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关于齿轮箱的特性都有哪些?

发布时间:

2021/09/15 00:00

有望带头开启齿轮箱轴承的国产替代。齿轮箱轴承不仅可以开发风电齿轮箱制造企业作为客户,亦可以开发具有风电齿轮箱设计和组装能力或有意自产部分风电齿轮箱的下游风电整机客户。于2022年年初募集资金,将业务横向扩展至齿轮箱轴承及精密零部件业务,凭借风电领域现有的良好销售资源,我们推断项目建设完毕后有望取得可观数量的齿轮箱轴承订单,带头开启风电齿轮箱轴承的国产替代。

齿轮箱轴承国产化率极低,进口依赖度较高。针对风电齿轮箱轴承,风电齿轮箱轴承由于转速快,要求精度高,对轴承设计和加工设备均有较高的要求。因此,虽然风电齿轮箱的国产化率超过了70%,但风电齿轮箱轴承的国产化率极低,只有0.58%,基本完全依赖进口,国内企业只有瓦轴批量供应少量齿轮箱轴承,国内风电齿轮箱轴承供应商主要为、、和等。

与此同时,的客户主要为风电整机制造商,对齿轮箱、风电齿轮箱轴承及精密零部件的需求亦在持续增长,市场前景非常可观。

发电机中轴承价值量较小,市场规模不足10亿元。根据三一重能招股书,风电机中发电机价值占比仅为齿轮箱的价值占比的一半,考虑到2021年国内齿轮箱轴承市场空间不足40亿元,而发电机价值量仅为齿轮箱的一半,且轴承用量较小,价值量偏低,我们估计目前发电机轴承国内市场规模不足10亿元。

半直驱风机占比增加,齿轮箱轴承有望扩大应用。齿轮箱是风机中的核心部件,又称为变速箱,其主要作用是将叶轮的转动传递给发电机使之运转,由于叶轮的转速很低,远达不到发电机发电所要求的转速,必须通过齿轮箱齿轮的增速作用来实现。风电齿轮箱中的滚动轴承运行条件较为苛刻,在状态中,轴承承受的载荷会突然变化,运行温度变化范围大,齿轮箱箱体也会发生变形,因此对技术的要求较高。一个齿轮箱中需要约20个齿轮箱轴承,9个齿轮和1个输出轴。风机机型中,双馈和半直驱路线需要使用齿轮箱来增速,随着海上风电主流选择半直驱技术,未来齿轮箱轴承需求将大幅增加。

目前,风电整机在不断向大功率发展,对风电轴承(包含齿轮箱轴承)及精密传动部件产业链技术转型或升级带来了新的挑战。而齿轮箱作为风电整机的核心零部件,是大功率风电整机发展的重点和难点,一旦突破,就将成为新一代行业引领者。

风电机内部使用的轴承包括五类,分别是主轴轴承1-2个、偏航轴承1个、变桨轴承3个、发电机轴承1套和齿轮箱轴承1套。齿轮箱轴承只有在双馈式和半直驱式风电机上有应用,而直驱式风机是由主轴直接带动发电机轴旋转,省去了齿轮箱这一环节。

风电轴承是壁垒较高的核心零部件,目前以滚动轴承为主。风电轴承一般包括变桨轴承、偏航轴承、传动系统轴承(主轴轴承、齿轮箱轴承、发电机轴承)。轴承是风电设备的核心零部件,需满足风电设备的恶劣工况和长寿命、高可靠性的使用要求,因此具备较高技术壁垒。风电轴承在不同机型中的使用量不同,一般来说一台直驱式风机需要1~2套主轴轴承、1套偏航轴承、3套变桨轴承,而双馈式或半直驱式风机由于在直驱式的基础上增加了齿轮箱,因此还需要多套齿轮箱轴承。目前风电轴承为滚动轴承为主,由于不同机型轴承的工况与设计要求均有差异,因此风电轴承定制化程度较高。

