風電軸承行業(yè)研究-風起初春風電軸承步入國產(chǎn)化深水區(qū)_第1頁
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風電軸承行業(yè)研究:風起初春,風電軸承步入國產(chǎn)化深水區(qū)1.三大驅(qū)動因素共筑風電賽道高景氣1.1驅(qū)動因素一:雙碳政策推動能源轉(zhuǎn)型,風電裝機持續(xù)性強全球能源轉(zhuǎn)型趨勢明顯,可再生能源規(guī)模實現(xiàn)十年翻倍。根據(jù)IRENA數(shù)據(jù)顯示,全球氣候變暖大背景下,各國加快新能源開發(fā)利用,全球可再生能源累計裝機規(guī)模從2010年的1222GW提升至2020年的2733GW,實現(xiàn)十年規(guī)模翻倍。風力發(fā)電作為可再生新能源發(fā)電重要手段,行業(yè)發(fā)展確定性強。風力度電成本下降顯著,陸上風電已成為全球成本較低的能源形式。根據(jù)IDENA數(shù)據(jù),全球陸風、海風成本十年來下降明顯,2021年陸上風電成本僅為0.033USD/KWh,低于其他所有能源形式的度電成本,為其持續(xù)發(fā)展奠定基礎。風電行業(yè)高速發(fā)展背景下,全球風電裝機量持續(xù)提升。根據(jù)GWEC數(shù)據(jù)顯示,2021年全球風電累計裝機量達837GW,同比增長12.4%。新增裝機量近兩年持續(xù)保持較高水平,2021年新增裝機共93.6GW,其中海上風電新增裝機21.1GW。各國對對能源安全和凈零排放需求迫切,全球風電產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展預期日趨積極。根據(jù)GWEC預測,2022-2026年全球風電裝機容量將累計新增556.93GW,年復合增長率6.37%。聚焦我國,政策層面上,在“碳達峰,碳中和”背景下,我國持續(xù)加大可再生能源開發(fā)力度。近年來,我國出臺一系列政策鼓勵支持風電產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展。以2021年《“十四五”規(guī)劃》為例,定下大力提升風電規(guī)模,加快發(fā)展東中部分布式能源,有序發(fā)展海上風電。我國風電裝機需求增長,風力發(fā)電占總發(fā)電量比重持續(xù)提升。根據(jù)國家能源局數(shù)據(jù)顯示,2021年我國風電累計裝機328.5GW,占比國內(nèi)發(fā)電裝機總量的13.8%。風電裝機量持續(xù)上升的背景下,風電發(fā)電量占全國發(fā)電總量比例持續(xù)上升,2021年我國風力發(fā)電量占全國發(fā)電總量的8.04%。當下我國貢獻風電裝機市場主要份額。根據(jù)GWEC數(shù)據(jù)顯示,2021年我國風電新增裝機占比全球總新增量的50.91%。目前我國已成為全球最大陸上風電裝機國家,累計裝機容量占比全球40%。各省陸續(xù)出臺“十四五”期間風電裝機規(guī)劃,十四五期間我國29個省份風電新增裝機規(guī)劃容量合計達310GW。根據(jù)《電力增長零碳化(2020–2030):中國實現(xiàn)碳中和的必經(jīng)之路》報告預計,2030年風電總裝機容量達8.7億千瓦(對應870GW),年均復合增速達11.43%。1.2驅(qū)動因素二:風機大型化協(xié)同降本,推動風電行業(yè)周期轉(zhuǎn)成長復盤風電裝機歷史,受政策補貼等影響,風電行業(yè)具備周期性。2004年開始國家出臺相關鼓勵政策,風電行業(yè)開始快速發(fā)展,2008-2010年經(jīng)歷跑馬圈地,我國風電新增裝機量開始快速增長;2011-2013年電網(wǎng)建設滯后,國產(chǎn)風電機組質(zhì)量不穩(wěn)定,期間裝機量增速放緩。2013年棄風率明顯下降,風電裝機量開始回升。2014年國家首次下調(diào)風電上網(wǎng)標桿電價后,2015年引發(fā)搶裝潮。2019年“雙碳”目標提出,國家再次下調(diào)風電上網(wǎng)電價,補貼政策逐漸退坡使得陸風和海風在2020、2021年分別迎來搶裝熱潮。