民生机械周报：风电铸锻件投资思路及主轴轴承国产化探讨

本周关注：精测电子、应流股份、卓然股份、帝尔激光。 本周核心观点：继续看好在碳中和大背景下风电、光伏、氢能、核能等相关设备机遇，尤其是由于能源形式升级带来的材料、工艺变化所导致的设备需求。重点关注碳纤维、氢储运等领域。 风电铸锻件环节投资思路：看定价原则，优选格局。从定价原则角度：1）一般成本加成的模式不具备高毛利率的基础，而定制化的属性一般具备高毛利率的条件，例如广大特材精密机械部件业务；2）看行业的定价权，如果市占率足够高也会具备较高毛利率的基础，例如日月股份2018-2020年毛利率呈现逐年提升趋势，恒润股份因为可以提供大直径法兰的优势在海风领域具备较强优势。从市场集中度角度： 1）铸件环节：国内具备全球话语权，龙头全球份额约16%。按照1MW风机需要铸件25吨计算，按照全球100GW需求估算，约需要组件250万吨，供应主要集中在中国。行业龙头为日月股份，2020年底产能为40万吨，约占全球需求量的16%。铸件的工艺设计能力决定铸件的成本控制水平、产品的废品率控制对于最终利润率影响较大，机床的合理选型对于对加工小时费率和成本率影响较大；2）主轴环节：国内具备全球话语权，双寡头格局相对稳定。锻造角度看，单兆瓦主轴大约在6.5-7.5吨（毛坯重），全球100GW的假设下，需要约70万吨锻件，金雷股份2020年风电主轴销量12.5万吨，约占全球份额的18%，而通裕重工虽未披露销量数据，但其风电主轴营收为14.5亿元，略高于金雷股份，粗略估算通裕重工的风电主轴份额略高于金雷股份，两结合计占有全球近40%的份额，这或与也是金雷股份可以采取灵活定价的前提条件之一。3）法兰环节：主要产能在国内，长直径锻造能力的企业较少。一般陆风法兰直径3-6米，海风直径5-9米，具备长米数锻造能力是突出竞争力的表现。 主轴轴承国产化：政策支持+运营商推动，5MW批量化项目已落地。目前部分国内企业可以量产3MW的主轴轴承（例如新强联向湘电风能、明阳智能和东方电气供货，获得认可），更高MW的主轴轴承尚待量产，这也是国内风电轴承企业的普遍现状。而我国的风机大型化推进节奏较快（2015年1.5MW机型销量占其全部销售的59%，2017年2s销量占59.7%，预计2021-2022年3/4s机型销量占比可能会成为主流），因此不断突破大兆瓦主轴轴承的需求迫切。高端轴承的制造过程涉及设计、加工、测试等技术问题和力学、摩擦学等理论基础，前者需要长期的技术经验积累，后者需要大量的高素质人才，这些在短期内都无法实现，所以需要给国内企业一定的时间完成技术积累以及人才的培养。好在国家政策一直在推动国产化进程，风电产业终端运营由央企、国企主导，利于加快高端轴承推动国产化。例如，今年5月集中安装的华能盛东如东H3海上风电项目是国内第一个批量化、规模化应用5MW国产机组的海上风电场，也是目前国内国产化程度最高的海上风电场，安装的HZ-171-5MW实现以及零部件100%国产，所有元器件零部件国产化率超过50%（主轴轴承适用新强联的产品，主梁碳纤维叶片使用洛瑞风电产品）。 风险提示：1）国产进度低于预期；2）行业需求低于预期。 1上周组合表现 上周组合：精测电子、国茂股份、应流股份、帝尔激光。截至2022年1月2日，周区间涨跌幅4.96%，同期机械设备申万指数涨跌幅2.02%，同比跑赢设备指数。组合开始至今，累计收益率3.17%，跑赢沪深300指数2.14pct，跑赢申万机械指数1,30pct。 图1：上周组合行情 2风电铸锻件环节投资思路：看定价原则，优选格局 2.1从定价模式看环节壁垒 这里统计了主轴、法兰、轮毂、底座等风电环节主要参与者金雷股份、恒润股份、日月股份，此外还包括齿轮部件、轴承锻件、法兰锻件等参与者广大特材、海锅股份、中环海陆等。 