深度报告：轴承龙头掌握核心技术，产业链快速布局

风电轴承行业是目前国内风电大部件中国产化率较低环节，也是为数不多的能够规避风机大型化趋势下降价压力的环节。根据WoodMackenzie的数据，截至2019年我国风电核心部件基本都实现了国产化，例如塔筒（国产化率100%）、发电机（93%）、机舱（89%）、齿轮箱（80%）、变流器（75%）、叶片（73%），而主轴轴承的国产化率仅为33%，变桨&偏航轴承国产化率仅为50%。 参考三一重能的变桨偏航轴承及主轴轴承的采购单价及新强联公告，我们预测中中国风电轴承市场的规模可能会从2021年的128亿元提升至2023年的255亿元，其中主轴轴承约111.2亿元，变桨偏航轴承约143.8亿元。从单MW投资来看，主轴轴承和变桨偏航轴承均呈现上行趋势，摆脱大型化趋势下降价压力。 三排独立变桨轴承和滑动轴承的趋势明确，公司三排轴承优势明显。①三排独立变桨轴承能够同时承受各种载荷，能够承受较大的轴向力、径向力、倾覆力矩是其独特优势，适应风机大型化趋势；三排滚子轴承在国外2MW风力发电机组的主传动系统中已经成功使用过，在国内5MW风力发电机组主传动系统中也成功应用过，目前，洛阳新强联走在行业前列。②相较于滚动轴承的风电齿轮箱，采用滑动轴承的风电齿轮箱扭矩密度可提升25%，传动链长度能减少5%，齿轮箱重量可降低5%，成本相应降低15%，目前国内滑动轴承风电齿轮箱研发与国外并跑，均处于样机开发与测试阶段，应用滑动轴承已成为全球风电齿轮箱行业的共识，并具有朝10MW+超大功率应用的发展态势。 新强联：轴承龙头掌握核心技术，产业链加速布局。公司实控人为肖氏兄弟，公司自成立以来，专注从事大型回转支承的设计制造，经过多年的设计创新、设备更新和工艺改进，目前大功率风力发电组用的三排滚子主轴轴承替代进口，成为国内唯一制造商；大功率风力发电机组变桨轴承、偏航轴承形成了批量生产能力，成为行业内主要生产厂家之一；盾构机主轴承及盾构机关键零部件形成量产并替代进口；特大型重载回转支承形成量产。2018-2021公司核心客户贡献收入占公司整体收入比例在66%-91%，2021年前五大客户为明阳（占收入比例41%）、远景（16%）、东方电气（10%）、三一重能（8%）、中国海装（5%），此外湘电、哈风、华仪风电等均为公司客户，客户多元化趋势清晰。此外，公司通过并购豪智机械布局齿轮箱锁紧盘环节，同时拟发行可转债布局齿轮箱轴承环节，轴承产业链加速布局。 投资建议：预计公司2022-2024年归母净利润分别是7.5、9.0、11.2亿元，同比增速分别为45.5%、20.2%、24.8%，对应PE分别是44x、36x、29x。考虑到公司风电轴承领域的国产替代龙头地位，维持“推荐“评级。 风险提示：1）行业竞争加剧的风险；2）海外企业降价压公司利润空间的风险；3）项目进度低于预期风险。 盈利预测与财务指标 1轴承：机械的“关节” 轴承作为现代化机械设备中一种重要的零部件，属于精密产品，常被人们称为机械的“关节”。 根据下游应用可以分为风电轴承、汽车轴承、工程机械轴承、盾构轴承等，根据形状可以分为球状轴承、鼓形轴承、圆柱轴承、回转支撑轴承。 图1:轴承分类情况 润滑技术与密封技术是决定轴承性能的关键技术，其中润滑物可减少轴承的承受阻力和摩擦面积，提升性能；密封技术避免外界的颗粒物等进入轴承，提升使用寿命。 图2:轴承的部件情况 中国目前是全球轴承第三大生产国，2020年产量达198亿套，亚洲消费量占全球的50%，成为全球最大的消费区域，核心驱动力来自以中国、日本为代表的亚洲国家工业化不断推进，带动轴承消费量的提升。轴承工业与机器制造和汽车工业关联性较大，日本因为企业工业发达，其轴承产量位居世界第一，生产的轴承也以中高端轴承为主；中国目前是全球第一大企业生产销售大国，生产的轴承以中低端为主。 