風電傳動鏈產(chǎn)業(yè)深度研究：把握產(chǎn)業(yè)鏈變化的鑰匙優(yōu)質(zhì)產(chǎn)能聚集地

風電傳動鏈產(chǎn)業(yè)深度研究：把握產(chǎn)業(yè)鏈變化的鑰匙，優(yōu)質(zhì)產(chǎn)能聚集地一、傳動鏈：風電整機核心，技術(shù)進步關(guān)鍵點（一）傳動系統(tǒng)簡介傳動系統(tǒng)是使葉片動能轉(zhuǎn)換為電能的關(guān)鍵裝置，通常包括輪轂、主軸、齒輪箱、減

速器、發(fā)電機、軸承等零部件。零部件的類型與風力發(fā)電機的結(jié)構(gòu)息息相關(guān)，例如

在直驅(qū)式風機中，沒有齒輪箱結(jié)構(gòu)，主軸尺寸也比較小；半直驅(qū)機型各有特色，有的

廠家沒有主軸或者主軸只起到傳動的作用而不承受負載。傳動系統(tǒng)在風機總成本中占比較高。根據(jù)三一重能招股說明書，2020年公司齒輪箱、

發(fā)電機、回轉(zhuǎn)支承成本分別為12.32/3.26/3.06億元，分別占當年總成本的22.64%、

6.00%、5.62%。特別地，齒輪箱是公司總成本中占比最高的部件，發(fā)電機與回轉(zhuǎn)支

承按照價值量，在總成本中分別排第三位與第四位，傳動系統(tǒng)在風機成本中的重要

性不言而喻。傳動系統(tǒng)技術(shù)壁壘相對較高，國產(chǎn)替代仍在路上。經(jīng)過多年的發(fā)展，我國風電機組

主要零部件大部分已經(jīng)實現(xiàn)了國產(chǎn)替代，零部件的國產(chǎn)化也不斷推動了風電成本的

下降。根據(jù)伍德麥肯茲官網(wǎng)的數(shù)據(jù)，2019年我國機艙、發(fā)電機、塔筒的國產(chǎn)化程度

已經(jīng)非常高，均達到80%以上的水平，葉片、齒輪箱、轉(zhuǎn)換器等零部件國產(chǎn)化率也已

經(jīng)達到了70%以上。軸承作為傳動系統(tǒng)的主要組成部分，是我國風機完全國產(chǎn)化的

最后一塊拼圖，2019年我國主軸軸承、偏航變槳軸承的國產(chǎn)化率分別只有33%和50%，

側(cè)面體現(xiàn)風電軸承的較高技術(shù)壁壘。在整個風機產(chǎn)業(yè)鏈中，傳動系統(tǒng)各環(huán)節(jié)毛利率相對較高。供求關(guān)系、技術(shù)壁壘、競

爭格局等直接影響整機及零部件的毛利率，2018-2020年，除發(fā)電機外，風機主要零

部件毛利率均有所上漲，20年受搶裝因素影響，零部件廠商毛利率與整機廠商毛利

率出現(xiàn)背離。在風電整機及主要零部件中，軸承、主軸、制動器等傳動系統(tǒng)的組成部

分毛利率處于較高水平，2020年軸承、主軸、制動器環(huán)節(jié)的平均毛利率分別為35.27%、

35.99%、40.21%，印證了傳動系統(tǒng)在風電產(chǎn)業(yè)鏈當中的重要地位。（二）風機技術(shù)路線：理解風機產(chǎn)業(yè)鏈變化的鑰匙不同風電機組傳動系統(tǒng)的組成差異較大，風電機組技術(shù)路線的走向是傳動系統(tǒng)的產(chǎn)

業(yè)鏈以及市場格局演變的總鑰匙。根據(jù)傳動系統(tǒng)配置，風力發(fā)電機組技術(shù)路線可大

體分為六類：高速鼠籠異步發(fā)電機（SCIG）、高速繞線轉(zhuǎn)子異步發(fā)電機

（WRIG）、高速雙饋異步發(fā)電機（DFIG）、低速直驅(qū)永磁/電勵磁發(fā)電機

（PMSG/EESG）、中速/低速半直驅(qū)永磁/電勵磁發(fā)電機、高速半直驅(qū)鼠籠發(fā)電

機。目前，市場上應(yīng)用最多的主要有直驅(qū)永磁風力發(fā)電機組、雙饋異步風力發(fā)電機

組、半直驅(qū)混合驅(qū)動風力發(fā)電機組三類。雙饋式風力發(fā)電機組采用多級齒輪箱驅(qū)動雙饋異步發(fā)電機，它的電機轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)矩

小，變流器只需要處理轉(zhuǎn)差功率，無需對所有發(fā)電機輸出功率做變換。其優(yōu)點是體

積小，重量輕，整機成本和吊裝成本都相對較低，但多級齒輪箱的采用同時增加了

機組發(fā)生故障的頻率。

直驅(qū)永磁風力發(fā)電機組在傳動鏈中省略了齒輪箱，將風輪與低速永磁同步發(fā)電機直

接連接，降低了機械故障率和定期維護成本，同時作為同步電機能夠更加平穩(wěn)地發(fā)

