(报告出品方:光大证券)
1、 轴承:机械运转的重要零部件
1.1、 轴承可分为滑动轴承和滚动轴承,各具特点
轴承的主要功能在于减少摩擦、引导旋转以及承受载荷。轴承在机器的运转中发 挥着两大作用:第一,能够减轻旋转的轴与旋转支撑部分之间的摩擦,以此减少 能量的消耗,从而使得旋转更加顺畅;第二,作用在旋转轴与旋转支撑部分之间, 在保护旋转支撑部分的同时,也能将旋转轴保持在正确的位置。 根据轴承运转时产生摩擦力性质的不同,可将轴承分为滑动轴承和滚动轴承。滑 动轴承的运动方式是滑动,起关键作用的是其制作材料,运行时平稳、无噪音, 但起动时阻力相对较大,一般应用于低速重载工况场景。滚动轴承的运动方式则 是滚动,由于滚动体的存在,其更能减轻摩擦,减少旋转能量的消耗,因此应用 更为广泛。根据 Grand View Research,若将轴承分为滚珠轴承、滚子轴承、 滑动轴承和其它轴承,2022 年全球轴承市场中滚珠轴承(滚动轴承的一种)市 场规模(按收入)占比最大,约为 47.37%。
滑动轴承和滚动轴承根据其特点,各有优劣。 从性能的角度来看,滚动轴承在运转性能方面表现更为优秀,其阻尼和功耗均较 小,并且拥有更高的精度;而滑动轴承由于其更大的接触面积和一致性,因此具 备更大的抗高冲击载荷和负载能力,这些优点使得滑动轴承在需要更大的抗振荡 运动损伤的应用中成为首选。 从经济性的角度来看,滑动轴承中应用最广泛的自润滑轴承成本更低,并且相较 于需要润滑的滚动轴承来说,其往往无需或只需要少量的润滑,因此其维护成本 也更低。
滑动轴承
滑动轴承也称为径向轴承或套筒轴承,具有圆柱形结构并且没有滚动部件,通常 应用在具有旋转或滑动轴部件的机器中。滑动轴承由金属或塑料制成,固定和移 动表面具有滑动摩擦力,并由油膜相隔开,可以使用油或石墨等润滑剂来减少轴 与其旋转的孔之间的摩擦。滑动轴承通常用于滑动、振荡、旋转、摆动和往复运 动。
滑动轴承的分类方式:根据工作时轴套和轴颈表面间所呈现摩擦状态的不同,可 将滑动轴承分为流体润滑(摩擦)轴承(如动压轴承、静压轴承)、关节轴承和 自润滑轴承,其中自润滑轴承又分为非完全流体润滑(摩擦)轴承、无润滑(干 摩擦)轴承,比如传统含油轴承、固体润滑轴承等。
自润滑轴承是指用自润滑材料制作或在材料中预先加入润滑剂,在工作时可以不 加或长时期不必加润滑剂的滑动轴承。预先加入润滑剂的情形下,随着轴承的运 行,润滑剂会通过滑动层中的孔释放出来,从而润滑轴承表面。根据应用要求(例 如工作温度),润滑剂可以是液体(油)或固体(石墨,MoS2,铅)。 自润滑轴承具有以下优点: (1)结构简单、质量轻、耐磨性能好、使用寿命长,不仅能简化机械的设计和 结构,降低成本,还可提高机械性能和可靠性,延长使用寿命; (2)无需额外供油装置,节省组装费用及耗时,大幅降低制造成本; (3)免加油或少加油,大幅降低润滑油的使用量与设备的维护保养费,也免除 了因供油不足造成的风险; (4)运行平稳、噪音低,无需废油回收处理,有利于工作环境的改善; (5)有适量的弹塑性,能将应力分布在较宽的接触面上,提高轴承的承载能力; (6)静动摩擦系数相近,能消除低速下的爬行,从而保证机械的工作精度; (7)运转过程中能形成固体转移膜,保护磨轴,无咬轴现象; (8)对磨轴的硬度要求低,可使用未经调质处理的轴,降低了配套零件的加工 难度。
滚动轴承
典型的滚动轴承一般由套圈(内圈和外圈)、滚动体和保持架构成,有些轴承还 带有密封件。套圈约占成品轴承成本的 35%,是其中价值最高的配件。内圈与 轴配合一起旋转,外圈与轴承座配合起支撑作用。滚动体位于内圈与外圈之间, 由保持架使其保持一定间隔,从而进行圆滑地滚动。
轴承装配是滚动轴承生产过程中的最后工序,对轴承性能具有重要的影响。轴承 的各个零件(外圈、内圈、滚动体和保持架)需要经过多种工序加工,最后再装 配成轴承产品。按不同的技术要求,可以装配成各种精度、各种游隙和其他特殊 要求的轴承产品。
滚动轴承的分类方式:滚动轴承按承受负荷时作用于套圈与滚动体之间的负荷方 向与垂直于轴承中心线的平面所形成角度的不同,主要分为向心轴承和推力轴承 两大类;按滚动体结构的不同,可分为球轴承(滚珠轴承)和滚子轴承;按滚动 体的列数,可以分为单列、双列和多列。球轴承按套圈结构可分为深沟球轴承、 角接触球轴承、推力球轴承等,滚子轴承按滚子形状可分为圆柱滚子轴承、滚针 轴承、圆锥滚子轴承、调心滚子轴承等。
1.2、 轴承应用领域广泛,市场规模成长空间大
轴承产业链梳理:轴承的上游主要是原材料和零部件,其中原材料包括轴承钢和 改性塑料、工业陶瓷等非金属材料,零部件环节则包括套圈、滚动体、保持架等 生产企业。中游的轴承行业以国外厂商为主,国际高端轴承产品及制造技术基本 被瑞典、德国、日本和美国垄断,中国的优势企业通过持续研发,正在陆续打开 高端轴承市场。部分轴承厂商也会生产零部件供自己使用,比如天马股份自产滚 子、五洲新春自产套圈和滚子等。轴承的下游应用领域广泛,包括汽车、家用电 器、风电、机器人等行业。
汽车是轴承的主要应用领域,风电轴承市场正在快速发展。2020 年轴承行业的 下游应用领域中,汽车、家用电器和电机分别以 37.40%、12.40%和 10.60%的 比例(按市场规模金额)占据前三。根据下文中我们对中国风电轴承(主要是主 轴轴承、偏航变桨轴承和齿轮箱轴承)市场规模的测算,2020 年中国风电轴承 的市场规模约为 126.34 亿元,以头豹研究院统计的 2020 年中国轴承行业市场 规模 2890 亿元为基础,可测算得到我国轴承应用在风电领域的占比约为 4.37%。