表1：风电铸锻件领域主要企业的单吨售价、成本、毛利及毛利率情况 从单吨价格来看，最高的当属法兰环节，恒润股份的法兰2020年单吨销售均价可达18,505元/吨（根据分业务营收收入/销售量计算得出，其他企业采取同等计算方式），远超过主轴（金雷股份的数据）、轮毂+底座（日月股份的数据）。 从单吨直接材料角度，恒润股份的法兰的材料单吨成本也是表内企业最高的，原因在于其生产过程中使用不少高成本的不锈钢。而金雷股份的主轴主要使用34CrNiMo6和42CrMo4系列的合金钢，轮箱锻件与轴承锻件使用的原材料均是合金钢，合金钢的成本相对于不锈钢来说相对低一些。 表2：2014-2016年恒润股份原材料采购量及价格情况 从毛利率角度；1）锻造环节的海锅股份、中环海陆基本处在15%-20%左右，这与两家企业成本加成的定价模式有关，两家企业的风电业务成本中原材料成本占比70%附近。2）广大特材和日月股份基本处在20%-30%附近，从定价策略来看，日月股份基本采取的是成本加成定价模式，同时其会结合市场竞争形式向下游客户定价销售，存在一定的灵活性，2020年日月股份风电业务销售铸件37.9万吨，假设按照单MW25吨的用量计算，约对应15.2GW，约为当年全球并网装机规模的16%，在行业内享有一定的定价权；广大特材生产的例如精密机械部件存在一定的定制性，毛利率可以维持在30%附近，而风电主轴业务因为规模较小，毛利率基本只能到20%-25%。3）恒润股份同样采取的成本加成的定价原则，但其风电法兰业务毛利率2020年上到了37.5%，2021H1更是到了39.68%更多体现的是行业溢价能力，公司在海风领域的份额较高，公司是全球为数不多的可以生产海风法兰的企业。 表3：风电铸锻件领域主要企业的定价原则 表4：风电铸锻件领域主要企业风电业务成本中原材料成本占比 总结：1）看产品的定价原则，一般成本加成的模式不具备高毛利率的基础，而定制化的属性一般具备高毛利率的条件，例如广大特材精密机械部件业务；2）看行业的定价权，如果市占率足够高也会具备较高毛利率的基础，例如日月股份2018-2020年毛利率呈现逐年提升趋势，恒润股份因为可以提供大直径法兰的优势在海风领域具备较强优势。 2.2从市场份额集中度看企业竞争力 铸件环节：国内具备全球话语权，龙头全球份额约16%。按照1MW风机需要铸件25吨计算，按照全球100GW需求估算，约需要组件250万吨，供应主要集中在中国。行业龙头为日月股份，2020年底产能为40万吨，约占全球需求量的16%。铸件的工艺设计能力决定铸件的成本控制水平、产品的废品率控制对于最终利润率影响较大，机床的合理选型对于对加工小时费率和成本率影响较大。 表5：主要风电铸件企业产能及客户情况 主轴环节：国内具备全球话语权，双寡头格局相对稳定。锻造角度看，单兆瓦主轴大约在6.5-7.5吨（毛坯重），全球100GW的假设下，需要约70万吨锻件，金雷股份2020年风电主轴销量12.5万吨，约占全球份额的18%，而通裕重工虽未披露销量数据，但其风电主轴营收为14.5亿元，略高于金雷股份，粗略估算通裕重工的风电主轴份额略高于金雷股份，两结合计占有全球近40%的份额，这或与也是金雷股份可以采取灵活定价的前提条件之一。但目前随着风机大型化后，铸造主轴的份额可能会提升，给行业带来一定不确定因素。 法兰环节：主要产能在国内，长直径锻造能力的企业较少。一般陆风法兰直径3-6米，海风直径5-9米，具备长米数锻造能力是突出竞争力的表现。 表6：主要风电铸件企业产能及客户情况 3主轴轴承国产化：政策支持+运营商推动，5MW批量化项目已落地 风机轴承一般由1个主轴轴承、3个变桨轴承、1个偏航轴承以及变速箱和电机轴承组合而成。