電，提高了風電轉(zhuǎn)換效率和運行可靠性，在大功率領(lǐng)域表現(xiàn)更好；但是相比雙饋式

機組，直驅(qū)式風力發(fā)電機組體積較大、成本較高。半直驅(qū)概念是指采用中速齒輪箱和中速發(fā)電機傳動路線的風電機組，因其綜合了雙

饋異步高速傳動和直驅(qū)傳動鏈的傳動特點，因此也被稱為“半直驅(qū)混合驅(qū)動風電機

組”。半直驅(qū)永磁混合驅(qū)動技術(shù)結(jié)合直驅(qū)與雙饋兩種技術(shù)路線的優(yōu)點，傳動鏈由兩

級傳動齒輪箱和中速永磁發(fā)電機構(gòu)成，通過兩級傳動齒輪箱適當提高永磁發(fā)電機轉(zhuǎn)

速，可以使用比直驅(qū)風機體積更小、重量更輕的永磁發(fā)電機；比雙饋風機使用的多

級高傳動比齒輪箱轉(zhuǎn)速比更低，可靠性更強。此外，采用中速傳動的超緊湊傳動鏈

技術(shù)，載荷受力傳遞路徑較短，有效減輕齒輪箱、發(fā)電機經(jīng)受的載荷，通過均分風

機部件的設(shè)計和制造難度，從而保證了風電機組運行的可靠性，可有效降低綜合度

電成本。直驅(qū)式風電機組由于沒有齒輪箱，是目前三種主流技術(shù)路線中故障發(fā)生率最低的，

但由于機組體積較大，原材料成本相應(yīng)較高。以IEEE2006年刊載的論文為例，對

今天仍然有一定的參考意義，以3MW風機為例，考慮不同技術(shù)路線風電機組的發(fā)

電機原材料重量，直驅(qū)電勵磁風機機組重量最大，為45.1噸，其中鋼鐵占比較大，

共32.5噸；其次是直驅(qū)永磁機組，重量為22.4噸；三級齒輪箱雙饋風電機組重量最

輕，只有5.24噸，可見雙饋路線的發(fā)電機在原材料消耗上具有優(yōu)勢；若考慮齒輪箱

重量，3MW三級齒輪箱雙饋機組的齒輪箱重量為22噸，加上金屬原材料的重量為

27.24噸；一級齒輪箱半直驅(qū)永磁機組齒輪箱重量為14噸，加上金屬原材料重量為

20.11噸；直驅(qū)永磁機組總重量為24.2噸。體現(xiàn)在成本上，3MW的3級齒輪箱雙饋機組傳動系統(tǒng)（發(fā)電機原材料、發(fā)電機安

裝、齒輪箱、轉(zhuǎn)換器）成本為32萬歐元，直驅(qū)永磁機組成本為43.2萬歐元，1級齒

輪箱半直驅(qū)永磁機組成本為33.3萬歐元。雙饋、半直驅(qū)永磁風機在成本競爭上處于

優(yōu)勢地位，未來隨著風機大型化的持續(xù)推進以及稀土等原材料的上漲，雙饋與半直

驅(qū)的成本優(yōu)勢有望繼續(xù)擴大。風機技術(shù)作為整機廠商的競爭核心，經(jīng)過多年發(fā)展，國內(nèi)外各大整機廠商逐步形成

自己獨特的技術(shù)演進路線：

GE：GE起家于陸上風電，連續(xù)多年采用雙饋技術(shù)路線；2015年，GE收購阿爾斯

通的新能源業(yè)務(wù)，獲得了阿爾斯通在海上風電領(lǐng)域的生產(chǎn)能力，并正式進軍海上風

電市場。目前，GE海上風電機組HalideX14MW-220和Halide150-6MW等大兆瓦機

組均采用直驅(qū)永磁技術(shù)路線。西門子歌美颯：西門子陸上風電主要采用直驅(qū)永磁路線，而歌美颯陸上風電則采取

雙饋路線。2017年，西門子與歌美颯合并，陸上機組延續(xù)了歌美颯的雙饋路線。而

在6MW及以上的海上大兆瓦機組中，采取的是半直驅(qū)路線。

金風科技：全球領(lǐng)先的直驅(qū)永磁風機生產(chǎn)商，1.5MW、2S、3S/4S、6S/8S系列機

型均為直驅(qū)永磁，在2021年國際風能大會上發(fā)布了多款中速永磁產(chǎn)品，標志了金風

技術(shù)路線的重要轉(zhuǎn)變。運達股份、遠景能源、三一重能：均為我國著名的雙饋機組生產(chǎn)商，3MW以上機

型都以雙饋路線為主。在2021年北京風能大會上遠景能源推出的卓刻平臺

WH4.65N-192、WH5.0N-192采用了半直驅(qū)技術(shù)。

電氣風電：公司技術(shù)路線涵蓋齒輪箱增速型、風輪直驅(qū)型，公司陸上風機均為齒輪

箱增速型技術(shù)路線，海上風機包括齒輪箱增速型與風輪直驅(qū)型兩種技術(shù)路線。擁有鼠籠發(fā)電機和雙饋發(fā)電機設(shè)計技術(shù)以及永磁直驅(qū)發(fā)電機與變流器耦合技術(shù)，公司

