滑动轴承行业专题：乘风而上，滑动轴承助力风电降本增效

滑动轴承种类丰富，全球市场规模已逾140亿美元。滑动轴承主要分为流体润滑轴承和自润滑轴承，两者虽同属滑动轴承细分赛道，但在原理、结构与下游应用等方面均存在较大差异。相较于滚动轴承而言，滑动轴承由于接触面积大，承载能力、抗冲击能力、运行平稳性较强，并且由于取消了滚动体，滑动轴承的径向尺寸更小，适用于结构要求紧凑的场合。 2020年全球/中国滑动轴承市场规模分别为141亿美元/137亿人民币，增速均高于轴承行业整体水平。从格局上看，液体润滑轴承与自润滑轴承的全球市场均由外资主导，以长盛轴承、崇德科技等为代表的国内滑动轴承企业已初具规模。 “以滑替滚”助力实现风电降本，滑动轴承系风电机组购置成本与全生命周期成本分别下降6.5%/4.5%。降本增效是风电行业永恒主题，“以滑替滚”是颇具潜力的降本方案。目前风电轴承绝大部分为滚动轴承，随着风电机组超大型化发展，滚动轴承径向尺寸过大、结构复杂等特性严重制约其性价比与可靠性。经过我们测算，若滑动轴承较滚动轴承购置成本下降30%，维护成本下降60%，并且轻量化设计带来其他设备成本下降，则“以滑替滚”后风电机组购置成本可降低6.5%，主机厂投招价可下降5.2%。同时“以滑替滚”可使风电项目全生命周期成本（贴现值）下降约4.5%，提升风电项目收益率。 预计未来稳态条件下国内风电滑动轴承增量市场空间逾140亿元，存量替代市场空间逾300亿元。从市场空间来看，经过我们测算，在未来100GW新增装机量、50%滑动轴承渗透率的假设下，预计国内风电滑动轴承每年增量市场空间约为145亿元。同时国内现存1.5MW及以下老旧风电机组近80GW，大部分老旧风电位于风力资源优异地区，通过对老旧风电场“以大改小”，将1.5MW风机转换成4MW大功率风机，则能带来逾300亿元的潜在存量替换空间。 投资建议。产业趋势逐渐明朗，建议关注技术领先、提前布局的细分赛道龙头。（1）长盛轴承：公司是国内自润滑轴承龙头，在自润滑材料应用研发方面具备领先优势，并以此拓展风电、核电等下游应用。公司自润滑轴承产品具备结构简单、轻量化、成本低、免维护等特点，运用于风电轴承能实现大幅降本，目前正与各大主机厂展开更深入合作；2022年公司定增布局风电轴承产能，彰显风电“滑替滚”信心；（2）崇德科技（未上市）：公司是国内动压油膜润滑轴承龙头，在风电轴承领域已有较深入布局，近年来持续开展风电滑动轴承的技术研发和产品生产，已形成特种材料成型等相关技术，并搭建了技术先进的大型风电滑动轴承试验平台，具备了风电滑动轴承全流程研发能力。 风险提示：风电滑动轴承推进速度不及预期的风险；风电装机量不及预期的风险；原材料价格波动风险。 一、滑动轴承品种丰富，外资主导全球市场 1.1滑动轴承应用广泛，市场空间逾140亿美元 滑动轴承主要分为流体润滑轴承、自润滑轴承两大类。轴承是当代机械设备中一种重要的基础零部件，主要功能是支撑旋转轴或其他运动体，同时保证其运动精度。轴承产品规格型号众多，根据产品结构和工作原理的不同，可以分为“滚动轴承”和“滑动轴承”两大类。滚动轴承是指在零件间含有滚动体作滚动运动的轴承，滑动轴承则是不使用滚动体，仅在滑动摩擦下工作的轴承。根据工作时轴套和轴颈表面间呈现的摩擦状态不同，滑动轴承可分为流体润滑轴承（如动压轴承、静压轴承）、非完全流体润滑轴承和无润滑轴承，一般后两者属于自润滑轴承。 图表1：滑动轴承分类（不完全分类） 滑动轴承技术路线丰富，多样化的原理与结构适配不同应用场景。流体润滑轴承、自润滑轴承虽然同属滑动轴承的细分赛道，但在原理、结构与下游应用等方面均存在较大差异。 1）流体润滑轴承：主要有液体润滑与气体润滑两类，按润滑原理又可分为动压润滑与静压润滑。