图3:2016-2021年中国轴承产量（亿套） 图4:2020年全球轴承市场占比（按消费量） 1.1轴承产业链：中游被海外垄断，下游领域宽泛 中国轴承产业链上游为钢铁和非金属材料（改性塑料），中游主要是轴承厂，下游主要是汽车、电器、电机、纺织机等为主。 图5:中国轴承产业链 上游材料1：轴承钢。轴承钢是轴承生产的主要原材料，具有高且均匀的硬度和耐磨性，在轴承结构中，除了保护架之外结构部件均使用轴承钢材料。2019年我国轴承钢产量高达340万吨，且我国轴承钢市场集中度较高，2020年前10个月轴承钢产量中CR3=61%，CR1=42%。 图6: 2020M1 -M10主要企业轴承钢产量占总产量比重 图7:我国主要优特钢企业轴承钢粗钢及钢材产量情况 上游材料2：非金属材料。适用于轴承中的非金属材料包括改性塑料及工业陶瓷。从瓦轴轴承业务及新强联回转支撑业务成本构成来看，原材料成本占比在65%-70%，是成本第一大项。 图8:瓦轴公司轴承业务成本构成 图9:新强联回转支撑业务成本构成情况 中游：轴承厂商。全球轴承行业经过多年产业竞争后，目前已经形成了垄断竞争的格局，由瑞典、德国、日本、美国四个国家的八大跨国集团瓜分市场，包括瑞典企业SKF、德国企业Schaeffler(INA+FAG)、日本企业NSK、NTN、Minebea、NACHI、JTKET和美国企业TIMKET。 这八大企业占据了全球70%以上的市场份额。当下各大跨国轴承公司由“需求地生产”转向“最佳地生产”，即从在目标市场所在国实行本土化生产，特别是跟随主机企业的海外工厂就近配套生产，转向根据各生产基地所在国的汇率变动、通货膨胀、制造成本、市场需求等经济环境状况，适时调整各生产基地的轴承品种和数量，以实现国际平均水平下的低成本生产，八大轴承厂在中国区均有生产基地。 表1：世界主要轴承制造商简况 我国轴承工业具有较为显著的区域化发展特色，主要形成了瓦房店（中国最大的轴承基地，大型、特大型重大装备轴承）、洛阳（我国技术积淀最深厚的轴承产业集聚区，产品主要为中型、大型、特大型重大装备轴承）、长三角（产品主要应用于轻工业品领域）、浙东（产品大多为中小型、微型深沟球轴承，是我国最大的出口轴承和出口轴承车、锻件生产基地）和聊城（我国最大的轴承保持架生产基地和最大的轴承贸易基地）五个轴承产业集群。 图10:中国轴承产业分布图 表2：我国主要轴承生产基地简况 从进出口单价来看，我国轴承产品的出口单价明显高于进口产品，且2017-2021年轴承产品的进出口单价的差距逐渐扩大。结合我国轴承制造行业产品进出口金额以及整体贸易状态来看，我国轴承产品趋向高端化，且在滚珠类轴承制造方面具有一定的优势。 图11:2017-2021年中国轴承进出口金额情况 图12:2017-2021年中国轴承进出口单价情况 图13:2020年我国进口轴承类别占比（%） 图14:2020年我国出口轴承类别占比（%） 2风电轴承：国产替代进行时 风电轴承是风机所有运动部位的枢纽，作为风机的核心部件，风力发电机的受力和振动情况复杂，必须能够承受巨大的冲击负荷，在腐蚀、风沙、潮湿和低温环境下工作，同时要满足20年使用寿命和高可靠性的要求，这些都对轴承设计制造提出了巨大的挑战。风机可以分为双馈、直驱和半直驱3类，均需要偏航轴承1套、变桨轴承3套，主轴轴承1-3套（根据支撑点的个数不同而不同）。 图15:双馈式风力发电机示意图 图16:直驱式风力发电机示意图 2.1主轴轴承定制化明显 主轴轴承的选型具有定制性，设计初期方案的确定和选型会对轴承的故障产生巨大的影响。 目前，用于兆瓦级风电机组的主轴轴承的形式主要有３点支承的轴承设计和２点支承的轴承设计，其中３点支承的轴承方案主要是球面滚子轴承+２个圆柱滚子轴承的组合，而２点支承的轴承方案又分为球面滚子轴承+调心滚子轴承组合、球面滚子轴承+圆柱滚子轴承组合、双列圆锥滚子轴承+圆柱滚子轴承组合、２个单列圆锥滚子轴承组合（又分长轴和短轴这２种设计方案）、面对面的双列圆锥滚子单轴承以及集成设计。 