3MW以上機型主要采用雙饋路線。風電大型化過程中，陸上機型中三種技術(shù)路線均有應(yīng)用。根據(jù)北京風能大會官方公

眾號，2020年和2021年國內(nèi)各大整機廠紛紛推出大兆瓦機型。在新推出的陸上機

型中，4MW以上占據(jù)了主導(dǎo)地位，其中三一重能、遠景能源、金風科技、明陽智

能均推出6MW及以上機型。在技術(shù)路線上，整機廠大多延續(xù)其傳統(tǒng)路線，直驅(qū)、

雙饋、半直驅(qū)皆有應(yīng)用，金風科技推出了中速直驅(qū)永磁的新機型，明陽智能以半直

驅(qū)為主，三一重能、中國海裝、運達股份以雙饋為主，而遠景在2021年CWP上推

出半直驅(qū)機型，打破了其過往以雙饋為主的產(chǎn)品布局。大兆瓦海上風電機型以直驅(qū)和半直驅(qū)技術(shù)路線為主。相比陸上風機，海上風電機組

通常功率更大，工作環(huán)境更惡劣，吊裝與維護成本更高，因此對于機組運行的穩(wěn)定

性提出了更高要求。由于多級齒輪箱的應(yīng)用，高速雙饋式風電機組后期發(fā)生故障概

率遠高于直驅(qū)式和半直驅(qū)式機組，從而限制了其在海上風電領(lǐng)域的應(yīng)用。根據(jù)《大容量海上風電機組發(fā)展現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)》，國內(nèi)外主要廠商推出的5MW以上海上

風電機組，我們發(fā)現(xiàn)除華銳風電、聯(lián)合動力等國內(nèi)三線廠商曾在2011-2012年間推

出過雙饋式的6MW機組外，其余風機均采用直驅(qū)或半直驅(qū)技術(shù)路線。二、技術(shù)路線多點開花，零部件各有千秋（一）軸承：技術(shù)壁壘較高，國產(chǎn)廠商紛紛發(fā)力軸承在風機中應(yīng)用廣泛。雙饋式風機與半直驅(qū)式風機中運用的軸承主要有主軸軸承、

偏航軸承、變槳軸承、齒輪箱軸承與發(fā)電機軸承。一般地，一臺雙饋式或半直驅(qū)風電

機組需要主軸軸承1~3套，偏航軸承1套，變槳軸承3套。而直驅(qū)式風機由于沒有齒輪

箱結(jié)構(gòu)，因此不需要齒輪箱軸承。根據(jù)軸承工作其所能承受的載荷方向，可以將滾動軸承分為向心軸承和推力軸承。

根據(jù)滾動體的種類與結(jié)構(gòu)不同，軸承又可以分為深溝球軸承、球狀滾子軸承、圓錐

滾子軸承、圓柱滾子軸承等。球軸承的高速運轉(zhuǎn)性能好，旋轉(zhuǎn)精度高，但剛度較低，

適用于高轉(zhuǎn)速但負荷不太大的場景；滾子軸承和滾針軸承由于增大了接觸面積，剛

度更高，但高速運轉(zhuǎn)性能稍遜，適用于載荷較大的場景。由于工作環(huán)境與受力情況不同，風機不同位置通常使用不同結(jié)構(gòu)的軸承。一般地，

主軸軸承要承擔葉輪傳導(dǎo)的強大的徑向和軸向作用力，負荷較重，因此要求主軸軸

承具有較強的硬度。在實際中，球狀滾子軸承通常用在3點式傳動鏈的主軸軸承，而

圓柱滾子軸承和圓錐滾子軸承通常用在模塊式傳動鏈中。在兆瓦級風電機組中，齒輪箱多采用多級行星輪與平行輪結(jié)合的方式，深溝球軸承、

球狀滾子軸承、圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承以及四點接觸球軸承都可以根據(jù)需要

安裝在齒輪箱的不同位置。

變槳主要用來改變?nèi)~片的方向，偏航則用來改變機艙的方向，實際中應(yīng)用較多的偏

航變槳軸承主要有深溝球軸承、球狀滾子軸承、圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承等。主軸軸承高度定制化，不同整機廠不同機型選擇各異。在帶齒輪箱的雙饋、半直驅(qū)

