1、風電裝機高速增長，上遊零部件進入高景氣周期
1.1 風電迅猛發展，成本持續下降
風電作為現階段發展最快可再生能源之一，在全球電力生產結構中的佔比正在 逐年上升，擁有廣闊的發展前景。較高的性價比使風電在全球主要國家已實現了 大規模的產業化運營，根據IRENA的數據，2010-2019年全球陸上和海上風電成本 分別下降了38%和29%，在2019年分別降至0.053美元/千瓦時和0.115美元/千瓦時。 IRENA預計在21世紀20年代，海上風電的競爭力將發生巨變，價格將下降到0.05 美元至0.10美元/千瓦時之間。
國網能源研究院數據顯示，2019年，我國陸上風電度電成本0.315～0.565元/千 瓦時，平均度電成本0.393元/千瓦時。預計到2020年，我國陸上風電度電成本將 降低至0.287～0.539元/千瓦時；到2025年將繼續下降至0.241～0.447元/千瓦時。
2021年新增陸上風電全面平價，推動行業長遠健康發展。2020年，我國I-IV類風 電資源區指導性電價分別為0.29元、0.34元、0.38元、0.47元/kWh，較2019年指 導性電價均下降0.05元。目前來看，I、II類風電資源區風電指導價已低於全國平 均煤電標杆電價，達到發電側平價水平。隨著風電平價上網時代的來臨，平價項 目逐步成為風電裝機量增長的最大推動力，2020年風電平價上網項目裝機規模已 達1139.67萬千瓦。平價上網的壓力將加速行業整合，推動行業技術進步與產業 鏈體系優化，有利於行業長遠健康發展。
1.2 裝機量高速增長信號明顯，行業有望進入倍增階段
1.2.1 「十四五」期間年均新增裝機有望達到5000萬千瓦以上
隨著成本的降低以及政策、補貼的推動，近年來我國風電發展十分迅速，截至2019 年底，我國風電併網容量達到2.1億千瓦，同比增長14%。從增量來看，2016-2017 年受補貼退坡等因素影響風電新增裝機量出現下滑，2018年恢復增長，2019年全 國風電新增併網容量2574萬千瓦，同比大幅增長25%，佔全球新增裝機量的約40%。
2020年10月，來自全球400餘家風能企業的代表共同籤署並發布了《風能北 京宣言》，提出在「十四五」規劃中保證年均新增裝機5000萬千瓦以上，2025年 後，中國風電年均新增裝機容量應不低於6000萬千瓦，到2030年至少達到8億千 瓦，到2060年至少達到30億千瓦。此外，全球能源網際網路發展合作組織發布的《中 國「十四五」電力發展規劃研究》預計，2025年全國風電裝機規模有望達到5.4億 千瓦。風電裝機量高速增長信號明顯，行業有望進入倍增階段。
1.2.2 全球風電新增裝機量將維持高位
全球來看，2016-2018年風電新增裝機出現小低谷，2019年恢復增長。根據GWEC數 據，2019年全球新增風電裝機達60.4GW，比2018年增長19%，截至2019年年底，全 球風電總裝機量為650GW，較上年同期增加10%。以歐洲為主的國際風電市場空間 廣闊，英國政府設定到2030年40%發電量來自海上風電的目標，德國政府將2030 年海上風電裝機容量的目標提高到20GW，丹麥、荷蘭等海上風電主要市場也都發 布了2030年裝機目標。GWEC在2020年Q3全球風電市場展望報告中預測，2020全球 風電新增裝機將達71.3GW，2021年將進一步提升至78GW，2024年全球風電總裝機 量將超過1000GW。
1.3 供給側：風機產量強勢回升，本土企業積極出海