政策補貼退坡后,大型化協(xié)同風機降價等因素有望推動風電行業(yè)周期轉(zhuǎn)成長。風電項目IRR提升是風電裝機的直接驅(qū)動因素,IRR與發(fā)電收入與投入成本有關。收入端,風電平價,單瓦電價穩(wěn)定,同時風機大型化帶動發(fā)電效率、發(fā)電小時數(shù)提升,電網(wǎng)測智能化等使得棄風率下降,發(fā)電收入端有望上升;成本端,風機大型化攤銷成本,同時風機招標價格持續(xù)下降,帶動風電初始投資成本下降。因此未來風電項目IRR有望持續(xù)上升,從而帶動裝機量持續(xù)提升。催化一:風電平價推動發(fā)電收入端維持穩(wěn)定。風電平價后上網(wǎng)電價穩(wěn)定,2021年陸風進入平價時代,新建陸上風電項目上網(wǎng)電價按各省燃煤發(fā)電基準價執(zhí)行。同時自2022年起,我國取消對新增并網(wǎng)海上風電的補貼,2022年或為海上風電平價元年。風電平價后,上網(wǎng)電價穩(wěn)定,發(fā)電收入端有望維持穩(wěn)定。催化二:風機大型化是風電降本重要手段。設備成本方面,規(guī)?;鰪?,有望攤薄風機制造成本;非設備成本方面,相同裝機容量下風機臺數(shù)減少,對應的建設、運維成本費用減少;此外,大型化風機對應高塔筒和大葉片,風機容量增大提升掃風面積,有效提高發(fā)電小時數(shù)及發(fā)電量,間接起到降本增效的作用。當前風電機組持續(xù)大型化,單機容量功率明顯提升。根據(jù)CWEA數(shù)據(jù)統(tǒng)計,截至21年國內(nèi)陸風平均單機容量達到3.1MW,海風平均單機容量達5.6MW,目前陸上風電主流裝機機型為單機容量3MW以上的風電機組,單機容量4-5MW的風電機組開始小批量應用于部分陸上風電場。海上風電方面,主流新增機型單機容量為5MW以上。風電裝機結(jié)構(gòu)方面,高功率風機占比提升。根據(jù)CWEA數(shù)據(jù)統(tǒng)計,我國風機機組累計裝機容量的功率主要集中在2-2.9MW。截至2021年,2.0MW以下(不含2.0MW)累計裝機容量同比下降6pcts;2.0-2.9MW累計裝機容量同比下降5pcts;3.0MW及以上風電機組累計裝機容量占比達23%,同比增長1pct左右。根據(jù)《平價時代風電項目投資特點與趨勢》可以看出,在僅考慮風電機組點位影響的同一項目為例,當單機容量由2MW提升到4.5MW時,項目投資成本降低,LCOE可降低至0.0468元/kwh。隨著風電機組單機容量提升,項目度電成本明顯下降。催化三:風機投標均價持續(xù)下降,單瓦投資成本降低。近年來風機投標價格呈現(xiàn)明顯下降趨勢,根據(jù)金風科技公開數(shù)據(jù)表示,2021年年初陸風風機中標均價為3030元/kw左右,2022年9月中標均價為1808元/kw,降幅高達40%,風機價格的持續(xù)下降將帶動風電初始成本的下降。催化四:棄風限電緩解,下游運營商對風電消納能力提升。2016年我國平均棄風率為17%,部分“三北”地區(qū)由于配套電網(wǎng)規(guī)劃建設滯后、部分地區(qū)棄風限電現(xiàn)象嚴重,2016年開始我國出臺一系列針對可再生能源消納的政策推動,棄風限電情況持續(xù)好轉(zhuǎn),2020年我國平均棄風率為3%。同時伴隨電網(wǎng)智能化,風電消納比例近年持續(xù)提升,裝機可持續(xù)性明顯增強。1.3驅(qū)動因素三:海上風電需求高增,推動行業(yè)成長相較陸風,海上風電優(yōu)勢明顯,整體風機利用率更高,單機容量更大,年運行小時數(shù)最高可達4000h以上,海上風電效率相較陸上風電年發(fā)電量多出20%-40%。同時,我國海風資源豐富、海上風力供給更充足、氣流均勻等使得風電機組運行更加平穩(wěn),海上風電是風電未來發(fā)展的重要方向。海風平價已至,成長屬性凸顯。2022年前三季度,風電項目招標規(guī)模73.6GW,已超過去年全年招標量,預計全年招標量有望達到90-100GW左右??紤]到風機從中標到確認收入的周期需要半年到一年的時間,上一年風機招標量基本決定當年新增裝機規(guī)模,2023年風機交付與并網(wǎng)有望大幅增長。