機組中，最常見的傳動系統(tǒng)配置是三點或四點懸掛式，其中三點式中采用一個主軸

承，齒輪箱的耳軸要在低速軸旁邊承載負荷，因此組合中有三個支點，西門子、

Nordex、維斯塔斯1.5-3MW機型中有很多采用這種結(jié)構(gòu)；四點懸掛式中采用兩個

主軸軸承，其中一個主軸軸承靠近齒輪箱的低速軸，這種結(jié)構(gòu)可以更好地保護齒輪

箱，但也對錯位更加敏感，通常需要更大的機艙空間，西門子歌美颯、維斯塔斯、

GE2-2.5MW機型中很多采用這種結(jié)構(gòu)。此外，也有機型將主軸軸承直接與齒輪箱相連，從而省去了主軸結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的

好處是減少了原材料的用量，從而具有成本優(yōu)勢，但由于齒輪箱直接與葉輪連接，

發(fā)生故障的概率隨之增長，并且一旦齒輪箱故障便需要更換整個機艙，后期運維比

較麻煩。目前，維斯塔斯3MW機型和Areva5MW機型中使用了這種結(jié)構(gòu)。在另一

種“漂浮式傳動鏈”結(jié)構(gòu)中，通過將支持結(jié)構(gòu)和動力系統(tǒng)分離，采用兩個主軸軸承

來支持轉(zhuǎn)子。這種設(shè)計主要是為了減少傳遞到齒輪箱和發(fā)電機的非扭矩負載，但也有研究認為這種設(shè)計會增加主軸軸承的載荷。目前，這種設(shè)計主要用在阿爾斯通的

一些風機產(chǎn)品和GE海上機型中。在直驅(qū)式風機中，傳動系統(tǒng)設(shè)計也有所差別。由于直驅(qū)式風機通常都是徑向通量

機，其傳動系統(tǒng)設(shè)計的一個主要目標便是確保最小的氣隙間隔。為了達成這一目

標，通常需要增加主軸軸承的數(shù)量，在實際生產(chǎn)中，單主軸軸承、雙主軸軸承、三

主軸軸承結(jié)構(gòu)都有應(yīng)用。主軸軸承類型多樣。造成主軸軸承高度定制化的原因除了傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)差異外，軸

承類型的選擇也是重要因素。當使用兩個或多個軸承來支撐主軸時，為了防止過度

的軸向運動，一個或兩個軸承必須固定在軸向。而在實際運行中，零件熱膨脹將導(dǎo)

致材料變形，因此還需要有一個在軸向自由的軸承來容納軸向位移（非定位軸承）

和一個軸向固定的軸承來控制主軸位置（定位軸承）。此外，主軸中通常還需要一

個徑向預(yù)加載軸承來分擔載荷。主軸軸承技術(shù)難度高，有更高的價值與毛利率。主軸軸承設(shè)計難度高，工作環(huán)境惡

劣，壽命要求達到25-30年，對設(shè)備可靠性要求很高。此外，風輪主軸載荷大，相

比其他軸承的長度也更長，需要主軸軸承有足夠的硬度、強度、抗沖擊性能，同時

要有較少的缺陷，防止過早疲勞。由于生產(chǎn)工藝的復(fù)雜，主軸軸承產(chǎn)品附加值也更

高。根據(jù)新強聯(lián)非公開發(fā)行股票募集說明書，從2020年實際銷售情況來看以及募投

項目的規(guī)劃來看，主軸軸承價格都比偏航變槳軸承高的多：2020年公司3-4MW的

偏航變槳軸承單價為12.62萬元（一套約50萬元），而同等功率機型的主軸軸承單

價為52.63萬元，比偏航變槳軸承高出3倍多；此外，主軸軸承毛利率也顯著高于偏

航變槳軸承，2020年新強聯(lián)主軸軸承的毛利率為48.83%，比偏航變槳軸承毛利率

22.32%高26.51pct。國內(nèi)軸承企業(yè)高端市場全球競爭力仍較弱，國產(chǎn)替代仍有空間。軸承國產(chǎn)化率在風

機部件中國產(chǎn)化率最低，根據(jù)伍德麥肯茲，2019年我國風機主軸承和偏航變槳軸承

國產(chǎn)化率分別為33%和50%，而葉片、塔筒、齒輪箱等其他零部件國產(chǎn)化率皆已超

過70%，軸承是我國風機完全國產(chǎn)化的最后一環(huán)，國產(chǎn)替代仍有較大空間。從全球

范圍看，軸承行業(yè)經(jīng)過多年產(chǎn)業(yè)競爭后，高端市場被瑞典SKF、德國Schaeffler、日

本NSK、日本JTEKT、日本NTN、日本NMB、日本NACHI、美國TIMKEN這四個國

家八家大型跨國軸承企業(yè)所壟斷。根據(jù)電氣風電招股說明書，2019年舍弗勒、SKF、

NTN的全球市占率分別為29%/24%/12%，三家加總達到65%，而我國本土企業(yè)洛軸、

瓦軸的市占率只有各4%。在收入體量上，我國企業(yè)與國外知名企業(yè)差距仍較大。除風電領(lǐng)域外，國外軸承企

業(yè)多沿產(chǎn)業(yè)鏈向更多領(lǐng)域擴展。以全球軸承龍頭SKF為例，公司的軸承產(chǎn)品廣泛應(yīng)