全球轴承市场规模成长空间广阔。根据 Grand View Research,2023 年全球轴 承市场规模为 1209.8 亿美元,并预计到 2030 年将达到 2266.0 亿美元,23-30 年 CAGR 约为 9%;其中 2023 年亚太地区份额为 40%,Grand View Research 预计亚太地区轴承市场规模将快速增长,到 2030 年将超过 982.0 亿美元,并且 中国是主要市场之一。 我国轴承行业具有广阔的成长空间期。我国轴承行业的营业收入在 2019 年有所 下降,一是国内以汽车为首的轴承配套机械产品产量大幅下降,轴承内需市场受 到压抑,二是国际受中美贸易争端以及国际贸易保护主义抬头,轴承出口也受到 抑制。2021 年受益于军工领域高增速以及风电轴承国产替代趋势,我国轴承行 业营收达到 2278 亿元,增速高达 18%。
1.3、 国际轴承厂商市占率居前,国内轴承产业加速发展
全球轴承市场基本被八大国际厂商垄断。在全球范围内,八大轴承企业呈现多头 垄断竞争的格局,这八家企业分别是瑞典的斯凯孚(SKF),日本的恩斯克(NSK)、 捷太格特(JTEKT)、恩梯恩(NTN)、美蓓亚(NMB)和不二越(NACHI), 美国的铁姆肯(TIMKEN),以及德国的舍弗勒(Schaeffler)。2022 年八大轴 承企业的全球市占率达到 75%(按市场规模金额,下同),相比之下,中国厂 商市场份额仅为 20%;中国轴承市场呈现集中度较低的格局,2021 年万向钱潮、 人本股份、洛轴营收分别为 143.22 亿元、91.21 亿元、51.08 亿元,而当年我国 轴承工业营业收入达 2278 亿元。
国际化战略是八大跨国轴承公司的基本发展战略。世界八大跨国轴承公司在全球 建立了多个销售网络与生产企业,在中国均有投资生产轴承以及相关产品的工 厂。除此之外,随着投资规模的扩大和投资水平的提升,八大跨国公司开始在华 建立地区总部和技术中心,将运营管理中心和技术中心转移到中国,其设立的中 国总部基地和中国工程技术中心规模大、起点高。外资轴承企业的在华投资地点 主要选择在经济比较发达的东南部和沿海地区,主要以长三角地区为主,并且其 技术中心均采取和中国知名高等院校合作方式进行。
国际轴承公司产品矩阵丰富,我们以斯凯孚(SKF)和铁姆肯(TIMKEN)为例。 斯凯孚(SKF)成立于 1907 年,总部位于瑞典哥德堡。公司主要产品包括滚动 轴承、滑动轴承、工业密封件和汽车密封件等,并且还提供包括润滑管理、人工 智能、无线状态监测和智能再制造等领域的产品、整体解决方案和服务,帮助客 户有效减少摩擦、延长设备正常运行时间、提高设备性能。 斯凯孚在 1912 年便进入中国市场,通过代理商开始在华业务。1997 年,斯凯 孚(中国)有限公司正式成立,在中国进行了从生产制造、技术研发、市场进入、 乃至采购与供应链的端到端整体布局。公司计划到 2025 年,在中国实现 80%-90%业务的全价值链本地化布局。
Henry Timken、H.H. Timken和William Timken三人在1899年创立了Timken 滚子轴承与车轴公司。Henry Timken 的圆锥滚子轴承专利是铁姆肯公司赖以发 展的基础,自 1899 年以来,公司通过创新和收购大幅拓展了产品组合。截至 20 世纪 20 年代,铁姆肯公司已为 80%的美国汽车提供轴承,并迅速拓展到了新的 工业市场。 铁姆肯在摩擦管理、动力传动和材料等科学领域拥有精深的专业知识,能够提供 以客户为中心的创新解决方案,深受全球用户的广泛认可。20 世纪初,铁姆肯 通过在英国签订的许可协议首次打入海外市场,继而在 60 年代及之后的几十年 里实现了大规模海外扩张,如今已通过全球的网络为世界各地的客户和市场提供 服务。 铁姆肯公司于 1992 年进入中国市场。铁姆肯在中国不但已建立起强大的业务团 队,还投资兴建了具有世界级生产或服务能力的制造基地。在大中华区铁姆肯已 拥有员工超 3600 名,在全国主要城市设有 14 个各级办事机构,并建立了 5 家 轴承制造基地和 3 家动力传动产品制造基地,1 家培训中心和多个物流、工程技 术以及增值工业服务中心,全面满足全球客户尤其是中国客户的需求。
我国轴承产业形成了五大产业聚集区。中国经过几十年的发展,轴承产业具有重 要的区域发展特色,主要形成了以瓦房店、洛阳、浙江东部、苏锡常(长三角) 和山东聊城五个轴承产业集群。 (1)瓦房店轴承基地:是中国最大的轴承行业基地,被称为“中国轴承之都”, 轴承产品主要是大型、特大型设备轴承; (2)洛阳轴承行业基地:是我国技术积累最深刻的轴承行业集聚区,拥有专业 的轴承研究所,以及唯一有轴承专业的河南科技大学,产品主要是中型、大型、 高档的主要设备轴承; (3)浙东轴承产业聚集区:拥有完整的工业布局与先进的生产设备,轴承产品 多是中小型、中型; (4)苏锡常轴承行业基地:以差异化发展为特点,定位“专精特新”,生产的 轴承主要用于轻工业; (5)聊城轴承行业基地:是我国最大的轴承保持器生产基地和最大的轴承贸易 聚集地,全产业布局,现已形成以轴承生产、装配和销售为一体的临清市烟店轴 承市场。
当前国产化进程下,我国轴承发展已取得较大突破,但仍在轴承材料、专用设备 方面存在壁垒。作为高精度的机械部品,轴承综合了材料科学、热处理技术、数 控技术等多种技术。 (1)轴承材料层面:轴承钢成为制约我国轴承行业高质量发展的主要因素之一。 轴承常用材料一般分为金属材料、多孔质金属材料和非金属材料三大类型,而轴 承钢作为当前最常用的轴承材料之一,具有高强度、耐腐蚀、耐高温等优点,适 用于各类型轴承的制造。行业内当前应用的轴承钢主要包括高碳铬轴承钢、渗碳 轴承钢、不锈轴承钢、高温轴承钢、中碳轴承钢和无磁轴承钢六类。 ①碳铬轴承钢:兴澄特钢已能按 GB/T18254-2016 标准第二等级高级优质钢进行批量生产,占其产量的 65%以上,第一等级特级优质钢目前也已开始生产和 供货;②渗碳轴承钢、中碳轴承钢:国内已达到国外同类产品水平,欧美、日本在华企业已开始批量使用; ③不锈轴承钢、高温轴承钢、无磁轴承钢:国内技术质量水平与国际水平有一定 差距,具体表现在质量的一致性、性能稳定性和特种轴承个性化需求满足度。 总体来看,当前我国轴承钢的技术质量水平已取得长足进步,但与国际先进水平 相比仍存在一定差距。
