-60%,山东伊莱特(未上市)约30%
随着风电机组的大型化,轮毂中心高度不断提高、叶轮直径逐渐增大。因此大型化趋势下,塔筒高度需要相应增加。随着高度的增加,塔筒载荷近似线性增加,而刚度下降,为保持塔筒强度与刚度不变,就需要额外增加塔筒的直径和壁厚,使得塔筒重量增加幅度大于高度增加幅度。