根據(jù)國金電新組統(tǒng)計,2022年海風招標15.87GW。我國海上風電發(fā)展迅速,2021年新增裝機創(chuàng)歷史新高。根據(jù)國家能源局數(shù)據(jù),2021年我國海上風電新增裝機量達1690萬千瓦,同比2020年增長452.29%,是此前累計建成總規(guī)模1.8倍。截至2021年底,我國風電累計裝機規(guī)模達到26.39GW,滲透率(即海上風電累計裝機容量占比)從2016年的1%提升至2021年的8%左右。隨著陸風政策補貼轉(zhuǎn)向海上補貼,加之海上風電大葉片等趨勢推進,預計我國海上風電滲透率將持續(xù)提升。地方政府加快推進海上風電,“十四五”期間,部分省份針對海上風電項目提出規(guī)劃,目前根據(jù)各沿海省市發(fā)布的海風建設規(guī)劃,2021-2025年各省市(不完全統(tǒng)計)新增海上風機約52GW。按照已發(fā)布規(guī)劃,新增規(guī)模最大的前三個省份是廣東、山東和江蘇,海上新增規(guī)模分別約為17、10、9GW。政策推動下,海上風電降本有望繼續(xù)。2.風電軸承環(huán)節(jié):風機大型化驅(qū)動國產(chǎn)化步入深水區(qū)軸承作為“機械的關節(jié)”,其主要功能是支承旋轉(zhuǎn)軸或其他運動體,引導轉(zhuǎn)動或移動運動并承受由軸或軸上零件傳遞而來的載荷。根據(jù)軸承工作時運轉(zhuǎn)的軸與軸承座之間的摩擦性質(zhì),軸承可分為滾動軸承和滑動軸承兩大類。滾動軸承作為軸承工業(yè)的主要產(chǎn)品,一般由內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架四部分組成。滾動軸承的外圈和內(nèi)圈統(tǒng)稱為軸承套圈。滾動體一般分為球和滾子兩種,具有減少內(nèi)圈和外圈在相對旋轉(zhuǎn)過程中摩擦的作用。軸承產(chǎn)業(yè)鏈上游原材料主要由軸承鋼以及少部分非金屬材料,軸承下游廣泛應用于各類工業(yè)領域,根據(jù)中國軸承工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)統(tǒng)計,2020年我國軸承行業(yè)下游前三大應用領域分別為汽車、家用電器、電機,其他還包括工程機械、風電、冶金、農(nóng)機等領域。軸承市場空間廣闊。根據(jù)GrandviewResearch數(shù)據(jù),2020年全球軸承市場規(guī)模為1187億美元,預計從2021年到2028年,年復合增長率CAGR為8.5%,2028年市場規(guī)模有望達2280億美元。根據(jù)中國軸承工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示,2021年我國軸承行業(yè)市場規(guī)模約2278億元左右。目前,在全球范圍內(nèi),軸承行業(yè)經(jīng)過多年產(chǎn)業(yè)競爭后,形成集中在瑞典、德國、日本、美國四個國家的八家大型軸承企業(yè)壟斷競爭的態(tài)勢。世界八大軸承企業(yè)包括瑞典SKF(斯凱孚)、德國Schaeffler(舍弗勒)、日本NSK(恩斯克)、日本JTEKT(捷太格特)、日本NTN(恩梯恩)、美國TIMKEN(鐵姆肯)、日本NMB(美蓓亞)、日本NACHI(不二越),“世界八大軸承企業(yè)”在國際軸承市場的市場占有率合計達到70%以上。同時國內(nèi)廠商軸承市場份額較為分散。我國軸承行業(yè)擁有五大產(chǎn)業(yè)群,浙東地區(qū)擅長精密中小型軸承。我國軸承產(chǎn)業(yè)主要集中在東北地區(qū)、河南洛陽地區(qū)、山東聊城地區(qū)、浙東地區(qū)和蘇南地區(qū)。東北地區(qū)主要代表企業(yè)為哈爾濱軸承和瓦房店軸承兩家國有企業(yè),優(yōu)勢產(chǎn)品為重大裝備類軸承、調(diào)心滾子軸承等。洛陽地區(qū)主要以國企洛陽LYC軸承為代表,優(yōu)勢產(chǎn)品為重大裝備類軸承、特大型軋機軸承等。隨著我國市場化程度的提高,浙東地區(qū)(慈溪、新昌、常山)及蘇南地區(qū)(蘇州、無錫、常州)的民營軸承企業(yè)開始嶄露頭角,并逐漸成為我國軸承行業(yè)的主力軍,主要擅長制造精密中小型軸承。