如何看待风电轴承滚子的供需格局？

行业报告|行业研究周报 证券研究报告 2022年07月31日 机械设备 如何看待风电轴承滚子的供需格局？ 分析师李鲁靖SAC执业证书编号：S1110519050003 作者： 联系人朱晔 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 行业评级：强于大市（维持评级）上次评级：强于大市 机械行业核心组合与重点关注行业/板块 核心组合：三一重工、恒立液压、先导智能、杭可科技、迈为股份、奕瑞科技、柏楚电子、华峰测控、华测检测。重点组合：中联重科、锐科激光、欧科亿、华锐精密、国茂股份、至纯科技、杰克股份、杰瑞股份、弘亚数控、美 亚光电、联测科技。 本周专题： 风电滚子需求端：①“十四五”期间风电赛道的高景气度带动上游零部件产业链快速增长。②风电大型化为目前主要的降本手段，近年来风机大型化趋势明显，大型化对轴承的承载能力要求提高，承载能力更强的滚子轴承渗透率有望快速提升。③风机价格竞争激烈，国产风机零部件性价比优势明显，价格压力下，国内风电滚子厂商有望迎来发展机遇。 风电滚子供给端：相比轴承厂家下属的滚子部门，专业的滚子厂技术迭代快、规模优势明显，目前国内仅有力星股份、五洲新春两家专业滚子厂满足精度要求且具备一定规模。 五洲新春：国内精密轴承领航者，风电滚子开启全新增长曲线。五洲新春的风电滚子产品覆盖主轴轴承、变桨轴承、齿轮箱轴承，并实现了海上风电滚子的突破，订单超预期增长，目前在手订单饱满。客户包括恒润股份、新强联、罗特艾德、瓦轴、洛轴、轴研科技，终端适配金风、明阳等一流主机厂商。目前五洲新春在建年产2200万件风电滚子厂，建设周期2年，达产后预计年收入5.5亿元。 力星股份：国内轴承钢球龙头，滚子业务搭建公司第二支柱。公司已实现Ⅱ级滚子大批量生产，Ⅰ级滚子也通过检测，开始小批量生产。目前盾构机滚子已经完成交付，高铁轴承滚子已经进入路试环节，2021年力星股份与新强联、洛阳LYC、大连冶金签署了《战略合作协议》，在风电、盾构机等关键传动件展开深入合作，未来业务滚子有望成为公司的第二支柱。 风险提示：市场竞争加剧；汇率波动；原材料价格波动等。 1.1本周专题：轴承滚动体包括球和滚子两种，滚子轴承的承载能力较强 球轴承包括单列深沟球轴承、双列深沟球轴承、单列角接触球轴承、四点接触球轴承、调心球轴承、推力球轴承等，各种不同轴承的机械性能有较大差异，适用于不同的应用场景。总体来讲，相对于滚子轴承，球轴承的额定负荷相对较小，极限转速较高。 单列深沟球轴承双列深沟球轴承单列角接触球轴承双列角接触球轴承四点接触球轴承调心球轴承推力球轴承 图：存量市场中风电和光伏已建发电量的占比 图示 径向承载能力 中等 中等 中等 较高 中等 中等 无 轴向承载能力 中等（双向） 中等（双向） 较高（单向） 较高（双向） 较高（双向） 无 中等（单向） 转动速度 极高 中等 较高 较高 极高 较高 极低 刚度 中等 中等 较高 较高 较高 中等 中等 摩擦力 极低 极低 较低 较低 较低 极低 中等 注：同一种轴承的不同布置形式机械性能差异很大，上表仅以各类轴承的图示布置形式为例 1.1本周专题：轴承滚动体包括球和滚子两种，滚子轴承的承载能力较强 滚子轴承包括单列单列圆柱滚子轴承、双列圆柱滚子轴承、滚针轴承、双列圆锥滚子轴承、圆柱滚子推力轴承、滚针推力轴承等，各种不同轴承的机械性能有较大差异，适用于不同的应用场景。总体来讲，相对于球轴承，滚子轴承的额定负荷相对较大，极限转速较低。 单列圆柱滚子轴承双列圆柱滚子轴承滚针轴承单列圆锥滚子轴承双列圆锥滚子轴承圆柱滚子推力轴承滚针推力轴承 表：常见滚子轴承的结构设计及其机械性能 图示 径向承载能力 较高 极高 较高 极高 极高 无 无 轴向承载能力 无 中等（双向） 无 较高（单向） 较高（双向） 较高（单向） 较高（单向） 转动速度 极高 中等 较高 较高 中等 较低 较低 刚度 较高 极高 较高 较高 极高 极高 极高 摩擦力 极低 较高 中等 中等 中等 中等 中等 注：同一种轴承的不同布置形式机械性能差异很大，上表仅以各类轴承的图示布置形式为例 1.2本周专题：风电行业的高景气度有望带动上游风电滚子需求高速成长 政策持续鼓励下，风电市场增长势头强劲。