隨著2019年我國風電裝機量的恢復，上遊風電機組的產量也隨之強勢回升。根據 國家統計局數據，2019年我國風電機組產量為2330萬千瓦，同比增長36.9%；2020 年1-8月風電機組產量達到2560萬千瓦，同比大幅提升75.4%。「十四五」期間風 電年均新增裝機有望進入高位，風電機組行業也將持續保持高景氣。
除新增裝機之外，舊機組的換新也將成為風電機組行業的重要支撐。根據CWEA數 據，中國風電機組的換新將在2025年後陸續放量，2030年將突破4萬兆瓦。
在滿足國內需求的同時，我國的風電機組也遠銷海外，2019年我國出口風力發電 機組600MW，同比增長59.6%；出口金額達到9.49億美元，同比增長73.4%。2020年 1-8月我國風電機組出口額達到8.17億美元，同比增長18.7%。
根據GWEC的數據，2019年全球風機製造商十五強中有八家中國企業，金風科技、 遠景能源等國內龍頭企業的市場份額全球領先，但本土風機企業以國內市場為主， 海外市場仍被維斯塔斯、西門子歌美颯、GE等企業佔據。面對廣闊的海外風電市 場，我國本土機組供應商也開始了積極的布局：明陽智能在2020年7月份推出了 針對歐洲市場的11MW海上風機，並在國外發布；金風科技在丹麥、德國等地布局 了工廠或研發中心。國內風電出海前景廣闊，而本土風機企業的海外拓展也將為 上遊風機零部件企業的國際化提供機會。
1.4 風機零部件進入高景氣周期
在裝機量提升、風電機組產量高速增長的背景下，上遊風電軸承、風塔等零部件 進入了高景氣期，2019年、2020年上半年大部分風機零部件企業保持了業績的高 速增長。隨著國內外新增裝機量進入高位，風機零部件的需求將保持旺盛，相關 企業將迎來發展黃金期。
2、機組大型化大勢所趨，風電軸承挑戰與機遇並存
風電機組越高、葉片越大，通常能從相同的風能資源中獲取更多電力。雖然大機 組會造成運輸、安裝等成本的增加，但也相對的減少了運行維護成本，最終降低 發電成本，因此風機大型化已成為風機發展的必然趨勢。GE將於2021年發布的 12MW風電機組預計將高達260米左右，葉片直徑將達到220m。國際能源署預計， 2030年最大商用風機功率有望達到15-20MW。
在我國新增風電機組中，大型機組佔比提升明顯。2018年，中國新增裝機的風電 機組平均功率2.2MW，同比增長3.4%。2018年新增風電機組中，2MW以下及2MW新增 裝機容量市場佔比分別為4.2%、50.6%，呈明顯的下降趨勢；2.1-2.9MW、3.0-3.9MW 及大於4MW機組的佔比分別為31.9%、7.1%、6.2%。根據國際能源網消息，2019年全國新增裝機的海上風電機組平均單機功率為4.2兆瓦，同比增長10.5%，新增海 上風電機組中4兆瓦以上的比例達到80%。
隨著風電產業不斷向機組大型化發展，金風科技、明陽風電、東方電氣等國內主 流風機企業都在積極布局5兆瓦及以上容量的風電機組。近日，金風科技6.45MW 風機在南海海域成功吊裝，成為南海最大海上風電機組；明陽智能首臺MySE5.2- 166機組在達坂城成功吊裝，成為目前亞洲已吊裝陸上單機容量最大風電機組。
隨著大功率風力電機的整體佔比穩步提高，風電軸承的尺寸也隨著風力裝機容量 的增加而增大，其加工難度亦成倍增加，因此風電機組的大型化趨勢對軸承企業 的配套能力形成了挑戰。目前國內已有多家軸承廠商布局風電軸承領域，但主要集中在2MW及以下風電軸承，對於3MW及以上風電軸承，由於技術難度高，國內生 產還處於起步階段。