2.1風電軸承:軸承環(huán)節(jié)成長屬性強,市場規(guī)模百億級別風電軸承為風電設備的核心零部件,可分為變槳、偏航軸承和傳動系統(tǒng)軸承(主軸、增速器及電機軸承)兩大類,通常由外圈、內(nèi)圈、滾動體和保持架四種零部件組成。一般一臺雙饋式或半直驅(qū)風電機組由1套主軸軸承、3個變槳軸承、1個偏航軸承以及變速箱(可達20個)和電機軸承(2個)組合而成。直驅(qū)式風機沒有齒輪箱結(jié)構(gòu),不需要齒輪箱軸承。軸承在工作時會受到徑向力和軸向力,不同工作位置上其力學特性和承載能力各有不同,因此具有不同結(jié)構(gòu)設計。常見的主軸軸承有三種:調(diào)心滾子軸承、圓錐滾子軸承和三排圓柱滾子軸承。調(diào)心滾子軸承多用于雙饋、5MW以下機型,其優(yōu)點在于抗撓動性較強。直驅(qū)和半直驅(qū)型風機主軸軸承一般采用圓錐滾子軸承和三排圓柱滾子軸承,適用于更大單機容量機組。同時三排圓柱滾子軸承可以用作獨立變槳軸承,雙排球軸承通常作為傳統(tǒng)的偏航變槳軸承使用,目前也有少部分偏航軸承采用滑動軸承技術。軸承在風機中價值量占比方面約為5%-7%。根據(jù)電氣風電招股說明書,葉片、齒輪箱、發(fā)電機、軸承、鑄件分別占比19%、10%、8%、7%、5%。根據(jù)三一重能招股說明書,在雙饋的技術路線中,軸承成本占比約為5%。風電軸承在風電設備中國產(chǎn)化率較低。根據(jù)WoodMackenzie數(shù)據(jù)統(tǒng)計,目前風電塔筒已基本實現(xiàn)100%國產(chǎn),發(fā)電機、機廠、齒輪箱等環(huán)節(jié)國產(chǎn)化率較高,主軸軸承和偏航/變槳軸承國產(chǎn)化率較低,主要系風電軸承研發(fā)制造需要較強技術積累以及長期驗證,目前技術壁壘較高,國產(chǎn)替代亟需突破。盈利能力方面,軸承環(huán)節(jié)表現(xiàn)出較高毛利率水平,21年毛利率達31.6%;

整機、葉片、鍛件/法蘭毛利率水平較低,分別為19.3%、11.7%、19.9%。21年受原材料成本上升影響,風電產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)毛利率均有所下降。大型化趨勢下,軸承環(huán)節(jié)呈現(xiàn)明顯抗通縮屬性。伴隨機型容量增大,單兆瓦容量對應機組部件重量會有所下降。根據(jù)三一重能公告采購價格數(shù)據(jù)顯示,隨著風電機組容量的提升,風電整機單位價值量下降明顯下降,主軸軸承、偏航變槳軸承環(huán)節(jié)未表現(xiàn)出明顯通縮屬性,價值量未隨風機容量的增加被攤薄。在風機大型化趨勢下,隨著價值量占比提升,軸承環(huán)節(jié)在風電行業(yè)更具成長性,有望擴大軸承市場空間。我們認為未來風電裝機量有較強成長性,通過測算,預計2025年風電軸承新增市場規(guī)模有望達到340億元。其中主軸軸承市場規(guī)模約為116.3億元,偏航變槳軸承約為137.8億元,齒輪箱軸承市場規(guī)模約為85.6億元。新增裝機規(guī)模:預計2022年我國風電招標規(guī)模將達90-100GW。根據(jù)現(xiàn)有招標水平以及“十四五”風電規(guī)劃,預計2022-25年國內(nèi)風電裝機分別為50/80/88/100GW。分功率新增裝機比例:根據(jù)CWEA數(shù)據(jù),21年3.0MW以下、3.0-4.9MW、5.0-6.9MW、7.0MW及以上新增裝機量占比分別為19.9%/56.6%/20.3%/3.1%。風機新增裝機呈現(xiàn)出明顯的大型化趨勢,預計未來3.0MW以下、3.0-4.9MW容量的風機將逐漸出清,7.0MW及以上容量有望成為主流機型。軸承單位價值量:具體單位價值量主要參考新強聯(lián)公告,考慮到20年搶裝潮后風電零部件價格下降,21年價格有所下滑。在當前風機大型化趨勢下軸承具備一定抗通縮能力,同時小功率軸承市場競爭激烈,價格偏低,大功率軸承的技術壁壘較高,存在一定溢價。