液体动压润滑轴承依靠轴颈转动带来的流体动压形成相适应的压力油膜将轴承和轴颈表面分隔，从而使金属和金属不发生直接接触；液体静压润滑轴承则依靠外部供给压力油，在轴承内建立静压承载油膜以实现液体润滑；气体动压/静压润滑轴承以气体为润滑剂，原理与液体润滑类似。 2）自润滑轴承：一般包含非完全液体润滑轴承（如含油轴承等）和固体润滑轴承。含油轴承即粉末冶金轴承，是由金属粉末和其他减摩材料粉末压制、烧结、整形和浸油而成，具有多孔结构，在热油中浸润后，孔隙间充满润滑油。工作时由于轴颈转动的抽吸作用和摩擦发热，使金属与油受热膨胀，把油挤出孔隙，进而摩擦表面起润滑作用，轴承冷却后，油又被吸回孔隙中；固体润滑轴承用石墨、二硫化钼、酞青染料、聚四氟乙烯等固体润滑剂润滑，形成永久润滑膜，能适应极端工况环境。 图表2：不同类型滑动轴承的原理、核心技术及应用场景 滑动轴承处于快速发展期，全球市场规模已逾140亿美元。从轴承行业整体来看，全球市场规模已超千亿美元，2021年全球轴承市场规模约1200亿美元，2016-2021年CAGR为4.4%；2021年我国轴承市场规模约为2278亿人民币，2016-2021年CAGR为7.0%。 从滑动轴承细分市场看，相较于已实现标准化的滚动轴承，滑动轴承目前正处于应用扩张、品类提升的高速发展期，2020年全球滑动轴承市场规模约为141亿美元，同年我国滑动轴承市场规模约为137亿人民币，2016-2020年全球、我国滑动轴承市场规模CAGR分别为12.8%、13.2%，均高于轴承行业整体增速。 图表3：全球轴承行业市场规模及增速 图表4：全球滑动轴承行业市场规模及增速 图表5：我国轴承行业市场规模及增速 图表6：我国滑动轴承行业市场规模及增速 1.2外资主导全球市场，国内企业初具规模 流体润滑轴承格局：五大跨国集团具备领先优势，全球CR5约为18.86%。目前滑动轴承产业基本上由大型的跨国集团公司主导，如Kingsbury、Michell、RENK、Waukesha及Miba等。发达国家的滑动轴承产业历史悠久，已形成了全面的技术体系，积累了丰富的研究和工程应用经验，掌握了多项高精制造工艺，并且已经建立起了以几家龙头企业为首的滑动轴承供应体系，因此全球重要装备、关键配套的流体润滑滑动轴承基本上出自上述大型滑动轴承厂家。以动压油膜滑动轴承为例，2020年全球动压油膜滑动轴承市占率排名前五的企业分别为RENK（5.03%）、Waukesha（5.03%）、Miba（4.02%）、Kingsbury（3.02%）、Michell（1.76%），合计市占率约为18.86%。国内动压油膜滑动轴承市场竞争格局相对分散，其中崇德科技在全球动压油膜滑动轴承市场的占有率为1.31%，排名第六，在国内市场占有率约为5.57%，排名第一。 图表7：动压润滑轴承全球竞争格局（2020年） 图表8：全球主要动压油膜滑动轴承企业 自润滑轴承格局：全球市场由外资主导，国内中高端市场集中度较高。相较于滚动轴承，自润滑轴承子行业专业化分工明显，不同用途的自润滑轴承在品种和规格上差异较大，对材料选型、技术路径等要求均有不同，因此自润滑轴承行业独树一帜，形成以美国GGB公司、日本Oiles公司、法国Stain-Gobain等专业自润滑轴承企业为主导的竞争格局。 国内自润滑轴承行业经过多年发展已具有一定规模，并在浙江嘉善地区形成了明显的产业集群。国内格局上看，中低端市场中小企业较多，大多数中小企业生产水平不高，中高端市场则由长盛轴承、双飞股份、中达精密等少数企业占领，集中度较高 图表9：2021年国内外自润滑轴承企业营业收入 图表10：全球及国内自润滑轴承主要企业 1.3自润滑轴承多领域替代传统方案，材料是核心壁垒 自润滑轴承是新型轴承品类，全球推广使用历史仅50年。