(2)专用设备层面: 热处理是保证轴承精度、性能、寿命和可靠性的重要环节。作为轴承加工的重要 专用设备,随着主机对配套轴承性能提出越来越高的要求,轴承热处理设备方面 也需要有很大的提升。《中国热处理行业“十四五”发展规划纲要》表示,“十 三五”期间,我国热处理装备和工艺材料制造已基本达到或接近国际先进水平, 但较发达国家仍存在差距,主要表现在:设备稳定性差、热处理工件质量的离散 性大,自动化与信息化程度低,功能不全面,产业线集成能力不足等方面。
(3)加工工艺层面: 磨削加工是轴承生产的关键工序。轴承生产过程中,所耗用的磨削加工劳动量约 占总劳动量的 60%,磨削加工成本占整个轴承生产成本的 15%以上。轴承磨削 加工包含磨削、超精、研磨等,目前国内磨削过程多采用单机加工,部分发展较 好的企业已建设自动化生产线。
当前我国磨削、超精加工技术有了较大改进,宽无心外圆磨削、沟(滚)道超精 工艺及支沟磨沟工艺已普遍应用,但相比国外轴承磨超加工工艺还存在较大差 距,具体表现为:国外先进的轴承制造企业中,端面、外径磨削采用 CNC 数控 自动送料,磨削速度达 45m/s;沟道、内径磨削已全部采用 CNC 数控机床,生 产过程实现全线自动化,全部工序由计算机集中控制,砂轮线速度达到 60m/s; SKF 磨加工工序的内沟磨削速度已达到 120m/s,特别是使用性能优良的 CBN 砂轮使其具备较高的生产效率。
2、 机器人轴承:人形机器人应用带来增量
轴承是人形机器人产业链的重要关节部件,主要应用于减速器、丝杠和电机等环 节。根据不同的核心零部件,轴承的使用类型也较为复杂。特斯拉发布 Optimus Gen-2 人形机器人产品演示,长期来看,人形机器人的市场潜力较大,人形机器 人的不断发展有望推动减速器、丝杠、电机配套轴承需求量提升。
2.1、 减速器轴承:以谐波减速器中的交叉滚子轴承和柔 性轴承为主
减速器是人形机器人中核心的动力传达机构,可以类比做人的关节。减速器在原 动机和执行机构之间起到匹配转速和传递转矩的作用,主要有精密行星减速器、 谐波减速器、RV 减速器等类别。特斯拉 Optimus 机器人中,包含了 14 个谐波 减速器和 12 个行星减速器,减速器占整体价值量的比例高达 17%。
谐波减速器轴承
谐波减速器具有体积小、精度高的优势。谐波减速器是一种靠波发生器使柔轮产 生可控的弹性变形波,通过其与刚轮的相互作用,实现运动和动力传递的传动装 置,其构造主要由带有内齿圈的刚性齿轮(刚轮)、带有外齿圈的柔性齿轮(柔 轮)、波发生器三个基本构件组成。谐波传动技术突破了机械传动采用刚性构件 的模式,使用了一个柔性构件来实现机械传动,具有传动精度高、体积小的优点, 非常适合应用于人形机器人的线性关节等部位。
谐波减速器轴承包括刚性轴承和柔性轴承两大类型。刚性轴承为交叉圆柱滚子结 构,根据其使用场合分为外圈分体、内圈整体,外圈、内圈都是整体两大类,滚 动体为圆柱滚子,互成 90°垂直排列在 V 型滚道中,这种结构的轴承可同时承受 轴向载荷、径向载荷和倾覆力矩等各个方向的载荷,轴承具有高精度、高刚性以 及复合承载能力。柔性轴承主要承受交变应力,由于其壁厚比较薄,在与凸轮配 合时发生一定的变形,内外圈、滚动体均采用高碳铬轴承钢,保持器采用尼龙整 体式保持器。
行星减速器
行星减速器是传动效率最高的齿轮传动结构。行星齿轮传动机构主要由行星齿 轮、行星架和太阳轮构成的行星齿轮传动机构。精密行星减速器工作时,通常是 伺服电机等原动机驱动太阳轮旋转,太阳轮与行星轮的啮合驱动行星轮产生自 转;同时,由于行星轮另外一侧与减速器壳体内壁上的环形内齿圈啮合,最终行 星轮在自转驱动下将沿着与太阳轮旋转相同方向在环形内齿圈上滚动,形成围绕 太阳轮旋转的“公转”运动。太阳轮和齿圈存在齿数差,从而达到减速目的。
行星减速器轴承包括深沟球轴承、滚针轴承等。从行星减速器的结构来看,主要 由齿圈、中心轮、行星轮、行星架、轴承等零件构成。出力轴承和入力轴承是行 星减速器的主轴承,通常选用深沟球轴承;滚针轴承则是行星减速器行星轮轴承 的主流选择。
RV 减速器轴承
RV 减速器由一个行星齿轮减速机的前级和一个摆线针轮减速机的后级组成。RV 传动是在传统针摆行星传动的基础上发展而来,具有体积小、质量轻、传动比范 围大、寿命长、精度保持稳定、效率高、传动平稳等一系列优点。RV 减速器比 谐波减速器具有更高的疲劳强度、刚度和寿命,并且其运动精度不会随着使用时 间增长而显著降低,RV 减速器因为诸多优点被广泛应用于工业机器人等领域, 在先进机器人传动中有逐渐取代谐波减速器的发展趋势。
随着机器人行业迅速发展,RV 减速器及其所用轴承的要求越来越高。RV 减速器 用轴承主要有薄壁角接触球轴承、薄壁圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承、薄壁深沟 球轴承等,1 台 RV 减速器一般需要 9-15 套轴承。随着 RV 减速器结构的标准化、 系列化,其轴承安装部位、功能及结构也逐渐固化。 角接触球轴承是 RV 减速器的主轴承,几乎承受了全部外载荷。角接触球轴承作 为 RV 减速器的主轴承,是其中的关键部件,通常采用非标设计;主轴承位于减 速器外壳与行星架之间,受到减速器外壳与行星架之间的相互作用力,包括轴向 力、径向力及倾覆力矩。 此外,RV 减速器中还有圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承、深沟球轴承。偏心轴支 承轴承选用圆锥滚子轴承,主要作用为支承曲柄轴,中和由保持架产生的阻碍曲 柄轴旋转的作用力;摆线轮支承轴承多数选用圆柱滚子轴承,用于支承摆线轮圆 周运动;太阳轮支承轴承一般为薄壁深沟球轴承,主要起精确定位减速器太阳轮 位置的作用。