當前風電軸承制造商主要包括舍弗勒、SKF、Timken、RotheErde等海外企業(yè)以及國內(nèi)瓦軸、洛軸、新強聯(lián)等企業(yè)。從產(chǎn)品布局來看,外資舍弗勒、SKF實現(xiàn)從主軸軸承到齒輪箱軸承、發(fā)電機軸承全覆蓋。本土廠商目前受限于技術水平和生產(chǎn)規(guī)模,主要發(fā)力中低端市場。2.2主軸軸承:技術壁壘較高,國產(chǎn)替代空間大主軸軸承作為風機主傳動鏈系統(tǒng)的關鍵部件,不僅要承受風力載荷,還要承受主軸、齒輪箱的重力載荷,工況復雜。主軸軸承常見配置主要為三點式支承、二點式支承和單點式支承。一般雙饋式風機主軸軸承采用調(diào)心滾軸承,直驅(qū)和半直驅(qū)風機主軸軸承采用單列或雙列圓錐滾子軸承。主軸軸承工藝制造要求高,具備更高產(chǎn)品附加值。根據(jù)新強聯(lián)公告,主軸軸承產(chǎn)品價格明顯高于偏航變槳軸承。同時伴隨風機大型化趨勢下,大功率主軸質(zhì)量要求更高,價格更貴,3MW~4MW主軸承銷售單價(不含稅)約為50萬元,4MW~6MW主軸承銷售單價(不含稅)約60萬元。當前主軸軸承、齒輪箱軸承以及發(fā)電機軸承國產(chǎn)化程度較低。根據(jù)中軸協(xié)軸承協(xié)會數(shù)據(jù),2020年我國風電軸承銷量國產(chǎn)化率較低,僅為16.3%,其中主軸軸承國產(chǎn)化率33%,齒輪箱軸承國產(chǎn)化率0.6%,發(fā)電機軸承0.22%。分功率來看,在風機大型化趨勢下,大功率主軸軸承工況載荷復雜,工藝要求較高,同時研發(fā)、驗收周期長,目前市場份額仍集中在舍弗勒、SKF等外資廠商手中。根據(jù)WoodMackenzie數(shù)據(jù)表明,高端市場被瑞典SKF、德國舍弗勒、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。2020年舍弗勒、SKF、NTN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%。當前各廠商主軸軸承使用技術路徑有所不同。以國內(nèi)廠商為例,洛軸主軸軸承主要為調(diào)心滾子軸承,瓦軸主軸軸承包括雙列調(diào)心滾子軸承和單列圓錐滾子軸承,新強聯(lián)主軸軸承包括雙列圓錐滾子、三排圓柱滾子、單列圓錐滾子軸承。當前主軸軸承國產(chǎn)化水平較低主要在于技術壁壘較高,包括設計、材料、冷熱處理工藝以及設備方面。同時大功率軸承研發(fā)周期、驗收周期較長,實現(xiàn)國產(chǎn)替代需要長時間模擬測試驗證產(chǎn)品性能。設計:除風力載荷外,主軸軸承還要承受主軸、葉輪的重力載荷,工況復雜。因此在設計時,要求軸承具備良好的抗沖擊性能、靈活的調(diào)心性能、優(yōu)異的滾道抗疲勞性能。材料:要求抗疲勞壽命長,脆性夾雜物以及大顆粒夾雜物對壽命造成影響,因此需要提高軸承鋼的潔凈度,減小鋼中夾雜物的含量與尺寸,提高碳化物的均勻性。此外,主軸軸承的硬度、強度、心部韌性與選材關系密切。為提高零件硬度、保證心表硬度一致,要求材料具有良好的淬透性、淬硬性及工藝適應性。目前,大兆瓦風電主軸軸承多采用滲碳鋼、高淬透性鋼和中碳合金鋼。工藝:大兆瓦主軸軸承工藝制造難度增加較多,如冷加工尺寸精度、熱處理變形、滾動體修形、滾道凸度、材料內(nèi)部組織控制,更優(yōu)的表面處理技術,包括如何解決邊界摩擦以及外界污染物介入后的潤滑問題等。國內(nèi)企業(yè)開始掌握無軟帶淬火技術,國產(chǎn)替代有望加速。軸承的工作條件要求整個圓周環(huán)形輥道表面具有穩(wěn)定的力學性能及均勻的淬硬層,而軟帶的存在將導致該區(qū)域容易受到磨損。無軟帶淬火設備可以實現(xiàn)軸承套圈中頻淬火無軟帶,淬火硬度均勻。近年來以新強聯(lián)等廠商采用先進無軟帶淬火設備可提高軸承的承載能力和可靠性,提高軸承使用壽命,該技術的應用有望推進國產(chǎn)主軸軸承替代進程。國產(chǎn)品牌價格普遍低于進口品牌,更具價格優(yōu)勢。根據(jù)CWEA表示,調(diào)心滾子軸承由于應用時間較早,原材料和工藝加工較為成熟,價格因規(guī)格尺寸不同大概在9萬~15萬元,較進口產(chǎn)品低約40%~50%。圓錐滾子軸承價格在20多萬元,比進口產(chǎn)品低20%~30%。三排圓柱滾子軸承故障率低于國外產(chǎn)品,可完全實現(xiàn)進口替代,價格比國外產(chǎn)品低20%~30%。根據(jù)