大型風機軸承對生產企業的研發能力、生產規模等方面提出了更高的要求，為我 國風電軸承行業帶來挑戰的同時，也有助於風電軸承市場的整合優化。同時，風 機大型化也有助於風機軸承市場規模的提升：根據明陽智能披露的數據，在2018 年上半年公司銷售的1.5MW、3.0MW風機的成本構成中，變槳軸承的成本單價分別 為3.9萬元（2.6萬元/MW）、9.8萬元（3.3萬元/MW），主軸軸承的成本單價分別 為12.8萬元（8.6萬元/MW）、50.3萬元（16.8萬元/MW），大型風機軸承的成本單 價提升明顯。
3、下遊景氣+國產替代，風電軸承市場空間有望超百億
3.1 全球軸承市場呈壟斷競爭格局
軸承是現代工業的基礎零部件，被譽為機械裝備的「關節」，其主要功能是支撐 旋轉軸或其它運動體，引導轉動或移動運動並承受由軸或軸上零件傳遞而來的載 荷，它的精度、性能、壽命和可靠性對主機的使用性能和可靠性起著決定性的作 用。
全球軸承市場目前呈現壟斷競爭的格局，龍頭企業包括瑞典SKF、德國Schaeffler (INA+FAG)、日本的NSK、NTN、Minebea、NACHI、JTKET和美國TIMKEN等，這八大 龍頭企業佔據了全球70%以上的市場份額，我國的軸承製造商的全球市場份額約 20%。
我國高端軸承市場主要由八大龍頭企業佔領，本土企業主要佔據中低端市場，代 表性企業包括人本集團、萬向錢潮、瓦軸等。我國生產的軸承絕大多數是小型及 中小型軸承，中大型以上的軸承產量佔比不足13%，產值佔比約48%（《2016年軸 承行業經濟年報》）。從進出口情況來看，2020年1-8月我國滾動軸承的進、出口 金額均為22億美元左右，進、出口單價分別為1.41美元、0.64美元，進口單價是 出口單價的2倍以上，側面說明進口軸承佔據我國高端市場。
我國軸承製造行業參與者眾多，屬於完全競爭市場，行業市場集中度不高。根據 中國軸承工業協會數據顯示，2019年我國軸承行業實現營業收入1770億元，其中 排名前十的軸承製造企業實現營業收入506.7億元，行業CR10僅為28.6%。
3.2 高端風電軸承進口替代空間廣闊
3.2.1 風電軸承：風電機組的核心部件
風電行業產業鏈主要由上遊零部件製造、中遊風電設備整機總裝和下遊風電場投 資運營構成。風電機組的核心零部件包括軸承、齒輪箱、發電機、葉片、輪轂等， 核心部件生產專業性強，一般由風機製造企業向專業供應商定製採購。除個別關軸承需進口外，風機部件國內供應充足。中遊的風機製造企業市場集中度較高， 對上遊有較強的議價能力。下遊是專業的風電場投資運營企業，以大型國有發電 集團為主。
風電軸承是連接機組中偏航、變槳和傳動等系統轉向的重要部件，分別對應偏航 軸承、變槳軸承和主軸軸承。一般來說，一組風電機組中需要偏航軸承1套（連接 機艙和塔筒）、變槳軸承3套（連接葉片和輪轂），主軸軸承（支撐主軸）的數量 根據技術路線的不同，一般為1-3套。此外，用於雙饋式風電機組的軸承還包括 齒輪箱和發電機中所用的高速軸承等。
主軸軸承：風電機主軸軸承主要用於支撐主軸、承載軸向徑向載荷和力矩的作用。 風電機組對主軸軸承的壽命、可靠性、強度和承載能力要求很高，需要無故障運 行20年、可靠度達到95%以上，因此風電主軸軸承的技術含量較高。
偏航軸承、變槳軸承：偏航軸承連接機艙和塔筒，主要用於跟蹤風向的變化，使 風機的迎風角度始終處於90度，以確保最大的發電量。變槳軸承連接葉片和輪轂， 主要用於改變葉片的槳距角，改變葉片和機組的受力情況，確保發電機組輸出功 率的穩定。偏航、變槳軸承需要具有低摩擦、高靈敏度等特性。