2.2、 丝杠轴承:以深沟球轴承和四点接触轴承为主
丝杠是将旋转运动转化为直线运动的传动元件,为关节提供精准的定位和运动控 制。丝杠类型主要包括滚珠丝杠和行星滚柱丝杠等:滚珠丝杠由丝杆轴和螺母组 成,其中螺母又由钢球、预压片、反向器、防尘器等组成;行星滚柱丝杠主要由 丝杠、滚柱、螺母、内齿圈、保持架和弹性挡圈组成,依靠多个滚柱与丝杠、螺 母之间的螺纹啮合传动来将伺服电机的旋转运动转化为直线运动,其滚柱通过保 持架均匀的分布在丝杠、螺母之间。
特斯拉人形机器人使用行星滚柱丝杠,其中轴承选用深沟球轴承和四点接触球轴 承。根据特斯拉 AI Day 2022,其线性执行器方案由无框力矩电机+行星滚柱丝 杠+力矩传感器+位置传感器+轴承+编码器构成,其中轴承选用深沟球轴承和四 点接触球轴承的组合,分别位于行星滚柱丝杠的两端。
2.3、 电机轴承:以空心杯电机中的深沟球轴承或滑动轴 承为主
人形机器人中使用最多的为空心杯电机和力矩电机。电机按照控制方式分类,可 以分为伺服电机、步进电机。电机按照驱动方式分类,可以分为直流电机和交流 电机。直流电机中,按照线圈类型分类,可以分为有铁芯的电机和空心杯电机; 按照换向方式分类,可以分为有刷电机和无刷电机。特斯拉 Optimus 机器人中, 包含了 28 个无框力矩电机和 12 个空心杯电机,电机占整体价值量的比例高达 28%。
空心杯电机是一种微型伺服电动机。它可以利用永磁铁产生磁场,从而实现直流 供电。与传统电机的不同之处在于,空心杯电机采用的是无铁芯转子。无铁芯转 子的结构使得空心杯电机具有以下优点:(1)重量大幅降低,从而降低了电机 的转动惯量;(2)消除了由于铁芯形成涡流造成的电能损耗;(3)降低了转 子自身的机械能损耗。 人形机器人灵巧手使用的电机是空心杯电机。特斯拉人形机器人 Optimus 的灵 巧手采用经典的 6 电机驱动方案,即由空心杯电机+驱动器+减速器+编码器组成, 拇指是采用双电机驱动弯曲和侧摆,其余四指各用一个电机带动。
空心杯电机主要选用深沟球轴承或滑动轴承。以鸣志电器的空心杯电机产品为 例,有刷空心杯电机中为两个滑动轴承,成本和技术难度要低于滚动轴承;无刷 空心杯电机中为两个滚珠轴承,通常为深沟球轴承,具备高稳定性、高精度、低 摩擦等特性,在国内技术较为成熟。
无框力矩电机是一种以输出扭矩为衡量指标的无框架式永磁电机,不含轴承结 构。无框力矩电机的原理与传统的永磁电机相同,不同点主要在于结构上:无框 力矩电机没有轴、轴承、外壳或端盖,只有转子和定子两个部件。转子通常是内 部部件,由带永磁体的旋转钢圆环组件构成,直接安装在机器轴上;定子是外部 部件,齿轮外部环绕钢片和铜绕组,以产生紧密攀附在机器壳体内的电磁力。
2.4、 人形机器人快速发展推动轴承需求增长
根据我们的梳理,人形机器人各环节所选用的主流轴承类型情况如下: (1)减速器:谐波减速器选用交叉滚子轴承、柔性轴承;行星减速器选用深沟 球轴承、滚针轴承;RV 减速器选用角接触球轴承、圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴 承、深沟球轴承; (2)丝杠:行星滚柱丝杠选用深沟球轴承、四点接触球轴承; (3)电机:空心杯电机选用深沟球轴承、滑动轴承。
人形机器人快速发展有望推动轴承需求进一步增长。根据我们在 2024 年 1 月 15 日外发的《人形机器人:加速发展,全面进击——人形机器人行业系列报告 (一)》中以特斯拉 Optimus 零部件构成所进行的测算,当人形机器人销量达 到百万台级别时,行星滚柱丝杠、谐波减速器的市场空间将超过百亿元人民币, 空心杯电机和行星减速器的市场空间也有较大提升。在此背景之下,以上环节的 轴承使用量亦将迎来较大的发展空间。
3、 风电轴承:降本压力下国产替代加速
3.1、 轴承是风机核心零部件,具有较强的抗通缩属性
风电轴承具有较强的抗通缩属性。在陆上风电已经平价,且海上风电逐渐接近平 价的背景下,风电产业链迎来一定的降本压力。风电轴承作为风电产业链中重要 的环节,不可避免地面临着一定的降本压力,但相对于产业链中其它部分环节, 风电轴承具有较强的抗通缩属性,主要因为其具有以下三大要素:技术难度高且 在风机中发挥着重要作用、在风机中的价值量占比不高但附加值高、国产替代与 技术升级加强轴承持续成长能力。
(1)技术难度高且在风机中发挥着重要作用
风力发电机中不同类型的轴承发挥着不同的作用。风电机组轴承一般包括 1 套主 轴轴承、1 个偏航轴承和 3 个变桨轴承、1 套发电机轴承。双馈和半直驱技术路 线的风机还会有 1 套齿轮箱轴承,而直驱技术路线的风机有多级变速功能,无需 齿轮箱。主轴轴承支承着轮毂及叶片,传递扭矩到增速器;偏航和变桨轴承分别 适时调整风机和桨叶迎风方向;齿轮箱轴承与发电机轴承各自配合着齿轮箱与发 电机的正常运转。
风电轴承在风机中发挥着重要作用,其质量和稳定性要求较高。由于风力发电机 的工况条件恶劣,温度、湿度和轴承载荷变化很大,风速较大且带有冲击载荷, 因此要求风电轴承具有良好的密封和润滑性能、耐冲击、长寿命和高可靠性(故 障极少)。并且风机安装在高处,检修难度较高,与风机中其它零部件相比轴承 的更换与维修难度更大、替换成本更高,对运维维保的影响较大,因此要求轴承 具有更高的质量与稳定性。
(2)在风机中的价值量占比不高,降本优先级较低