三一重能公司主軸采購數(shù)據(jù),針對不同功率主軸軸承,外資SKF價格普遍高于瓦軸、洛軸為主的國內(nèi)供應商產(chǎn)品價格。風電主軸軸承進入高速發(fā)展期,國內(nèi)主要軸承企業(yè)持續(xù)推進風電主軸軸承國產(chǎn)化進程,各家均在大功率軸承方面不斷進行突破。以新強聯(lián)為例,2022年7月公司12MW海上抗臺風型風力發(fā)電機組主軸軸承下線,實現(xiàn)了3-7MW風機單列圓錐滾子軸承的小批量生產(chǎn)。部分國內(nèi)軸承廠商綁定頭部風電主機廠,一方面可以得到試裝測試機會,通過實踐經(jīng)驗積累提高軸承產(chǎn)品技術水平,另一方面也為軸承訂單來源提供穩(wěn)定性。2.3偏航變槳軸承:大型化趨勢推動獨立變槳軸承有望成為主流偏航軸承作為偏航系統(tǒng)中的重要部件,其位于塔筒頂端、機艙底部,承載風機主傳動系統(tǒng)全部質(zhì)量,用于準確適時調(diào)整風機迎風角度。變槳軸承將槳葉與輪轂結(jié)合在一起,根據(jù)風向調(diào)整槳葉陰風角度使其達最佳狀態(tài)。偏航、變槳軸承要有足夠強度和承受軸向力、徑向力、傾覆力矩聯(lián)合作用的能力,要求運行平穩(wěn),啟動力矩小,潤滑、防腐及密封性能好。偏航軸承的結(jié)構(gòu)形式主要有單排四點接觸球轉(zhuǎn)盤軸承(無齒式、內(nèi)齒式、外齒式)和雙排四點接觸球轉(zhuǎn)盤軸承(無齒式、內(nèi)齒式、外齒式)兩種;

變槳軸承多采用雙排同徑四點接觸球轉(zhuǎn)盤軸承(無齒式、內(nèi)齒式)。偏航變槳軸承整體技術含量略低于主軸軸承,國內(nèi)本土廠商技術成熟,其產(chǎn)品在大小功率風機應用中基本已實現(xiàn)進口替代。根據(jù)新強聯(lián)公司公告,偏航變槳軸承毛利率約為主軸軸承一半。目前國內(nèi)天馬、洛軸、瓦軸、新強聯(lián)等廠商占據(jù)國內(nèi)市場主導地位。風機大型化下,獨立變槳軸承滲透率有望持續(xù)提升。2021年開始,獨立變槳的概念逐漸被各大廠商提出,是風機大型化背景下的未來趨勢,未來5MW以上的機型有望全部采用獨立變槳技術。獨立變槳軸承的葉片載荷范圍更大,使用的軸承類型也由傳統(tǒng)的雙排球軸承逐漸轉(zhuǎn)為三排圓柱滾子軸承,軸承價值量有望進一步提升。獨立變槳控制(IPC)指根據(jù)各個葉片的實際載荷發(fā)出不同的變槳指令,控制槳距角的變化,使每個葉片能夠獲取不同的目標位置,以達到降低葉輪面不均衡疲勞載荷的目的,從而調(diào)節(jié)風機速度進而控制風機的功率輸出。相較傳統(tǒng)集中變槳,獨立變槳能夠有效地降低機組各部件疲勞載荷,具有延長風機使用壽命和實現(xiàn)輕量化設計的優(yōu)勢。目前能夠生產(chǎn)獨立變槳軸承的廠商較少,僅有如天馬、新強聯(lián)等將三排圓柱滾子軸承應用于變槳軸承,預計伴隨下游主機廠采用獨立變槳軸承的機型占比逐步提高,有望帶動軸承零部件廠商業(yè)績增長。2.4齒輪箱軸承:品類繁多,新品類有望實現(xiàn)從“0”到“1”技術突破由于風電機組主軸轉(zhuǎn)速較低,需要大傳動比的齒輪箱進行增速以達到發(fā)電所需轉(zhuǎn)速。齒輪箱作為風力發(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,主要應用在半直驅(qū)式風電機組和雙饋式風電機組中。根據(jù)GWEC數(shù)據(jù),2020年雙饋式與半直驅(qū)式風電機組占全球風電機組的市場份額合計76.90%,風電齒輪箱是風電機組市場的主流需求。風電齒輪箱市場集中度高,根據(jù)GWEC數(shù)據(jù),南高齒、采埃孚和威能極是全球三大齒輪箱制造商,2020年三大企業(yè)產(chǎn)能占全球總產(chǎn)能比例約70%。其中南高齒全球市占率約23.72%,是全球最大的齒輪箱制造商,其產(chǎn)品覆蓋1.5MW~11.XMW全系列風電齒輪箱產(chǎn)品。