2020年中国风电轴承市场产业链整体与竞争格局分析,国产化尖端技术亟待发展「图」

一、风电轴承产业概述

轴承属于风电设备的核心零部件,由于风电设备的恶劣工况和长寿命、高可靠性的使用要求,使得风电轴承具有较高的技术复杂度,是最难国产化的两大风机零部件(轴承和控制系统)之一,成为影响我国风电制造业发展的软肋。

1、发展历程

进口轴承供应受阻,为国内企业提供进口替代窗口期。2020年突如其来的疫情缩短了风电抢装时间,推动风电主轴承供不应求,同时欧洲疫情爆发对风电轴承全球供应链造成较大影响,为轴承国产化带来契机。据能源杂志消息,在风电主轴承供不应求的情况下,目前已经有风机制造企业在用瓦轴、洛轴等本土企业生产的主轴轴承。

风电轴承发展历程

风电轴承发展历程资料来源:公开资料整理

2、风机定位

通常来说,一套风力发电机组的核心轴承含有:偏航轴承1套,变桨轴承3套,主轴轴承1套,此外根据不同的风机技术路线(如双馈式风机)还可能需要搭配齿轮箱。

通常来说,一套风力发电机组的核心轴承含有:偏航轴承1套,变桨轴承3套,主轴轴承1套,此外根据不同的风机技术路线(如双馈式风机)还可能需要搭配齿轮箱。

资料来源:华经产业研究院整理

3、分类状况

依据风力发电机主轴轴承结构分类,常用类型可分为调心滚子轴承,单列圆锥滚子轴承,双列圆锥滚子轴承与三排圆柱滚子轴承。随着技术的发展,未来单列圆锥有望成为新的主流趋势。据SKF预紧力专项分析,带有合适预紧的轴承相比未预紧的轴承表现出更高的系统刚度,在给定的载荷范围内,带有合适预紧的轴承由载荷引起的弹性变形更小。

风电主轴轴承结构常用类型

风电主轴轴承结构常用类型

资料来源:公开资料整理

二、风电轴承产业链整体分析

1、整体产业链

风电轴承作为核心的零部件,拥有较高技术壁垒:风电行业核心产业链为上游原材料,中游风机零部件生产制造与风机整机总装以及下游风电场投资运营。=,由于风机需面临高低温差、环境湿热、沙尘及潜在海风腐蚀等恶劣应用环境,同时又有极高的运行可靠性与寿命要求,所以相比一般通用轴承,风电轴承的生产工艺上有着显著的技术壁垒。此外相较其他风机零部件,作为精密件的轴承生产工艺更复杂,综合要求更高,被认为是风机国产化的核心难题。

风电轴承产业链

风电轴承产业链

资料来源:公开资料整理

2、上游成本结构

风电零部件主要涉及近十个环节,其中叶片、齿轮箱、发电机、变流器属于大部件,其余的主轴、机舱罩、铸件、轴承等属于小部件。其中轴承包括变桨轴承约占3.56%,主轴轴承约占主轴成本的3分之一,约占风机总成本的1.1%左右。

各环节风机原材料成本占比情况

各环节风机原材料成本占比情况

资料来源:公开资料整理

3、下游需求

风电轴承下游为风电产业,风电需求决定风电轴承的产量。根据国家能源局数据显示,2020年,是我国风电行业获得爆发性增长的一年,全国风电新增并网装机7167万千瓦,其中陆上风电新增装机6861万千瓦、海上风电新增装机306万千瓦。到2020年底,全国风电累计装机2.81亿千瓦,其中陆上风电累计装机2.81亿千瓦、海上风电累计装机939万千瓦。中长期而言“3060碳中和”目标与雄心峰会“1200+GW风电光伏”计划为风电可持续发展赛道保驾护航。