風電機組可分為雙饋式、半直驅式和直驅式等主流技術路線。三種類型的主要區 別在於直驅式風機的電機與葉輪直接連接，因此無需齒輪箱；半直驅式風機的齒 輪箱輸出軸與發電機主軸直聯，取消或縮短了低速軸。
雙饋式機組可分為單主軸軸承（3點支承）和雙主軸軸承（2點支承）兩種方案。 3點支承結構一般為在風輪側安裝主軸軸承，在齒輪箱內安裝耳軸，主軸與齒輪 箱採用脹緊套連接，如圖26-A所示。2點支承的軸承方案是指兩個主軸軸承的組 合，如圖26-B所示,可以減少作用在齒輪箱上的載荷，但對軸承的錯位比較敏感。 半直驅式機組一般採用一組雙排圓錐滾子軸承作為主軸軸承，如圖26-C所示，兩 列滾子採用背對背的安裝方式，可承受較大的彎矩載荷。直驅式機組可以分為單 主軸軸承、雙主軸軸承、三主軸軸承等形式，每種形式均有多種傳動結構布局方 式，如圖27所示。
3.2.2 風電軸承的類型與應用
按軸承的類型分類，風電軸承一般採用球面滾子軸承、圓錐滾子軸承、圓柱滾子 軸承、單排四點接觸球軸承、雙排四點接觸球軸承等種類。
1. 四點接觸球軸承：主要用作風機的變槳軸承和偏航軸承
用於風機的四點接觸球軸承分為單排球、雙排球兩類，主要由內圈、外圈、單/ 雙排鋼球、保持架（或隔離塊）、密封裝置等零件組成。變槳及偏航軸承工作 轉速較低，轉動範圍小，一般在某一範圍內轉動頻率較高，且變槳、偏航驅動 電機在風力較小、過大或風向不對時需要頻繁啟動，因此變槳及偏航軸承採用 低摩擦、高靈敏度的四點接觸球軸承。
偏航軸承受到的載荷和傾覆力較大，一般採用雙排四點接觸迴轉球軸承；變槳軸 承受力相對較小，先前多採用單排接觸球軸承，但隨著風機機型變大，現在也多 採用雙排接觸球軸承。
2. 球面滾子軸承、圓錐滾子軸承、圓柱滾子軸承：主要用作風機的主軸軸承
(1)球面滾子軸承：由一個帶球面滾道的外圈和一個雙滾道內圈、一個或兩個保 持架及一組球面滾子組成。由於外圈球面滾道的中心與軸承中心一致，故具有調 心性能，可以自動調整因軸與軸承座之間的角度誤差所產生的傾斜或軸的撓曲。 球面滾子軸承可以承受較大的徑向載荷與雙向軸向載荷，特別適用於承受重載荷 或衝擊振動載荷，但調心滾子軸承允許的工作轉速相對較低。
(2)圓錐滾子軸承：圓錐滾子軸承內、外圈均具有錐形滾道，滾道之間裝有錐形滾 子。滾子與滾道為線形接觸，可承受較重的徑向和軸向聯合負荷，也可承受軸向 負荷。接外圈滾道角度越大，軸向承載能力越高。在風機中圓錐滾子軸承一般採 用雙排配置，以平衡軸向分力、增加徑向承載能力。
(3)單排、雙排圓柱滾子軸承：圓柱滾子軸承能承受較大的徑向負荷並適於在高 速運轉場合使用，但不能承載軸向負荷。部分類型的圓柱滾子帶有擋邊，可承受 一定的軸向負荷。圓柱滾子軸承也可以通過增加排數來提升承載能力。
(4)三排圓柱滾子軸承：三排圓柱滾子組合轉盤軸承主要由內圈、外圈、三排滾 子、保持架（隔離塊）、密封裝置等零件組成。該結構的軸向載荷和徑向載荷分 別由不同滾子承受，其中軸向載荷和傾覆力矩由軸線水平放置的兩組滾子承受， 徑向載荷由軸線垂直放置的一組滾子承受。在相同外形尺寸條件下其承載能力最 高，多用於大功率風電機組。
一般來說，3點支承的雙饋式機組多採用球面滾子軸承、雙排圓錐滾子軸承、三排 圓柱滾子軸承作為主軸軸承。2點支承的軸承方案一般採用球面滾子軸承、雙排 圓錐滾子軸承作為靠近風輪側的主軸承，採用球面滾子軸承、圓柱滾子軸承、雙 排圓錐滾子軸承作為齒輪箱側主軸軸承。半直驅機組的主軸軸承一般可採用雙排 圓錐滾子軸承、三排圓柱滾子軸承。直驅型風電機組多採用單排或雙排的圓錐滾 子軸承、圓柱滾子軸承或者三排圓柱滾子軸承。