風電齒輪箱軸承數(shù)量多、種類多,目前主要采用滾動軸承,且大兆瓦機型配套齒輪箱中以進口軸承為主,占齒輪箱總成本20%以上。包括深溝球軸承、圓柱滾子軸承、滿裝圓柱滾子軸承、雙列圓錐滾子軸承、調(diào)心滾子軸承、推力調(diào)心滾子軸承、四點接觸球軸承等。風機大型化趨勢下滑動軸承有望實現(xiàn)齒輪箱用軸承從“0”到“1”的突破?;瑒虞S承具有承載能力強、體積小、結(jié)構(gòu)簡單等特點。隨著風電齒輪箱朝著10MW+超大功率發(fā)展(風輪重量將超過500t),以及市場對高性價比、高可靠大功率風電齒輪箱的需求越來越大,若仍全部采用進口滾動軸承,不僅會使?jié)L動軸承徑向尺寸過大,增大風電齒輪箱故障失效率,還將增加風電齒輪箱成本,嚴重制約其性價比。根據(jù)《滑動軸承在風電齒輪箱中的應用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢》表示,相較于采用滾動軸承的風電齒輪箱,采用滑動軸承的風電齒輪箱扭矩密度可提升25%,傳動鏈長度能減少5%,齒輪箱重量可降低5%,成本相應降低15%。目前國內(nèi)外廠商滑動軸承風電齒輪箱并跑,均處于樣機開發(fā)與測試階段。德國威能極公司開發(fā)出3~5.xMW半直驅(qū)型滑動軸承風電齒輪箱,已實現(xiàn)8MW滑動軸承風電齒輪箱研制。德國美聞達公司開發(fā)出5MW及以上滑動軸承風電齒輪箱,將所有滾動軸承替換為滑動軸承,扭矩密度提升了35%,達150Nm/kg。德國采埃孚公司開發(fā)出4~5MW滑動軸承風電齒輪箱,將扭矩密度提高到175Nm/kg。上海電氣與威能極合作開發(fā)出5.xMW滑動軸承風電齒輪箱。南高齒開發(fā)出3.xMW滑動軸承風電齒輪箱。太原重工開發(fā)出2MW級滑動軸承風電齒輪箱,進行了5年以上的風電場運行驗證。3.重點公司分析3.1

新強聯(lián):軸承領域龍頭,有望充分受益國產(chǎn)替代公司為風電軸承龍頭,成立于2005年,2020年于深圳創(chuàng)業(yè)板上市。公司主營業(yè)務為從事大型回轉(zhuǎn)支承和工業(yè)鍛件的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。公司深耕風電領域多年,全面覆蓋主軸軸承、偏航軸承和變槳軸承三大類產(chǎn)品。公司擁有強大的研發(fā)能力和先進的生產(chǎn)工藝,成功研發(fā)出三排滾子主軸軸承、盾構(gòu)機系列主軸承等產(chǎn)品,打破了該領域軸承產(chǎn)品國外壟斷的局面,并實現(xiàn)進口替代。公司風電產(chǎn)品占比快速增長,營收占比達75%以上。公司的主要產(chǎn)品包括風電主軸軸承、偏航軸承、變槳軸承,盾構(gòu)機軸承及關鍵零部件,海工裝備起重機回轉(zhuǎn)支承和鍛件等,下游應用領域包括風電整機、盾構(gòu)機、海工設備、工程機械等。2018年后公司的風電類產(chǎn)品的收入占比快速提升,2020年出現(xiàn)爆發(fā)式增長,營收占比由2019年的52.42%增長到85.92%。目前風電類產(chǎn)品是公司的主要收入來源,2022H1營收占比為77.14%。公司業(yè)績階段性承壓。2016-2021年公司營業(yè)收入由3.55億元增長至24.77億元,CAGR達47.48%;歸母凈利潤由0.43億元增長至5.14億元,CAGR達到64.25%,整體保持高速增長。2020年受益于下游陸風裝機搶裝潮,營業(yè)收入大幅提升,同比增長221%。在2020年高基數(shù)情況下,公司21年營收、歸母凈利潤同比仍然分別增長19.8%、21.09%。2022Q1-Q3公司實現(xiàn)營收19.53億元,同比增長2.79%,三季度受主軸軸承產(chǎn)品降價以及軸承出貨量減少影響,利潤端下滑較為明顯。公司整體盈利能力較為穩(wěn)定。2016-2021年公司銷售毛利率基本維持在30%以上,在原材料成本增長的情況下,公司毛利率保持穩(wěn)定且略有增長,主要原因為公司毛利率較高的新產(chǎn)品獨立變槳軸承批量供貨以及大兆瓦的偏航變槳軸承占比提升。銷售凈利率2021年后有所下降,2022Q1-Q3為17.56%,主要是受期間費用率上升的影響。