参考新强联公告，采用3MW项目来看，主轴轴承价格为50万元附近，以目前风机成本5.5/w计算得出主轴轴承占风电完全成本的约3.03%（50/（3*5.5*100）≈3.03%）；变桨&偏航均价为12.95万元，计算得出1个偏航+3个变桨轴承合计成本占风电完全成本的约3.14%（4*12.95/（3*5.5*100）≈3.14%）。 3.1从新强联数据角度看主轴轴承价值量 对于主轴轴承，主要通过参与制造商招标和商务谈判的方式取得，销售价格根据中标和谈判结果确定，随着单体装机规模的提升价格呈现提升趋势。根据新强联披露的数据：1）偏航和变桨轴承的单价低于主轴轴承，其中3-4MW约为13万元/台，对应的主轴轴承单价高达50万元；2）新强联目前量产了3MW的主轴轴承（向湘电风能、明阳智能和东方电气供货，获得认可），更高MW的主轴轴承尚待量产，这也是国内风电轴承企业的普遍现状。 表7：不同类型风电偏航变桨轴承及主轴轴承单价情况（万元/台） 3.2从金风科技数据看风电机组升级趋势 以金风科技的销售机组情况来看：1）风电机组大型化趋势明确；2）2021Q1-Q3金风科技销售的机组中3/4s的占比提升至39.6%，6/8s机型销量占比高达23.4%，相比2020年均有较大的提升；3）从金风科技目前的外部订单（=已中标未签合同订单+执行中订单（已签合同））来看，3/4s的订单占比高达63%，已经成为主力机型，而2019年2s机型占比还高达61%； 4）结合金风科技销量机组占比及外部订单机组占比来看，2015年1.5MW机型销量占比59%，2017年2s销量占比59.7%，2021Q1-Q3销售中3/4s机型占比近40%，预计2021-2022年3/4s机型销量占比可能会成为主流，因此不断突破大兆瓦主轴轴承的需求迫切。 图2：金风科技各机组销售量占比情况 图3：金风科技外部订单机型分布（%） 3.3政策支持是主轴轴承国产化的重要推力 风电机组属于大型机械设备，由多种精密机械部件构成，轴承是现代工业的基础零部件，被誉为机械装备的“关节”，一旦出现质量问题，整个机组将处于瘫痪状态。因此，在轴承选用上，首先会考虑轴承的可靠性（质量），其次考虑轴承的供货周期和售后保障，最后才考虑性价比，因为轴承质量好坏直接影响风电场发电效益。 目前在变桨和偏航轴承方面国产化程度已经较高，但主轴轴承方便国产化程度仍偏低。国产化风电轴承替代高潮起于2006年，国家发改委出台“风电设备国产化率70%”政策规定，使得国内风电轴承行业借助政策的扶持快速发展，轴承企业快速崛起，最终实现了变桨轴承、偏航轴承的国产化。 表8：国内外轴承企业风电产品图 但伴随“风电设备国产化率70%”政策的取消，国外轴承企业纷纷涌入中国风电市场，SKF、FAG、铁姆肯、舍弗勒、NTN等国际轴承龙头企业相继在中国设立风电轴承厂，凭借着轴承领域积累的技术和经验优势，迅速霸占国内市场。 表9：全球八大轴承厂在中国区的基地简况 高端轴承的制造过程涉及设计、加工、测试等技术问题和力学、摩擦学等理论基础，前者需要长期的技术经验积累，后者需要大量的高素质人才，这些在短期内都无法实现，所以需要给国内企业一定的时间完成技术积累以及人才的培养。而国家政策一直在推动国产化进程，风电产业终端运营由央企、国企主导，利于加快高端轴承推动国产化。 表10：主要风电铸件企业产能及客户情况 案例分析：华能盛东如东H3海风项目零部件国产化。2021年5月份，华能盛东如东H3海上风电项目（中国华能与中国海装联合研制），其是国内第一个批量化、规模化应用5MW国产机组的海上风电场，也是目前国内国产化程度最高的海上风电场，期安装的HZ-171-5MW实现以及零部件100%国产，所有元器件零部件国产化率超过50%。其中难度较大的叶片采用主梁碳纤维材料（洛阳双瑞风电），主轴承采用洛阳新强联的5MW产品，产品难度达到的国产较难的成本。 表11：华能盛东如东H3海风项目 4风险提示 1、国产进度低于预期；2、行业需求低于预期。