用于農(nóng)業(yè)、機械、油氣、電力、高鐵等領(lǐng)域。2020年全球八大軸承廠中的SKF、舍

弗勒、NTN、JTKET收入分別為

562.91/991.28/417.55/909.37億元，而我國代表企

業(yè)新強聯(lián)當年收入只有20.64億元，與國外巨頭仍有較大差距。不同廠家軸承產(chǎn)品設(shè)計有所差別。在實際應(yīng)用中，不同廠商對風機傳動鏈的技術(shù)積

累與側(cè)重有所不同，因此在考慮軸承性能基礎(chǔ)上，各個廠家的軸承選擇設(shè)計較為靈

活。瓦軸、洛軸、新強聯(lián)、SKF、舍弗勒等國內(nèi)外軸承廠均選擇圓錐滾子軸承作為主

軸軸承，但在偏航變槳軸承的選擇上搭配組合眾多，瓦軸和洛軸主要選用四點接觸

球軸承，新強聯(lián)采用雙排球軸承，SKF和舍弗勒除球軸承外，還選用了圓錐滾子和圓

柱滾子軸承。國內(nèi)軸承產(chǎn)業(yè)以“哈瓦洛”為主，新強聯(lián)等民企近年不斷殺出重圍。我國軸承產(chǎn)業(yè)

開始于1938年，經(jīng)過70多年的發(fā)展，無論從軸承產(chǎn)量還少軸承銷售額來算，我國都

已經(jīng)邁入全球軸承工業(yè)大國行業(yè)。我國軸承產(chǎn)業(yè)具有較為明顯的集聚態(tài)勢，目前主

要形成了瓦房店、洛陽、長三角、浙東和聊城五個軸承產(chǎn)業(yè)集群。其中，瓦軸、洛軸、

哈軸是我國三大國有龍頭企業(yè)，經(jīng)過多年的技術(shù)沉淀，在產(chǎn)品種類、生產(chǎn)工藝上都

具有較大優(yōu)勢。同時，隨著我國市場化程度的不斷提高，民營企業(yè)也不斷進入軸承

制造行業(yè)，已經(jīng)成為了我國軸承行業(yè)的主力軍，規(guī)模比較大的企業(yè)有天馬軸承、萬

向錢潮、人本集團、慈興集團、新強聯(lián)等。此外，外資品牌軸承企業(yè)也占據(jù)著國內(nèi)軸

承市場的重要部分，全球八大跨國軸承公司均已在中國設(shè)立公司，并不斷加大在華

投資力度，建立了多家軸承生產(chǎn)工廠，并在中國設(shè)立了區(qū)域總部和工程技術(shù)中心。新強聯(lián)在主軸軸承國產(chǎn)替代中居于領(lǐng)先地位。新強聯(lián)是國內(nèi)極少數(shù)可以向頭部風電

整機廠商批量供應(yīng)風電主軸軸承的廠商之一，公司憑借多年的研發(fā)積累和技術(shù)優(yōu)

勢，攻克了2-3MW直驅(qū)式風力發(fā)電機三排滾子主軸軸承的關(guān)鍵技術(shù)，掌握了國際先

進的無軟帶淬火工藝，公司直驅(qū)式三排滾子風電主軸軸承和雙列圓錐滾子風電主軸

軸承均已量產(chǎn)并向湘電風能、明陽智能和東方電氣等客戶供應(yīng)，獲得了下游整機客

戶的認可；同時，公司已經(jīng)研制成功5.5MW風電主軸軸承產(chǎn)品，并為明陽智小批量

供貨，在大型化加速的過程中，新強聯(lián)有望受益于此過程。瓦軸是我國軸承領(lǐng)域龍頭企業(yè)。瓦軸是我國最早從事工業(yè)軸承研發(fā)生產(chǎn)的企業(yè)之一，

1999年公司生產(chǎn)出500KW的偏航變槳軸承，標志著公司正式進入風電領(lǐng)域。2005年，

瓦軸在國內(nèi)率先生產(chǎn)出第一套兆瓦級風力發(fā)電軸承，之后10余年間，瓦軸風電軸承

技術(shù)始終走在行業(yè)前列。根據(jù)瓦軸在21年風能大會上的公開資料，瓦軸已經(jīng)研發(fā)出

6-8MW海上偏航變槳軸承，4.XMW單列圓錐主軸軸承。瓦軸風電軸承裝機波動中上升。2018年來，受風電行業(yè)景氣度上升影響，公司軸承

產(chǎn)量不斷提升，2020年公司偏航變槳軸承、主軸軸承、齒輪箱/發(fā)電機軸承分別對應(yīng)