2012-2020年中国风电装机累积量与增量统计图

2012-2020年中国风电装机累积量与增量统计图

资料来源:国家能源局,华经产业研究院整理

三、风电轴承市场现状分析

1、市场规模

自2017年以来风电轴承逐步走出市场低谷,2019年市场规模达到99.04亿元,随着 2020年突如其来的疫情缩短了风电抢装时间,推动风电主轴承供不应求,同时欧洲疫情爆发对风电轴承全球供应链造成较大影响,为轴承国产化带来契机。预计2020年我国风电轴承市场规模将大幅度增长,预计可达273亿元。

2014-2020年中国风电轴承市场规模及预测

2014-2020年中国风电轴承市场规模及预测

资料来源:公开资料整理

2、需求量

就需求量而言,整体表现为根据公开数据显示我国风电轴承需求量在2012年到2015年呈先下降后上升趋势,在2015年达到历史最高峰,随后开始下滑,到2017年降至0.96万机组,同比下降20.66%;2018年中国风电轴承需求量有所回升,达到0.98万机组,同比增长2.08%;2019年我国风电轴承需求量持续增长,达到1.08万机组,同比增长10.2%。

2012-2019年中国风电轴承需求量变动情况

2012-2019年中国风电轴承需求量变动情况

资料来源:公开资料整理

3、竞争格局

风电轴承环节,关注大型化轴承国产配套的趋势。目前我国配套大功率机型的高端轴承主要依赖进口,高端轴承的溢价较为明显。2019年全球范围风电轴承仍然主要由德国、瑞典、日本、美国的厂商供应,国内的洛轴、瓦轴、新强联等企业合计市占率不到10%,这几家国内企业均已经成功研制了配套大兆瓦机型的轴承产品,但在客户导入和批量化出货上仍需时日。

2019年全球风电轴承企业市占率分布情况

2019年全球风电轴承企业市占率分布情况

资料来源:电气风电招股书,华经产业研究院整理

相关报告:华经产业研究院发布的《2022-2027年中国风电轴承行业市场运行现状及投资规划建议报告》;

2016年以来,本土企业逐渐突破大功率风机主轴轴承技术,2016年洛轴为国家863重大科研项目配套研制的国内首套6MW风电主轴轴承通过项目组人员初步验收;而瓦轴集团承担的辽宁省科技创新重大专项“5MW及以上大功率风力发电机组配套轴承”顺利通过专家组验收,成功研发6MW主轴轴承。2019年,大冶轴实现了4.0MW级主轴轴承的批量交付。2020年,新强联风电轴承产品已主要集中在3.0MW及以上型号,且5.5MW风电轴承产品已批量供应。头部国内企业有望受益于机组大型化的趋势。

风电轴承国产化进程

风电轴承国产化进程

资料来源:公开资料整理

四、风电轴承发展趋势

依托我国庞大的工业体量,我国轴承产业规模全球领先。2019年中国轴承产量为196亿套,经济规模位居世界第三。但我国轴承产业大而不强,高端轴承在使用寿命、可靠性、Dn值与承载能力等方面与日本、欧美存在较大差距,大功率风电轴承等高端产品依然依赖进口。在加工工艺方面,高端轴承制造工艺涉及材料、设计、机械加工、检测与试验等一系列技术难题,需要结合接触力学、润滑理论、摩擦学、疲劳与破坏、热处理与材料组织等领域的基础研究支持,具有极端的复杂性,需要长期的工艺经验的积累。在工艺设备方面,我国在高端轴承制造所需的高精度机床、感应加热设备等领域较为薄弱,同样限制了我国高端轴承的生产制造和技术进步。

华经产业研究院对中国风电轴承行业发展现状、市场供需情况等进行了详细分析,对行业上下游产业链、企业竞争格局等进行了深入剖析,最大限度地降低企业投资风险与经营成本,提高企业竞争力;并运用多种数据分析技术,对行业发展趋势进行预测,以便企业能及时抢占市场先机;更多详细内容,请关注华经产业研究院出版的《2021-2026年中国风电轴承行业发展监测及投资战略规划研究报告》。

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