图17:三点支承：主轴轴承＋齿轮箱中的轴承 图18:两点支撑设计 图19:球面滚子轴承示意图 图20:圆柱滚子轴承 图21:调心滚子轴承 图22:圆锥滚子轴承 2.2三排独立变桨轴承：受益于大型化，未来占比有望提升 三排独立变桨轴承具有三个座圈，滚道各自分开，使得每一排滚柱的负载都能确切地加以确定，能够同时承受各种载荷，能够承受较大的轴向力、径向力、倾覆力矩是其独特优势，适应风机大型化趋势。三排滚子轴承的优点是轴向力由轴向滚子承受，径向力由径向滚子承受，两者互不干涉；滚道易于加工，加工精度可以达到设计理想值；如果安装预紧条件不变，轴承设计制造过程可以确定准确的游隙值，安装后可保证轴承正常工作，同时可保证批量生产的一致性；保持架结构相对简单，加工难度小。 图23:三排滚子轴承示意图 三排滚子轴承可以广泛应用于各种工程机械、港口机械、采掘机械、建筑工程机械、灌装机和导弹发射架等大型回转装置上。三排滚子轴承也可用于风电机组的偏航系统和主传动系统。三排滚子轴承在国外2MW风力发电机组的主传动系统中已经成功使用过。在国内5MW风力发电机组主传动系统中也成功应用过。目前，洛阳新强联已经申请了“一种低摩擦三排圆柱滚子轴承”发明专利，“一种风力发电机组独立变桨的三排圆柱滚子变桨轴承”&“一种三排圆柱滚子变桨轴承的轴向保持架”实用新型专利；成都天马申请了“风电三排圆柱滚子变桨轴承”实用新型专利。 2.3滑动轴承：风电齿轮箱轴承趋势，目前仍处于试验阶段 滑动轴承是相比较滚动轴承而言，主要针对齿轮箱故障的问题，据美国国家可再生能源实验室（NREL）统计，风电齿轮箱故障失效造成了整机近60%的停机时间，其中超过67%的故障是由滚动轴承失效引起的。滚动轴承被广泛应用于风电齿轮箱，占齿轮箱总成本的20%以上，是降低风电齿轮箱成本的重要环节，但目前国内风电齿轮箱轴承几乎全部进口自SKF、FAG、TIMKEN等国外企业。随着风电齿轮箱朝着10MW+超大功率发展（风轮重量将超过500t），以及市场对高性价比、高可靠大功率风电齿轮箱的需求越来越大，若仍全部采用进口滚动轴承，不仅会使滚动轴承径向尺寸过大，增大风电齿轮箱故障失效率，还将增加风电齿轮箱成本，严重制约其性价比。因此，亟需探索基于新轴承类型的风电齿轮箱设计技术，滑动轴承进入视野。 图24:滑动轴承结构与主要类型 滑动轴承主要由轴向定位环、供油孔和轴瓦等组成，根据其受力方向可划分为径向滑动轴承和推力滑动轴承，已被广泛应用于航空发动机减速齿轮箱、船舶推进轴系以及内燃机等高速、轻载工程应用场景，具有径向尺寸小、承载能力强、成本低等优点，可替代滚动轴承应用于风电主轴承以及齿轮箱的行星级和平行级轴承。据《滑动轴承在风电齿轮箱中的应用现状与发展趋势》（朱才朝，周少华，张亚宾，谭建军）分析，相较于采用滚动轴承的风电齿轮箱，采用滑动轴承的风电齿轮箱扭矩密度可提升25%，传动链长度能减少5%，齿轮箱重量可降低5%，成本相应降低15%。因此，应用滑动轴承将是未来风电齿轮箱最具潜力的设计方案之一。 国内外滑动轴承进度：目前国内滑动轴承风电齿轮箱研发与国外并跑，均处于样机开发与测试阶段，应用滑动轴承已成为全球风电齿轮箱行业的共识，并具有朝10MW+超大功率应用的发展态势。 表3：国内外齿轮箱滑动轴承开发情况 图25:部分国内外滑动轴承风电齿轮箱样机的功率等级 滑动轴承的应用场景：老旧风场改造+10MW以上超大风电齿轮箱市场：1）“十四五”期间，全国1.5MW及以下老旧风电机组技改需求近20GW，预计所需轴承数量超62万套。大部分老旧风电场位于风能资源条件好的地区，而所安装风电机组普遍存在发电能力差、故障率高、安全隐患多等问题，迫切需要进行置换或技术升级改造，将对性价比、功率密度占优的滑动轴承风电齿轮箱产生巨大的市场需求；2）“十四五”期间，我国风电预计年均新增装机容量不低于50GW，风电轴承市场规模接近百亿元。相比滚动轴承，滑动轴承更容易实现