根据国家发展改革委、国家能源局等9部门联合印发的《“十四五”可再生能源发展规划》，“十四五”期间可再生能源发电量增量在全社会用电量增量中的占比超过50%，风电和太阳能发电量实现翻番。而目前存量市场中，2022Q1风电和光伏的发电量分别为1837、930亿千瓦时，在社会总用电量中的占比分别为8.99%、4.55%，合计仅有13.54%，仍有较大的提升空间；增量市场中，2021年国内新增风电、光伏发电量分别为1891、635亿千瓦时，在全国新增发电量中占比分别为23.58%、7.92%，合计为31.50%，距离50%的政策目标仍有较大的差距。因此，未来几年风电行业大概率将维持强劲的增长势头。 图：存量市场中风电和光伏已建发电量的占比 15,000 8.99% 7.89% 10% 图：增量市场中风电和光伏已建发电量的占比 4,000 27.10% 23.58% 30% 13,000 11,000 4.09% 4.83%5.35%5.56%6.21% 3,500 5% 3,000 15.37%16.10% 11.43%8.93% 19.74% 20% 10% 9,000 1.81%2.51%3.00% 3.50%3.93%4.55% 0% 2,500 7.10% 12.80%10.73%10.53% 7.92%0% 7,000 5,000 1.09% 6,556 4,665 1,720 2,629 4,053 -5% 2,000 1,500 1,891 -10% -20% 3,000 1,000 3,0463,660 1,143 2,420 645 2,183 3,264 1,837 930 -10% 1,000 500 0 -30% 567 626498614577 612 446 635 262 393464 -40% -50% -1,000 2016201720182019202020212022Q1 风电发电量（亿千瓦时）光伏发电量（亿千瓦时） 风电发电量占比光伏发电量占比 -15% 201620172018201920202021 新增风电发电量（亿千瓦时）新增光伏发电量（亿千瓦时）新增风电发电量占比新增光伏发电量占比 1.2本周专题：风电行业的高景气度有望带动上游风电滚子需求高速成长 2022年国内风电招标量预计为66.51GW，“十四五”期间风电招标量CAGR有望达到26.29%。根据已公开的规划性文件，“十四五”期间各省已规划的新增风电装机量达到187.51GW，考虑到《“十四五”可再生能源发展规划》中提出的“十四五”期间可再生能源发电量增量在全社会用电量增量中占比超过50%的目标，以及2022Q1海风招标量5.4GW，超过了2021年全年的招标总量，未来海风招标量有望维持较高增速。我们预测，2022-2025年国内陆风招标量每年增长10%，2022-2025年陆风招标量分别为56.5、62.2、68.4、75.2GW，海风招标量分别为10、15、20、25GW，国内风电总招标量预计可以达到66.51、77.16、88.37、100.21GW，“十四五”期间CAGR有望达到13.10%。 风电行业的高景气度有望带动上游零部件产业链高速成长。风电上游产业链为核心设备及零部件，零部件主要包括叶片、轴承、齿轮箱等，风电滚子为风电轴承的组成部分，是风电行业上游零部件产业链中重要的组成部分，风电行业的高景气度有望带动风电滚子的需求量快速增长。 图：存量市场中风电和光伏已建发电量的占比 1.3本周专题：风机大型化背景下，承载能力更强的滚子轴承渗透率有望不断提升 成本控制要求趋严，风机大型化进展迅速。