轴承在风机中的价值量占比决定其降本压力较小。根据电气风电招股说明书, 2020 年轴承在其原材料采购金额中占比约为 8.00%,比轴承高的是叶片、齿轮 箱和发电器,占比分别为 20.45%、10.61%和 8.51%。三一重能招股说明书披 露的 2021 年轴承(回转支承)占其原材料采购金额的 5.55%。 轴承在风机中成本占比不高,抗通缩属性较强。从各风机厂商原材料采购金额可以看出,相较于齿轮箱、叶片、发电机等零部件,轴承在风机中的成本占比较低, 基本位于 5%左右;以海上风电机组为主的电气风电轴承成本占比较高,在 8% 左右。因此,在风机面临降本压力的背景下,轴承的降本优先级要次于前三大价值量占比的零部件环节,具有较强的抗通缩属性。
(3)国产替代与技术升级加强轴承持续成长能力
相比于风机的其他零部件环节,轴承的国产化率仍有较大提升空间。根据 Wood Mackenzie 统计的数据,2019 年我国风电主轴轴承和偏航变桨轴承的国产化率 分别为 33%、50%,而其他零部件环节的国产化率均在 50%以上。全球主要轴 承供应商已在中国进行大规模投资,以满足中国风电行业日益增长的需求,同时 中国国内公司也正在研发攻克高端轴承技术,并投资扩大各类风电轴承的生产能 力。未来风电轴承的国产化率有望进一步提高,有益于国内轴承企业的发展。
风电机组朝着大型化方向迅猛发展,技术含量较高的风电轴承迎来技术升级的需 求。大尺寸意味着更高的载荷,加上轴承转速高、运行时间长,这些都要求必须 对轴承的设计、材料、冷热处理工艺、检测、试验等进行全面升级,也对生产设 备和检测设备提出更为苛刻的要求。技术的升级意味着风电轴承具有较强的持续 成长能力,进一步提升了风电轴承的抗通缩属性。
3.2、 主轴轴承:性价比优势推动国产替代大势所趋
主轴轴承是风力发电机组核心部件之一,有多种类型。由于风电轴承往往不需要 太高的转速,但需要具有较强的承载能力与刚性,因此常用的主轴轴承类型包括 调心滚子轴承、单列圆锥滚子轴承和双列圆锥滚子轴承。新强联于 2012 年在国 内率先设计制造出三排圆柱滚子结构的直驱式风机主轴轴承,并成为当时国内唯 一制造商。风机需要根据不同的配置方案及应用场景,选取合适的主轴轴承类型。
不同的主轴轴承配置方案具有不同的特点。根据风电机组的单机功率、整体结构、 工况、制造成本、安装工艺等因素,并且综合考虑各种轴承类型和布局的优缺点, 主轴轴承需采用不同的配置。主要的配置类型有三点式支承、两点式支承和单点 式支承,其中三点式支承一般用于中低兆瓦的风机上,两点式支承则适用于大兆 瓦机型,单点式支承中采用三排圆柱滚子轴承也可应用于大兆瓦风机。
两个单列圆锥滚子轴承的两点式支承在成本与结构上具有优势。随着风机功率的 增大,单支承的三排圆柱滚子主轴轴承和双列圆锥滚子轴承受到载荷分布、整机 成本等诸多因素的影响,有所不足。而两个单列圆锥滚子轴承的两点式支承将受 力分散至两端,结构更为简单,在开发难度与造价成本上有所降低,未来在得到 应用验证后或将成为主流配置方案。新强联于 2020 年成功研发了海上 7MW 直 驱式风力发电机双支承单列圆锥滚子轴承,各项指标达到国外同类产品水平。
主轴轴承可靠性要求高,验证周期较长
主轴轴承的可靠性对机组的稳定运行起到至关重要的作用。风力发电机的主轴轴 承是叶片和轮毂的连接部件,其工作环境恶劣,长期在低速重载工况下运行,在 使用过程中要承受大小和方向均不规律变化的载荷,且往往要求有 20 年以上的 使用寿命。相较于偏航、变桨轴承,主轴轴承技术、加工难度更大,一旦出现质 量问题,其更换的费用较高,造成的损失远大于收益,因此对于主轴轴承的质量 和可靠性要求较高。
由于主轴轴承的更换与维修成本较高,因此其需要较长的验证期,以保证设计思 路与制造工艺不存在问题。与海外品牌相比,国产主轴轴承欠缺的是应用验证的 积累。国内主轴轴承起步晚,市场影响力相对有限,产品应用时间短于国外轴承 供应商。近年来国产主轴轴承逐渐开始得到广泛应用,若在验证期内能够证明其 质量的稳定,有望成为国产替代的重要推力。
性价比优势是主轴轴承国产替代的核心推动力
国产主轴轴承的价格普遍低于海外品牌,更具价格优势。根据三一重能公告中披 露的采购数据,从 2.0MW 到 4.0MW 的国产主轴轴承价格均低于海外品牌 SKF 的采购价格,其中 SKF 的 4.0MW 主轴轴承比国产贵约 47%。因此在保证质量 的前提下,使用国产轴承能够降低较多主机厂商的成本,更具性价比优势。
主轴轴承国产替代大势所趋。海外轴承品牌发展历程较为深远,其拥有雄厚的技 术底蕴和丰富的经验。近年来风电主机厂受降本压力的影响,各零部件环节都在 寻求降本途径。风电轴承作为国产化率较低的环节,其国产替代空间较大。其中 主轴轴承从设计到生产制造,国内和国外产品的差距在逐渐缩小,这也推动其国 产化率迅速提升。我国陆上风电主轴轴承的国产化率在 2019 年仅为 15%,2022 年洛轴预计其可提高到 40%。
国内主轴轴承企业有望享受量价齐升
从量的角度看,我国风电需求的强劲与国产替代趋势两个因素有望进一步提升国 产主轴轴承的需求量。根据国家能源局的数据,2023 年国内风电新增装机量为 75.90GW,同比增长 101.70%;并且近年来我国新能源基地建设持续推进,将 带动国内风电装机规模持续扩大,我国风电需求的强劲为风电主轴轴承广阔的市 场空间提供了基础。同时,在国产替代的趋势下,国内主轴轴承厂商有望进一步 提升市场占有率,国产需求量迎来增长机会。 从价的角度看,平均单机功率的提升带动主轴轴承价格上升。主轴轴承是风电机 组中技术壁垒较高的轴承,风电机组大型化发展对技术含量高的主轴轴承提出了 更为苛刻的要求,因此其技术附加值随单机功率的上升而迅速提升。根据三一重 能披露的数据,以国产轴承为例,一个 2.0MW 主轴轴承的均价为 6.19 万元,而 5.0MW 的则上升至 27.88 万元,价格呈现几何式增长,单位价格也从 3.10 万元 /MW 上升至 5.58 万元/MW。近年来我国风机单机功率提升迅速,2022 年海上 和陆上平均单机容量已分别达到 7.4MW 和 4.3MW。在风机单机功率逐渐提升的 大背景下,风电主轴轴承价格有望迅速上升,进而促进其市场规模扩张。