裝機2670/1181/877套，根據(jù)公司規(guī)劃，到2025年公司偏航變槳軸承、主軸軸承、齒

輪箱/發(fā)電機軸承配套裝機預(yù)計分別將達到3000/3000/2000套。洛軸為我國軸承領(lǐng)域龍頭企業(yè)。洛軸于1997年開發(fā)研制出600kw風力發(fā)電機組配套

偏航軸承，標志公司正式進入風電軸承行業(yè)，公司于2007年負責起草了《滾動軸承

-風力發(fā)電機軸承》行業(yè)標準，之后多年產(chǎn)品不斷推陳出新，并多次承擔國家風電

軸承相關(guān)研發(fā)課題，是我國風電軸承龍頭之一。根據(jù)洛軸在21年風能大會上的公開

資料，公司已經(jīng)為客戶成功研發(fā)7.0MW和8.0MW配套風電軸承。（二）主軸：競爭格局較穩(wěn)定，大型化帶來新變數(shù)主軸主要應(yīng)用于雙饋和半直驅(qū)機型。風電主軸在風電整機中用于連接風葉輪轂與齒

輪箱，將葉片轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的動能傳遞給齒輪箱，是風電整機的重要零部件。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(zhì)量

要求非常嚴格。按產(chǎn)品應(yīng)用的機型不同，風電主軸可分為雙饋異步式主軸與半直驅(qū)

主軸，雙饋異步式風電整機用主軸目前依然占據(jù)市場主導(dǎo)地位。直驅(qū)式風機中，由

于沒有齒輪箱，葉輪與發(fā)電機通過主軸直接相連，但其主軸尺寸較小，因此通常所

說的主軸多指雙饋式風機主軸。金雷股份與通裕重工是全球風電主軸雙寡頭。風電主軸制造屬于重資產(chǎn)行業(yè)，而且

主軸作為傳遞動力的關(guān)鍵部件，重要性不言而喻。我國主軸生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)

展，在技術(shù)上形成了深厚的積淀，并取得了有利的競爭地位。我國代表企業(yè)金雷股

份和通裕重工是全球風電主軸生產(chǎn)雙寡頭，從收入端來看，金雷股份與通裕重工風

電主軸產(chǎn)品收入相當，2020年金雷股份與通裕重工風電主軸收入分別為13.83億元

和14.53億元。金雷股份主軸均價較高，通裕重工產(chǎn)量增長較快。產(chǎn)能與產(chǎn)量是影響主軸生產(chǎn)企業(yè)

競爭力的重要因素之一，目前金雷股份除鍛造主軸生產(chǎn)外，還有部分鑄造主軸受托

加工業(yè)務(wù)，而通裕重工則專注于鍛造主軸；近年來通裕重工產(chǎn)量增長較快，2020年

公司鍛造主軸產(chǎn)量為15.33萬噸，相較于2018年增長了186.54%，金雷股份2020年公司鍛造主軸產(chǎn)量為12.65萬噸。在價格上，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)差異，金雷股份主軸平

均單價高于通裕重工，2020年金雷股份與通裕重工的平均單價分別為1.11萬元/噸

和0.98萬元/噸。原材料在主軸生產(chǎn)成本中占比較高，布局原材料有利于提高企業(yè)毛利率。風電主軸

的主要原材料為生鐵、鋼錠等，原材料在公司營業(yè)成本中占比較高，且原材料價格

波動容易對公司毛利率造成影響，布局原材料生產(chǎn)成為大型主軸生產(chǎn)商增強競爭力

的重要選項。通裕重工于2009年成立全資子公司寶泰機械從事大型鍛件坯料的制

備，通過資產(chǎn)坯料進而對原材料成本相對可控，有利于降低成本、減少原材料價格

波動對毛利率的影響，15-20年通裕重工的原材料占營業(yè)成本比例保持較為穩(wěn)定。近年來，金雷股份產(chǎn)業(yè)鏈布局加深，公司一體化水平不斷提高，隨著公司“年產(chǎn)

8000支MW級風電主軸鑄鍛件項目”投產(chǎn)，對原材料外購需求減少，毛利率有所提

升，2020年金雷股份原材料占營業(yè)成本比例為62.34%，同比下降8.70pct，同年金

雷股份與通裕重工風電主軸產(chǎn)品單位毛利分別為5031.17和3606.15元/噸，毛利率

分別為45.42%和36.83%。金雷股份與通裕重工不斷擴產(chǎn)，金雷股份開始布局鑄造主軸。根據(jù)金雷股份非公開

發(fā)行股票募集說明書，公司擬投資5億元建設(shè)“海上風電主軸與其他精密傳動軸建

設(shè)項目”，公司現(xiàn)有鍛造主軸產(chǎn)能11.6萬噸，鑄造主軸受托加工產(chǎn)能0.6萬噸，項

目達產(chǎn)后鍛造主軸產(chǎn)能將增加至14萬噸，鑄造主軸產(chǎn)能增加至1.6萬噸。根據(jù)通裕重工可轉(zhuǎn)債募集說明書，2021年公司風電主軸產(chǎn)能為9萬噸，相較于2000