齿轮箱轴承市场被国外厂商垄断,国内仅能生产小兆瓦齿轮箱轴承。国内轴承厂商在高端技术方面相较海外厂商仍有不小差距,国内齿轮箱轴承基本依赖进口,齿轮箱轴承市场被、等国际轴承巨头企业占据。国内厂商方面,仅瓦轴与洛轴生产的齿轮箱轴轴承能够在3MW以内的风机上使用。有望引领大兆瓦齿轮箱轴承国产替代。于2022年4月拟募集资金,将业务横向扩展至齿轮箱轴承及精密零部件业务,预计毛利率34.62%。据问询回复,2025年中国风电齿轮箱市场容量预计为15600台,当年公司对应的产能市占率为8.97%,新增产能规模适度。

各类轴承单MW价值量随风机大型化增加。风电机内部使用的轴承包括主轴轴承1-2个、偏航轴承1个、变桨轴承3个、发电机轴承1套和齿轮箱轴承1套。据三一重能公告和公告,主轴承、齿轮箱、偏航变桨轴承等单MW价值量随风机功率增加而增加,主要由于大兆瓦风机轴承技术壁垒高,轴承耐损耗性能要求更高。

风电齿轮箱内部构造较为复杂,主要分为四种结构类型。风电齿轮箱内部结构较为复杂,零部件包括行星齿轮、太阳齿轮、行星架、高速轴、低速轴等等,主要分四种类型,一级行星两级平行轴、两级行星一级平行轴、带主轴齿轮箱、紧凑式齿轮箱,分别应用于双馈式和半直驱式风机(直驱式不需要齿轮箱)。一般双馈风电机的齿轮箱包括三级传动,而半直驱风机的齿轮箱包括两级传动。

公司预计达产后年产能5.75万套,实现收入15.35亿元,毛利率34.62%。齿轮箱零部件项目达产后年产齿轮箱精密零部件产品5.75万个,公司预计销售收入15.35亿元,毛利率34.62%。公司将业务横向拓展至风电齿轮箱部件领域,实现风电轴承和风电齿轮箱精密零部件业务的协同发展。同时,刚加入集团的带来了风电齿轮箱行业的客户资源与销售渠道,的风电锁紧盘业务与齿轮箱零部件业务具有较强的协同效应。

风电轴承主要包括主轴、偏航、变桨、齿轮箱、发电机轴承。通常风电机组有一套主轴轴承,一套偏航轴承以及三套变桨轴承。主轴轴承作用为承受径向力及提高风机传动效率,要求具有良好的调心性能、抗振性能和运转平稳性,制造技术难度高;偏航轴承位于风机机舱与塔筒连接处,作用为调整机舱朝向,保证风机垂直迎风;变桨轴承位于叶片与轮毂之间,用于调整叶片受风角度。轴承为风机维持且输出功率的重要组成零件;齿轮箱轴承位于齿轮箱内部,用于风电转动增速,其中双馈风机、半直驱风机有齿轮箱轴承,直驱电机发动机有多级变速功能,无需齿轮箱;发电机轴承位于发电机内部,用于将主轴动能转化为电能。

风电齿轮箱行业集中度高: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、和占据市场份额70%。

主要客户为齿轮箱厂商与风电主机厂商,与共享客户资源。的主要客户为风电齿轮箱企业和风电整机企业。风电齿轮箱企业客户包括,、佳传动科技,其中为全球的风电齿轮箱制造商,风电整机客户则包括远景能源、GE风电和中船海装风电等,与上述客户保持长期稳定的合作关系。同时,2022年募集资金建设风电齿轮箱零部件产线,可以利用到在风电齿轮箱领域的客户资源与销售渠道,产生较强的协同效应。

(三)齿轮箱轴承:进口依赖度较高,国产替代逐步开启:针对风电齿轮箱轴承,风电齿轮箱轴承由于转速快,要求精度高,对轴承设计和加工设备均有较高的要求。因此,虽然风电齿轮箱的国产化率超过了70%,但风电齿轮箱轴承的国产化率极低,只有,基本完全依赖进口,国内企业只有瓦轴批量供应少量齿轮箱轴承,国内风电齿轮箱轴承供应商主要为、、和等。

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