近年来风电政策补贴金额在不断下调，风厂业主与整机厂商对成本控制诉求愈加强烈，主机厂商正在加快风电大型化的进度以降低风电机的发电成本。以明阳智能为例，2022年一季度交付项目机型全部为3MW及以上机型，6.XMW及以上机型占比超过36%。8.XMW机型进入规模交付周期，占一季度交付规模超过5%，可以看出，风机大型化的进展十分迅速。 我们预测，陆上机型：2022年3MW及以下的机型招标量占10%，到2023年该机型停产，2022年7MW以上机型招标量占比5%，到2025年占比预计会提升到50%。海上机型：2022年10MW与10-12MW机型各占50%，到2025年14MW以上机型占比达到30%，12-14MW机型占比达到60%，具体情况如下图所示。 滚子轴承具备更高的承载能力，风机大型化背景下，滚子轴承的渗透率有望不断提升，带动风电滚子的需求增长。通常情况下，滚子轴承的径向承载力和轴向承载力均优于球轴承。目前风机大型化趋势下，或将对轴承承载能力的要求会不断提升，滚子轴承的渗透率有望持续提高。 图：陆上机型功率占比结构 图：海上机型功率占比结构 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% X≤3MW3MW＜X≤5MW5MW＜X≤7MWX＞7MW 1% 8% 9% 2% 10% 13% 2% 9% 2% 18% 5% 15% 10% 35% 26% 50% 45% 40% 83% 70% 40% 75% 63% 40% 40% 45% 25% 10% 10% 20182019202020212022E2023E2024E2025E 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% X≤10MW10MW＜X≤12MW12MW＜X≤14MWX＞14MW 10% 10% 10% 20% 30% 50% 50% 60% 100%100% 90% 80% 60% 50% 40% 30% 10% 20182019202020212022E2023E2024E2025E 资料来源：明阳智能官网，天风证券研究所 7 1.4本周专题：技术壁垒+成本壁垒，第三方滚子生产商优势明显 风电滚子的性能要求严苛，具备较高的技术壁垒。由于风电装备常处于海上、高山，交通不便，工况恶劣，要求高可靠性、长寿命，因此关键核心部件之一的风电轴承技术复杂度高，长期为国外垄断，尤其是主轴轴承、增速器轴承、发电机轴承等，成为影响我国风电制造业发展的软肋。装配于大兆瓦风电轴承中的滚子，要求使用寿命达到20年以上，目前的现状是滚子精度低，尺寸一致性差，可靠性差，尤其是能批量生产高端滚子的企业屈指可数，主要难点包括材料、控形控性、探伤及应力检测方面。 专业滚子生产厂竞争优势明显，目前国内满足精度要求的专业滚子厂仍较少，市场竞争激烈程度较低。风电滚子是国内卡脖子工程，Ⅰ级、Ⅱ级精度的滚子原先国内无法生产，现阶段国内生产滚子的企业主要有四类：外资品牌、国内著名轴承厂商、专业滚子厂以及小型轴承厂。舍弗勒、斯凯孚等外资品牌的滚子生产成本较高；国内天马、瓦轴等企业生产滚子仅供自用，缺乏市场交流，技术迭代较慢；而专业的滚子厂在效率提升、技术改进、工艺优化上具备较强的竞争力。 表：风电滚子的生产技术难点 表：风电滚子市场的竞争格局 生产难点 具体介绍 材料方面 需根据滚子工况，制定个性化材料标准，控制材料合金元素与微量元素含量、冶炼成分波动，保证材料的淬透性、性能一致性。 控形控性 大凸度，滚子对数曲线轮廓、对称性波动、圆锥滚子球基面散差控制；表面、心部硬度柔性化梯度控制；热处理表面缺陷控制。 探伤方面 实现全截面探伤，消除缺陷，提高滚子质量可靠性。 应力检测 控制滚子表面磨削工艺，得到合理的压应力分布，提高滚子疲劳寿命。 分类 参与者 代表企业 具体介绍 第一类 外资品牌 舍弗勒、斯凯孚等 外资品牌已掌握滚子的