年下降了7萬噸，由于風電“搶裝潮”退坡，公司原風電主軸部分產(chǎn)能被用于生產(chǎn)

其他鍛件產(chǎn)品；在公司募投項目中，“高端裝備核心部件節(jié)能節(jié)材工藝及裝備提升

項目”擬對風電主軸鍛件工藝及裝備提升，改造前主軸銷量為14萬噸，改造后銷量

預(yù)計為12.5萬噸，但產(chǎn)品單價相應(yīng)有所提高。配套風機大型化，大MW主軸產(chǎn)能具有一定稀缺性。風機大型化趨勢演變加速，根

據(jù)CWEA，2020年我國3.0MW及以上風機裝機占比已經(jīng)達到38%。目前，金雷股

份與通裕重工都可以生產(chǎn)最大8MW的風電主軸，但由于設(shè)備、技術(shù)、產(chǎn)能等因素

制約，其大功率風電主軸的生產(chǎn)仍多處于小規(guī)模階段。以金雷股份為例，目前公司

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)仍以3MW以下鍛造主軸為主，2019年公司3MW及以上鍛造主軸銷量為

33651.3噸，僅占總銷量的35.28%。大兆瓦主軸對生產(chǎn)設(shè)備要求更高，根據(jù)金雷股

份非公開發(fā)行股票反饋意見回復(fù)，3MW以下主軸可以用20MN或40MN鍛壓機進行

生產(chǎn)，而3MW及以上主軸則需用80MN鍛壓機，公司現(xiàn)有設(shè)備產(chǎn)能利用率已達高

位，因此擬通過募投項目建設(shè)購買新設(shè)備從而提升大兆瓦主軸產(chǎn)能。鍛造主軸力學(xué)性能更佳，鑄造主軸更適合大型化。按制造工藝不同，風電主軸分為鍛造和鑄造兩種，鑄造能夠使鑄件快速一次成型，生產(chǎn)效率和材料利用率都較高，

適合用于大型或者結(jié)構(gòu)復(fù)雜的部件生產(chǎn)，但其力學(xué)性能低于同材質(zhì)的鍛件力學(xué)性

能。鍛造指利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定

機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法。鍛造能保證鍛件內(nèi)部金屬纖維組織的

連續(xù)性，使鍛件具有良好的力學(xué)性能與更長的使用壽命，適用于受力強、條件惡劣

的工作環(huán)境，但在鍛造過程中反復(fù)加熱鍛壓會伴隨一定的材料損耗，使得鍛造法的

生產(chǎn)效率和材料利用率與鑄造法相比較低。鑄造主軸生產(chǎn)工藝與鍛造主軸有相通之處，原有鍛造主軸生產(chǎn)經(jīng)驗可沿襲。鍛造主

軸的生產(chǎn)主要經(jīng)過鍛造、熱處理、機械加工和涂裝四個流程，除鑄造和鍛造的工藝

不同外，鑄造主軸和鍛造主軸的機械加工和涂裝工藝基本相同。通過多年的積累，

金雷已全面掌握鍛造主軸包括鍛壓、熱處理、機械加工、涂裝在內(nèi)全部生產(chǎn)技術(shù)，

技術(shù)水平處于行業(yè)領(lǐng)先地位。金雷可將在鍛造主軸生產(chǎn)中積累的機械加工和涂裝技

術(shù)運用于鑄造主軸受托加工業(yè)務(wù)中。此外，金雷自2017年便開始從事鑄造主軸的受

托加工業(yè)務(wù)，主要參與環(huán)節(jié)為機械加工和涂裝，經(jīng)過幾年的技術(shù)積累，未來有望將

鑄造主軸加工工序?qū)⒂赡壳暗陌刖訛橹鲗⑦M一步拓展至粗加、半精加、精加和涂

裝等多道工序，并相應(yīng)提高鑄造主軸受托加工業(yè)務(wù)的單價。金雷股份布局鑄造主軸、專注于主軸領(lǐng)域，通裕重工拓展轉(zhuǎn)子、定子鑄件，更側(cè)重