自润滑轴承的制造技术起源于英国，20世纪50年代PTFE（聚四氟乙烯）在英国开始被作为一种轴承材料进行试验，同时铜粉烧结工艺也获得了突破。1956年，世界上第一个以PTFE作为内衬，以钢板为支撑的自润滑DU轴承投放市场。60年代末，自润滑轴承开始进入航空航天等尖端科技应用领域。从70年代开始，英国自润滑轴承制造商将技术许可给法国、德国、日本和美国公司，这一举措推动了世界自润滑轴承行业的快速发展，自润滑轴承逐步在机械制造领域广泛使用。 从应用领域来看，汽车自润滑轴承快速推广，产品与技术加速渗透。自润滑轴承备具轻量化、低噪音、无给油、柔性等优点，因此其在汽车上的运用得以快速推广。自润滑轴承及相关技术在汽车领域正在加速渗透：（1）目前每台乘用车上自润滑轴承的运用数量已从之前的30件增加到100多件，而且正在不断地替代滚针、粉末类轴承而产生新的运用；（2）除了轴承以外，自润滑技术在非轴承领域的运用也在增加，比如用于空调压缩机的自润滑涂层斜盘、具备自润滑性能的高分子工程塑料结构件等。 图表11：自润滑轴承在汽车上的应用 图表12：圣戈班高性能塑料在汽车领域广泛应用 自润滑轴承的优良性能还使得其在工程机械、一般工业等领域不断扩大应用。1）工程机械：普通具备低速、重载特性，且工况较恶劣，而自润滑轴承具备免加油、耐冲击、耐粉尘、高强度等特性，在解决了润滑问题的同时降低了噪音，延长了使用寿命，特别适合在恶劣的矿场、野外作业的设备，目前工程机械底盘系统、车身系统、执行装置、液压系统等部位均有使用自润滑轴承。2）一般工业：免维护自润滑轴承在高速和高精度工业设备的连续运行中具有出色的耐磨性和抗咬合性，在注塑机、液压设备、冲压设备、黑色冶金、纺织机械、熔炉、罐头食品、工业机器人、制药机械等领域均在逐步替换传统轴承方案并扩大应用。 图表13：自润滑轴承在工程机械上的应用 图表14：自润滑轴承在注塑机上的应用 自润滑轴承壁垒较高，材料研发是核心。自润滑轴承的技术主要体现在自润滑材料的研发，目前自润滑材料多为复合材料，如PTFE、POM、PA、PI、酚醛树脂、PEEK等高分子复合材料，以及双金属/多金属复合材料、高性能铜合金复合材料、金属基复合材料等金属基体材料和减摩材料。复合材料的研发和产业化应用均需较深的技术积累和长期的反复试验，因此开发自润滑材料要求企业具备一支拥有良好理论基础和丰富实践经验的高素质研发团队，并具备针对不同工况条件模拟测试产品承载能力、使用寿命、极限温度和速度等性能的检测设备。目前高性能滑动轴承材料的生产、加工技术主要掌握在少数大型企业手中，新进入的企业缺乏足够的研发能力，只能向先进企业购买高性能轴承材料，或者采用一些低档次的材料生产低端轴承产品。中高端产品研发能力的缺乏阻碍了行业内新企业的发展，也形成了自润滑轴承行业的主要壁垒。 图表15：典型自润滑轴承结构与聚合物材料 二、顺应产业趋势，滑动轴承方案助力解决风电降本难题 2.1风电滑动轴承具备可行性，“以滑替滚”方案已得到海内外主机厂验证 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。 图表16：双馈式风机轴承位置示意图 图表17：风电轴承分类 风电轴承根据设计要求使用不同类型轴承。滚动轴承根据结构、滚动体、功能的差异可分为不同类型，按承载方面或公称接触角可分为向心轴承（径向受力）/推力轴承（轴向受力）；按能否调心可分为调心轴承/非调心轴承；按滚动体种类可分为球轴承/滚子轴承； 按滚动体列数可分为单列轴承/双列轴承/多列轴承。 在典型的风电滚动轴承设计中，偏航轴承一般选用单列球轴承、双列球轴承；变桨轴承多采用双列球轴承，近年来有以滚子轴承替代球轴承的趋势（国外以取代30%，国内约15%）；主轴轴承根据功率与设计的不同，在调心滚子轴承、单列