多家企业已在大兆瓦主轴轴承上实现突破。国内多家厂商对风电主轴轴承产品进 行布局,包括新强联、瓦轴、洛轴、国机精工等,其中国机精工旗下的轴研科技 已成功下线 10MW 陆上和 18MW 海上风电主轴轴承。国内厂商在大兆瓦主轴轴 承上的技术研发能力已逐渐与海外品牌缩小差距,随着主机厂对国产品牌认可度 的提升,已有产品布局的国内企业有望获得更多的市场份额。
3.3、 偏航变桨轴承:独立变桨有望成为主流
偏航变桨系统是现代大型风电机组重要组成部分, 作为功率控制和转速控制的 执行部件, 对机组的运行和安全起到至关重要的作用。偏航系统又称对风装置, 能通过偏航驱动等操作带动齿圈旋转,进而通过轴承带动机舱旋转来使其迎风角 度改变,最后让风机转至跟随风向变化的相应位置。变桨系统能根据风速的变化, 通过变桨轴承来控制叶片的方向,把握风轮的转动速度,进而在一定程度上调整 风机的输出功率。偏航变桨轴承一般采用单排或双排四点接触球转盘轴承,新强 联率先成功研制的三排圆柱滚子轴承应用在独立变桨技术上,具有更高的刚性和 承载能力。
偏航变桨轴承的价格随单机功率增加而上升,其毛利率比主轴轴承低。根据新强 联披露的数据,一个 3-4MW、4-5MW、5-6MW 功率段的偏航变桨轴承均价分别 为 12.95、17.98、25.88 万元,均价与单 MW 价格均随单机功率增加明显上升。 与主轴轴承相比,偏航变桨轴承技术壁垒相对较低,国产化率较高,市场竞争较 为充分,因此毛利率水平相对较低。2020 年新强联的主轴轴承和偏航变桨轴承 的毛利率分别为 48.83%和 22.32%,其偏航变桨轴承毛利率显著低于主轴轴承 毛利率。
独立变桨有望成为主流的风电变桨技术。从成本的角度来看,虽然独立变桨系统 比统一变桨系统有更高的投资成本,但其在发电效率上的提升以及运行维护成本 上的优化能够带来一定的经济性。综合来看,独立变桨技术或将为风机带来一定 的成本降幅。目前独立变桨技术的渗透率仍处于较低的水平,在风机降本压力的 推动下,未来有望成为主流的应用技术。 从功能优化的角度来看,独立变桨技术在多方面优于传统的统一变桨技术,具体 体现在以下几个方面:
(1)独立变桨控制(IPC)在负载平衡方面发挥着重要作用。 统一变桨使各叶片桨距角同步调整至相同角度,而独立变桨能够独立动态地调节 三个叶片的变桨角度,使每个叶片能够获取不同的目标位置。独立变桨系统不仅 能调节风机速度进而控制输出功率,还能在紧急情况下通过转动叶片来使桨叶停 止运作。此外,针对风机运转时叶片承受的周期性弯曲力、塔筒承受的扭曲偏航 力矩和弯曲倾覆力矩,独立变桨能够进行更好的负载缓解。
(2)独立变桨在发电性能和轮毂受力载荷波动上优于统一变桨。 对于 2MW 的风力发电机分别进行统一变桨和独立变桨的性能分析,可以看出独 立变桨发电功率的波动要比统一变桨的小,表明独立变桨的发电性能更为稳定。 在风机的受力载荷上,独立变桨的载荷波动幅值也比统一变桨的小,在受载更为 稳定的情况下,能够降低风力发电机的载荷,减少维护费用并延长风机的使用寿 命。
国内部分厂商已有针对独立变桨技术的轴承产品。传统的统一变桨技术多采用四 点接触球轴承,而独立变桨技术采用刚性与承载能力更强的三排圆柱滚子轴承。 目前具备三排圆柱滚子变桨轴承产品的厂商包括新强联、洛轴和成都天马等。新 强联于 2019 年率先研制出三排圆柱滚子独立变桨轴承并实现批量生产,洛轴和 成都天马则是在 2021 年先后推出三排滚子变桨轴承产品。在独立变桨技术渗透 率逐渐提升的背景下,以上厂商有望以先发优势获得市场份额。
3.4、 齿轮箱轴承:国产替代进程将逐渐加速
齿轮箱是风力发电机组中的关键部件,用于增速以达到发电所需转速。风电机组 主轴的转速较低,往往难以达到发电机发电所要求的转速,因此需要通过齿轮箱 的增速作用来实现。由于风机齿轮箱的应用环境存在多种限制,因此要求其体积 小、重量轻、性能优良、运行可靠且故障率低。风机齿轮箱多是采用行星-平行 轴混合传动的紧凑结构形式,常用结构包括一级行星两级平行式传动、两级行星 一级平行式传动。
风机技术的发展趋势决定了齿轮箱轴承具有较大的发展空间。齿轮箱结构仅在双 馈和半直驱风机中存在,直驱式风机中没有齿轮箱结构。半直驱兼顾双馈和直驱 风机的特点,其应用占比近年有所提高;而双馈技术较为成熟,经济性高,始终 保有较高的渗透率。目前风电机组呈现双馈、半直驱和直驱三种技术路线并行的 发展趋势,在这种格局下,齿轮箱的需求表现坚挺,齿轮箱轴承具有较大的发展 空间。
齿轮箱轴承的国产化率较低。风电轴承的国产替代发展趋势表现为从偏航变桨轴 承到主轴轴承,再到齿轮箱轴承。目前主轴轴承的国产化率处于快速提升阶段, 而齿轮箱轴承的国产化率仍处于较低的水平,我们认为主要有以下两点原因:
(1)齿轮箱轴承工况与主轴轴承不一样,有一定的开发风险
轴承是齿轮箱中最薄弱的环节之一。齿轮箱输入端(低速轴)为低速重载工况, 一般采用带挡边的满装圆柱滚子轴承;中间级和高速轴一般采用圆柱滚子加两个 配对圆锥轴承,圆柱滚子轴承承受径向载荷,配对圆锥滚子轴承承受轴向载荷和 径向载荷。风机的振动会传导至轴承滚道内产生磨损毛刺,破坏轴承滚道的润滑, 因此风机齿轮箱的故障大多由轴承失效引起。与主轴轴承相比,齿轮箱轴承在技 术、生产工艺和加工设备等方面均有所差异,因此存在一定的开发风险。
(2)齿轮箱轴承价格低,降本压力较小