3.2.3 無軟帶淬火技術：解決迴轉支承行業痛點
迴轉支承裝置的滾道一般需要進行淬火處理。迴轉支承套圈滾道表面經中頻淬火 後，具有很高的硬度和良好的機械性能，使滾道具有良好的耐磨性和承載能力； 心部為調質處理組織，具有較好的機械性能和韌性，使套圈具有抗衝擊性。但由 於感應淬火存在有始有終現象，導致在淬火的始終銜接處存在未經熱處理的軟 帶區域。軟帶的存在限制了迴轉支承的應用領域，降低了迴轉支承的使用壽命， 使迴轉支承只能用在低速、重載的場合。且軟帶區域會出現早期疲勞剝落，造成 迴轉支承過早失效。
對於應用於風電領域的大直徑迴轉支承，目前可採用兩組加熱組件相互配合的方 式來實現無軟帶：每個加熱組件配有兩個感應器，每個感應器都有一個獨立的電 源，在加熱起始區旋轉平臺在一定範圍內帶動工件擺動，在加熱即將結束時加熱 組件的兩個感應器先後關閉，以實現起始區和匯合處的均勻化，實現無軟帶。
無軟帶迴轉支承滾道不存在薄弱環節，可提高迴轉支承的承載能力和可靠性，提 高迴轉支承的使用壽命，滿足高速重載的使用場合。但另一方面，大型迴轉支承 的無軟帶技術中頻淬火的工藝經驗提出了較高的要求，而且需要進口的先進淬火 工具機設備，投入較大。目前新強聯等國內迴轉支承企業已經開始了對無軟帶淬火 技術的攻關，無軟帶迴轉支承應用前景廣闊。
3.2.4 大功率、主軸軸承市場被外資佔領，疫情影響下風電軸承迎來進口替代窗 口期
軸承屬於風電設備的核心零部件，由於風電設備的惡劣工況和長壽命、高可靠性 的使用要求，使得風電軸承具有較高的技術複雜度，是最難國產化的兩大風機零 部件（軸承和控制系統）之一，成為影響我國風電製造業發展的軟肋。
回顧歷史，2006年之前我國風電設備配套軸承大部分為進口，價格昂貴且交貨周 期長。2006年，國家發改委出臺「風電設備國產化率70%」的規定，國內風電軸承 行業藉助政策的扶持快速發展，軸承企業快速崛起，最終實現了變槳軸承、偏航 軸承的國產化。2010年「風電設備國產化率70%」規定被取消，外資企業紛紛湧 入中國市場，SKF、FAG、鐵姆肯、舍弗勒、NTN等全球龍頭相繼在國內設立風電軸 承廠，外資企業在大功率、主軸軸承市場佔有領先的市場地位。根據北極星風力 發電網消息，我國首臺10MW海上風電機組的發電機軸承的是德國舍弗勒，變槳軸 承和偏航軸承則由法國德楓丹（青島）製造。直到近期，舍弗勒、SKF等國際巨頭 仍佔據著中國約50%的風電軸承市場。
進口軸承供應受阻，為國內企業提供進口替代窗口期。2020年突如其來的疫情縮 短了風電搶裝時間，推動風電主軸承供不應求，同時歐洲疫情爆發對風電軸承全 球供應鏈造成較大影響，為軸承國產化帶來契機。據能源雜誌消息，在風電主軸 承供不應求的情況下，目前已經有風機製造企業在用瓦軸、洛軸等本土企業生產的主軸軸承。
依託我國龐大的工業體量，我國軸承產業規模全球領先。2019年中國軸承產量為 196億套，經濟規模位居世界第三。但我國軸承產業大而不強，高端軸承在使用壽 命、可靠性、Dn值與承載能力等方面與日本、歐美存在較大差距，大功率風電軸 承等高端產品依然依賴進口。