公司的銷售費用率及研發(fā)費用率比較穩(wěn)定,2021年后管理費用率和財務費用率都有所上升。公司客戶集中度較高,主要客戶包括明陽智能、遠景能源、三一重能、東方電氣等行業(yè)領先企業(yè)。根據(jù)公司公告,2020年以來前五大客戶收入占比保持在80%以上。其中風電頭部主機商明陽智能為公司第一大客戶,收入占比長期維持在40%以上,2022Q1明陽智能收入占比達60%。公司通過定增項目擴產(chǎn)大功率風電軸承,可轉(zhuǎn)債項目布局風電齒輪箱軸承。公司2020年于創(chuàng)業(yè)板上市后,于2021年定增募投9.35億元用于建設3.0MW及以上大功率風力發(fā)電主機配套軸承生產(chǎn)線建設項目,進一步擴大風電主軸軸承產(chǎn)能,抓緊機遇實現(xiàn)風電主軸軸承進口替代,夯實公司在行業(yè)的領先地位。此后公司又于2022年通過可轉(zhuǎn)債項目募集11.13億元投資于齒輪箱軸承及精密零部件項目,進一步拓展公司高端產(chǎn)品品類,達成除發(fā)電機軸承之外風電軸承全覆蓋,實現(xiàn)風電軸承和風電齒輪箱精密零部件業(yè)務的協(xié)同發(fā)展。3.2

恒潤股份:風電法蘭龍頭,新布局迎來新起點公司成立于2003年,主營業(yè)務包括輾制環(huán)形鍛件、鍛制法蘭及其他自由鍛件、以及真空腔體及其配件,產(chǎn)品廣泛應用于風電、石化、金屬壓力容器、船舶等行業(yè)。其中,輾制環(huán)形鍛件采用輾環(huán)工藝可進一步熱處理和精加工為法蘭、齒輪、回轉(zhuǎn)支撐套圈等環(huán)形鍛件成品;鍛制法蘭及其他自由鍛件采用自由鍛工藝,生產(chǎn)各種標準通用法蘭或定制法蘭。分行業(yè)來看,風電行業(yè)為公司主要下游應用領域,2019-2021年風電塔筒法蘭收入占總營收比例連續(xù)三年超50%。分產(chǎn)品來看,公司輾制法蘭貢獻主要營收,屬于精加工鍛件成品,在公司營收占比中長期維持50%以上。1H22公司輾制法蘭營收4.1億元,占總營收比重50.8%。公司業(yè)績短期有所承壓,伴隨風電裝機需求增長有望回升。受益風電行業(yè)驅(qū)動,2016-2021年公司營收CAGR為29.52%,歸母凈潤CAGR達36.08%。2020年國內(nèi)風電搶裝潮下,業(yè)績創(chuàng)歷史新高,公司營收同比達66.61%,歸母凈利潤同比達459%。21年公司業(yè)績在前一年高基數(shù)情況下同比微降。22年前三季度公司業(yè)績下滑明顯,主要系疫情及外部因素影響風電整體裝機不及預期,同時需求放緩下招標價格競爭激烈,公司產(chǎn)品有所降價,公司業(yè)績短期有所承壓。預計隨著風電平價化背景下,行業(yè)需求周期轉(zhuǎn)成長,新增裝機有望實現(xiàn)持續(xù)增長,公司業(yè)績規(guī)模有望回升。公司盈利能力短期承壓,內(nèi)部費用管控能力穩(wěn)定。利潤端,公司整體原材料成本占總成本達60%-70%,21年開始受原材料價格上漲,公司毛利率呈現(xiàn)一定波動。2022年公司前三季度毛利率為9.93%,同比減少19.11pct,我們判斷主要系鍛件法蘭單價同比有所下降,同時受軍事、疫情等外部因素影響海上風電裝機低于預期,高毛利海上風電法蘭收入占比有所下滑導致。此外三季度子公司恒潤傳動前期投資較大,軸承項目集中計提成本也有所影響。費用端,公司期間費用率持續(xù)下降,研發(fā)投入逐步提高,從2017年的0.26億元增至2021年的0.88億元。預計未來隨著法蘭需求回升促進價格回暖,疊加新募投項目投產(chǎn)后產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化,公司盈利狀況有望得到改善。公司順應趨勢,積極擴產(chǎn)大MW海風法蘭和抗通縮軸承等項目,布局高附加值環(huán)節(jié)。21年9月公司非公開發(fā)行股票募集資金,定向增發(fā)發(fā)行價19.88元/股,發(fā)行數(shù)量7412.95萬股,募資總額達14.

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