根据新强联 2022 年可转债募集说明书中披露的数据,其 3-6MW、6-10MW 的齿 轮箱轴承单价分别为 2.05 万元、3.87 万元,折合成单 MW 价格约为 0.46 万元 /MW、0.48 万元/MW(分别以 4.5MW、8MW 进行折算),远低于主轴轴承和 偏航变桨轴承的价格。并且与齿轮箱中其他零部件对比,轴承的价值量占比低于 输出轴的价值量占比。因此在风电轴承环节考虑通过国产替代进行降本时,齿轮 箱轴承的优先级低于主轴轴承。
国产风电齿轮箱轴承逐渐开始布局。随着风机向大功率发展,对于齿轮箱轴承的 工艺要求有所提高,因此其价值量逐渐提高。国内的风电轴承厂商开始重点布局 齿轮箱轴承,可进一步提高风电零部件市场份额,抓住风电市场扩容机遇,满足 客户对大型风电零部件的需求,同时能够实现风电偏航变桨轴承、主轴轴承和风 电齿轮箱轴承业务的协同发展。由于齿轮箱轴承在设计方面与主轴轴承没有本质 差异,因此研发难度较小,国产替代进程有望加快。
3.5、 2025 年国内风电轴承市场规模有望超 330 亿元
全球风电轴承市场规模
2022 年全球风电轴承市场规模超 450 亿元人民币,22-28 年 CAGR 约 13%。随 着风电机组在设计和制造方面的技术不断进步,其单机容量持续提高,这对风电 轴承的质量和耐用性提出了更高的要求。轴承作为风电机组的重要组成部分,其 市场规模有望随着全球陆上和海上风电的不断发展而增长。根据 Research and Markets 的数据,2022 年全球风电轴承市场规模为 68 亿美元,折合人民币约 456 亿元(结合 2022 年汇率水平,按“美元/人民币=6.70”汇率进行折算), 预计 2028 年将达到 140 亿美元,2022-2028 年 CAGR 约为 12.76%。
国内风电轴承市场规模
我们对国内风电轴承(主轴轴承、偏航变桨轴承、齿轮箱轴承)的市场规模进行 了测算,具体的测算方法以及其中涉及的假设如下:
(1)国内风电轴承需求的假设
国内风电轴承总需求:假设当年国内风电新增吊装容量为当年国内风电轴承需求 量。根据 CWEA,20-22 年全国风电新增吊装容量分别为 54.43/55.92/49.83GW。 根据我们在 2024 年 1 月 5 日外发报告《重点布局“海风+出海”,逻辑共振助 力成长—泰胜风能(300129.SZ)投资价值分析报告》中的预测,23-25 年我国 陆风、海风新增装机容量分别为 60/65/70GW、7/10/12GW,则此处我们假设 23-25 年国内风电轴承需求量分别为 67/75/82GW。 各功率段风电轴承占比:我们将风电机组单机容量分为 3MW 以下/3-5MW(不 含 5MW)/ 5-7MW(不含 7MW)/7MW 及以上四个功率段,占比数据来源于 CWEA,2022 年四个功率段占比(按容量)分别为 3.10%/46.30%/43.00%/ 7.60%。当前我国风机大型化持续推进,我们假设 3MW 以下和 3-5MW(不含 5MW)的机型占比逐年渐下降,7 MW 以上的机型占比逐年上升。
(2)国内各功率段风电轴承价格假设
主轴轴承:根据三一重能披露的采购价格,2020 年 SKF 的 2.5MW 和 4.0MW 主 轴轴承单 MW 价格分别为 4.8 万元/MW 和 7.3 万元/MW,由于国内风电主轴轴承国产化率仍不高,因此假设这两个价格分别代表 3MW 以下和 3-5MW(不含 5MW)两个功率段的主轴轴承价格。假设 5-7MW(不含 7MW)和 7MW 及以上 主轴轴承单价逐级提升 40%,分别为 10.22 万元/MW 和 14.31 万元/MW。 偏航变桨轴承:参考新强联 2021 年发布的定增募集说明书中披露的数据,假设 一个 3-5MW 的偏航变桨轴承价格约为 3.66 万元/MW。进一步假设 3MW 以下比 3-5MW 价格低 30%,约为 2.56 万元/MW。考虑到大功率机型可能采用独立变 桨轴承,因此假设 5-7MW 和 7MW 以上偏航变桨轴承价格逐级提升 40%,分别 为 5.12 万元/MW 和 7.17 万元/MW。一台风机中包括 1 个偏航轴承和 3 个变桨 轴承,因此一套 3MW 以下/3-5MW(不含 5MW)/5-7MW(不含 7MW)/7MW 及以上的偏航变桨轴承单价分别为 10.25/14.64/20.50/28.69 万元/MW。 齿轮箱轴承:参考新强联 2022 年发布的可转债募集说明书中披露的数据,假设 一个 3-5MW(不含 5MW)的齿轮箱轴承价格为 1.90 万元,则单价约为 0.48 万元/MW(假设平均功率为 4MW)。进一步假设 3MW 以下比 3-5MW(不含 5MW) 单价低 30%, 5-7MW(不含 7MW)和及 7MW 单价逐级提升 40%。一个风电 齿轮箱中包含约 20 个齿轮箱轴承,则一套 3MW 以下/3-5MW(不含 5MW) /5-7MW(不含 7MW)/7MW 及以上的齿轮箱轴承价格分别为 6.65/9.50/13.30/ 18.62 万元/MW。
(3)国内风电轴承市场规模测算
针对齿轮箱轴承,由于目前呈现双馈、半直驱、直驱三种技术路线同时竞争的形 式,假设 2/3 的风机具有齿轮箱结构,1/3 的风机没有齿轮箱结构。 在综合以上假设的前提下,可以测算得到 2020-2025 年国内风电轴承市场规模 分别为 126.57/162.65/167.29/234.96/280.66/332.90 亿元,20-25 年 CAGR 约 为 21.34%,其中偏航变桨轴承的市场规模占比较大。
4、 投资分析
4.1、 五洲新春
五洲新春成立于 1999 年,前身为浙江五洲新春集团有限公司,实际控制人为张 峰、俞越蕾夫妇。公司深耕精密制造技术,主要业务为轴承、精密机械零部件和 汽车安全系统、热管理系统零部件的研发、生产和销售,轴承产业链技术完整, 主要产品为轴承套圈和成品轴承,为国内外汽车、电机、机械设备等产业提供主机配套产品。