于橫向發(fā)展。在實際運用中，3MW以下風電整機多使用鍛造主軸，而3MW以上機

型鑄造主軸與鍛造主軸均有應(yīng)用，金雷在實際經(jīng)營中知悉客戶有鑄造主軸的需求，

并于2006年非公開發(fā)行股票募集資金用于建設(shè)“大兆瓦風力發(fā)電主軸產(chǎn)業(yè)化項

目”，2020年項目投產(chǎn)后增加了6000噸/年的鑄造主軸加工能力，但目前產(chǎn)能仍無

法滿足需求。通過本次募投項目“海上風電主軸與其他精密傳動軸建設(shè)”，公司有

望再增加1萬噸/年的主軸產(chǎn)能。通裕重工除鍛造主軸外，風電產(chǎn)品還包括風電鑄件（直驅(qū)及雙饋式風電輪轂、機

架，直驅(qū)式風電定軸、轉(zhuǎn)軸，雙饋式風電軸承座）和風電結(jié)構(gòu)件（直驅(qū)式風電轉(zhuǎn)子

機殼、定子機座）。其中，風電鑄件和風電結(jié)構(gòu)件于2019年實現(xiàn)銷售。目前，通裕

的結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品主要為陸上風電結(jié)構(gòu)件，因海上風電結(jié)構(gòu)件規(guī)格尺寸更大，受制于裝備水平、運輸難度，在公司現(xiàn)有基地難以實現(xiàn)生產(chǎn)及運輸出海。通裕本次募投項目

定位為大型海上風電結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品，為公司既有結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品的升級，產(chǎn)品尺寸放大

后，未來10MW以上海上風電或6MW以上陸上風電結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品均可通過本募投項目

生產(chǎn)。根據(jù)公司規(guī)劃，募投項目達產(chǎn)后，將增加定子類產(chǎn)量300套、轉(zhuǎn)子類產(chǎn)量

300套、鑄件加工產(chǎn)量270套，合計收入新增6.31億元/年。（三）齒輪箱：風機關(guān)鍵部件，競爭格局較為穩(wěn)定齒輪箱是風力發(fā)電機組的功率傳輸部件，通過提升傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速、降低扭矩，從而

把葉輪吸收的風能傳遞到發(fā)電機，以滿足發(fā)電機使用性能需求。齒輪箱主要應(yīng)用在

半直驅(qū)式風電機組和雙饋式風電機組中，風電機組中的齒輪箱通常要求體積小、重

量輕、性能優(yōu)良、運行穩(wěn)定并可以適應(yīng)多種惡劣環(huán)境，對產(chǎn)品質(zhì)量要求十分嚴格。

齒輪變速主要有兩種形式，一種是平行齒輪（圓柱齒輪）變速，一種是行星齒輪變

速。相比平行齒輪變速，行星齒輪的增速效率更高，體積更小，在風電機組中應(yīng)用也

更為廣泛。一級行星兩級平行軸多應(yīng)用于2MW及2MW以下的風電機組，用一組平行

輪代替行星輪，可靠性更高，但體積也相應(yīng)更大；兩級行星一級平行軸主要用于

2.5MW以上的風電機組，具有承載力強、變速效率高、體積小的優(yōu)點。風電大型化，多級行星輪的中速傳動系統(tǒng)有望成為行業(yè)主流。根據(jù)Winergy，風電

齒輪箱發(fā)展經(jīng)歷了一級行星輪、二級行星輪到三級行星輪的變化過程；現(xiàn)有傳動系

統(tǒng)仍以高速傳動為主，未來隨著風機大型化以及海上風電的發(fā)展，中速系統(tǒng)由于齒

輪箱發(fā)生故障概率更低，占比有望上升。德力佳與主機廠商綁定較為緊密，近年發(fā)展迅速。2018年1月，三一重能與德力佳

簽訂股權(quán)轉(zhuǎn)讓協(xié)議，將其持有的三一增速機設(shè)備有限責任公司100%股權(quán)轉(zhuǎn)讓給德

力佳傳動科技，之后三一重能持有德力佳16%的股權(quán)。根據(jù)三一重能招股書，德力

佳是公司主要的齒輪箱供應(yīng)商，2018-2020年三一重能分別向德力佳采購齒輪箱1.93/3.49/9.17億元，分別占三一重能齒輪箱采購金額的73.72%、83.45%、

48.54%。重齒、杭齒、大連重工等亦加速布局風電齒輪箱。國內(nèi)風電齒輪箱行業(yè)的主要參與

者還有杭齒前進、重齒、大連重工等。杭齒前進作為業(yè)內(nèi)為數(shù)不多的主板上市公

司，近年來風電及工業(yè)傳動產(chǎn)品銷售情況不斷好轉(zhuǎn)，2018-2020年，公司風電及工

業(yè)傳動產(chǎn)品收入分別為2.63/3.87/5.77億元，分別同比增長5.82%、47.02%、

49.14%；2020年公司風電及工業(yè)傳動產(chǎn)品銷量為472臺，同比增長41.74%。大連重工是我國重機行業(yè)的大型重點骨干企業(yè)和新能源設(shè)備制造重點企業(yè)，公司全

面布局風電業(yè)務(wù)板塊，目前在齒輪箱、偏航變槳驅(qū)動、電機等多產(chǎn)品上實現(xiàn)突破。

2018年12月，公司與華銳風電簽訂股權(quán)轉(zhuǎn)讓協(xié)議，華銳風