制約我國高端軸承產業發展的因素主要體現在材料和工藝方面。在材料方面，當 前我國高端軸承鋼產品水平與瑞典、德國、日本等製造強國差距較大，潔淨度低、 氧化物夾雜、碳化物不穩定等問題影響了國產軸承鋼的壽命和可靠性。目前我國 的軸承鋼以電渣軸承鋼為主，而國外已經將真空脫氣冶煉超高純軸承鋼（EP鋼）、 夾雜物均勻化（IQ鋼）、超長壽命鋼（TF鋼）等技術應用到軸承領域，大幅提升 了軸承的壽命與可靠性。
在加工工藝方面，高端軸承製造工藝涉及材料、設計、機械加工、檢測與試驗等 一系列技術難題，需要結合接觸力學、潤滑理論、摩擦學、疲勞與破壞、熱處理 與材料組織等領域的基礎研究支持，具有極端的複雜性，需要長期的工藝經驗的 積累。在工藝設備方面，我國在高端軸承製造所需的高精度工具機、感應加熱設備 等領域較為薄弱，同樣限制了我國高端軸承的生產製造和技術進步。
經歷多年艱苦的國產化之路，目前瓦軸、洛軸、新強聯、天馬等企業已經形成了 一定的風電軸承國產化能力。瓦軸以20%左右的市場份額，穩居中國風電軸承市 場榜首，其風電軸承產品涵蓋1兆瓦到7兆瓦，年產能約8000套左右；新強聯風電 軸承產品涵蓋主軸軸承、偏航軸承、變槳軸承，目前3MW風電軸承已實現大批量生 產銷售，5.5MW風電軸承正在進行小批量生產，風電軸承年產量在5000套左右。
3.3 國內風電軸承市場空間有望超百億
根據明陽智能的數據，在2018年上半年公司銷售的1.5MW、2.0MW、3.0MW風機的成 本構成中，變槳軸承的成本佔比分別為2.6%、3.4%、3.1%，主軸軸承的成本佔比 分別為1.9%、1.2%、6.7%，偏航減速機的成本佔比分別為2.0%、2.3%、1.7%。根 據CWEA數據，在2018年的新增機組中，裝機容量小於2.0MW、2.0-3.0MW、大於3.0MW 的佔比分別為4%、83%、13%。根據以上數據，我們推斷2018年變槳、偏航和主軸 軸承在風電機組中的成本佔比約為7.5%。隨著風電機組的大型化，軸承在機組成 本中的佔比也有望持續提升，我們假設未來幾年變槳、偏航和主軸軸承在風電機 組中的成本佔比將保持在8.0%。
根據北極星風力發電網信息及相關公司公告，2019年運達風電2.0-3.0MW風電機 組的單位成本約為2400-2500元/kW，2019年上半年明陽智能1.5MW、3MW風電機組 的單位成本分別為2008元/kW、2474元/kW。據此推斷陸上風電機組的單位成本約 為2400元/kW。
海上風電方面，2019年上半年明陽智能5.5MW風電機組的單位成本為4589元/kW。 另外根據近期部分海上風電機組的招標情況，海上風電的機組投資額約為6500元 /kW，考慮到20%的毛利率和93%的材料成本佔比，推斷海上風電機組的單位成本 約為4800元/kW。
2019年全國新增併網風電裝機2574萬千瓦，其中陸上風電2376萬千瓦、海上風電 198萬千瓦。根據上述數據估算，2019年全國風電軸承（變槳、偏航和主軸軸承） 市場規模約53.5億元，風電軸承的單位成本約為20.8萬元/MW。
根據《風能北京宣言》，2021-2025年、2026-2030年年均新增風電裝機容量分別 有望達到5000萬千瓦、6000萬千瓦，對應的風電軸承市場規模分別有望達到106 億元、127億元。對比2019年54億元左右的市場規模，風電軸承行業成長空間廣 闊。
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（報告觀點屬於原作者，僅供參考。報告來源：萬聯證券）
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