公司风电产品涵盖滚子、成品轴承以及球坯,风电滚子产品处于行业领先地位。 公司生产的风电滚子能够应用于风机的变桨轴承、主轴轴承和齿轮箱轴承。公司 在高端风电轴承滚子的研发上持续突破,不断扩大陆风轴承滚子市场,并在海风 大兆瓦轴承滚子系列产品上率先实现批量生产和进口替代。公司与新强联、瓦轴、 洛轴、轴研科技等主要风电轴承厂商都有合作关系,同时公司还取得了罗特艾德、 轴研科技等客户海风大兆瓦轴承滚子订单,并实现量产。未来在国内风电持续保 持高景气的背景下,公司风电滚子订单有望快速增长。
公司高度关注机器人产业发展趋势,凭借全产业链优势和技术储备,加快机器人 相关业务的下游市场开拓。 在轴承业务方面,公司已经研发成功机器人谐波减速器柔性薄壁轴承、RV 减速 器圆锥滚子轴承及各类定制化球轴承,短期内实现柔性薄壁轴承对大族谐波、中 大力德等谐波减速器厂商的送样,同时积极研发交叉滚子轴承以推进机器人轴承 业务在下游市场的发展。 在丝杠业务方面,公司前瞻性地布局新能源汽车转向系统中所需滚珠丝杠中最关 键的丝杠螺母轴承组件;公司已经与主流机器人系统供应商在机器人轴承及滚柱 丝杠、滚珠丝杠等领域开展深入的技术交流,T 型螺纹丝杠已完成开发并向客户 送样,行星滚柱丝杠零部件也已向下游重要客户多次送样,公司未来有望在机器 人领域持续取得突破并交付相关样品。 公司将重点跟踪机器人下游客户和最终用户的技术发展路线,将相关领域的产品 研发作为未来发展的重点方向。
4.2、 长盛轴承
浙江长盛滑动轴承股份有限公司始创于 1995 年,实际控制人为孙志华。长盛轴 承是国内自润滑轴承头部厂商,国家级专精特新“小巨人”企业。公司主营六类 自润滑轴承,主要产品包括双金属自润滑轴承、金属塑料自润滑轴承、金属基自 润滑轴承、塑料自润滑轴承等,广泛应用于工程机械、汽车、能源、港口机械、 塑料机械、农业机械等行业。同时,公司具备风电滑动轴承和滚柱丝杠技术储备, 完善产品矩阵,拓展行业第二曲线。
在风电领域,公司积极布局风力发电自润滑轴承,持续推进扩产。适应于风电机 组单机容量大型化的趋势,风电轴承的承载能力要求将不断增加。由于滑动轴承 相较于滚动轴承具备更大的抗高冲击载荷和负载能力,因此未来风电轴承有望呈 现“以滑代滚”的发展趋势。2022 年长盛轴承定增项目计划扩建年产 14000 套 风力发电自润滑轴承项目,助力公司把握风电行业的发展机遇。在下游风电需求 有望保持高景气的背景下,风电滑动轴承具备广阔的市场空间和良好的发展机 遇。 在机器人领域,公司积极推进滚珠丝杠相关业务的开拓,未来有望应用于人形机 器人。公司滚珠丝杠产品主要应用于商用车变速箱,乘用车制动转向及驻车系统。 2022 年公司定增项目计划扩建年产 3 万套滚珠丝杠项目,目前公司已经取得商 用车主机厂定点,并且未来将积极探索人形机器人方面应用的业务机会。
4.3、 新强联
洛阳新强联回转支承股份有限公司成立于 2005 年,实际控制人为肖争强、肖高 强。新强联为风力发电机组、盾构机等高端装备配套轴承的主要制造企业,是服 务于风力发电、海工装备、港口机械、盾构机设备等行业的创新型龙头企业,产 品涵盖主轴轴承、偏航轴承、变桨轴承以及机组零部件等风电机组器件,在大兆 瓦三排圆柱滚子发电机主轴承、双列圆锥滚子主轴承、单列圆锥滚子主轴承、调 心滚子主轴承,三排独立变桨轴承等产品中,技术位居行业前列。
新强联的主要产品包括风电主轴轴承、偏航轴承、变桨轴承。公司在大功率产品 研发和产业化步伐方面处于行业领先优势。公司掌握多项核心生产技术,在风电 轴承方面包括三排滚子结构大功率风力发电机组主轴轴承的设计制造技术、海上 风力发电机组无软带双列圆锥滚子主轴轴承的设计制造技术。 新强联在风电轴承的国产替代中处于领先地位。新强联生产的直驱式三排滚子风 电主轴轴承和双列圆锥滚子风电主轴轴承均已量产并向明阳智能、东方电气和哈 电风能等客户供应,获得了下游整机客户的认可。 主轴轴承和偏变轴承扩产项目投产,产能逐渐释放。2021 年新强联通过向特定对象发行股票募集资金 14.6 亿元,其中 9.35 亿元投资于“3.0MW 及以上大功 率风力发电主机配套轴承生产线建设项目”。根据新强联 2021 年定增募集说明 书,该项目达产后年产主轴轴承 1500 个和偏变轴承 5400 个,预计每年实现营 收 16.31 亿元,主轴轴承和偏变轴承毛利率分别为 40.26%和 21.97%。本次扩 产项目能够扩大公司风电类产品产能,顺应行业向大功率机组发展的方向,同时 提升风电主轴轴承产能,抓住风电主轴轴承进口替代机遇。
拓展齿轮箱轴承业务,增加产品品类。2022 年新强联公开发行可转债募集不超 过 12.1 亿元,其中 8.65 亿元投资于齿轮箱轴承及精密零部件项目。根据新强联 2022年可转债募集说明书,该项目达产后年产齿轮箱精密零部件产品5.75万个, 对应 2000 个风电齿轮箱的零部件用量,预计每年实现营收 15.35 亿元,毛利率 为 34.62%。公司预计该项目 2024 年达到 30%生产负荷,2025 年达到 70%生 产负荷,2026 年开始生产负荷为 100%。新强联本次横向拓展风电齿轮箱轴承 业务,有助于巩固公司在行业中的地位,并提高公司的盈利能力。
4.4、 瓦轴
瓦房店轴承集团有限责任公司(简称“瓦轴”)是中国轴承工业的发源地。瓦轴 始建于 1938 年,在国内外建有 9 大制造基地,拥有 ZWZ 和 KRW 两大轴承品牌, 可生产两万多种规格轴承产品,产品主要应用于工业装备、轨道交通、汽车车辆、 风电新能源和特种领域。瓦轴充分实施“高端化、国际化”的战略,在中国、美 国、欧洲均拥有研发中心,以保证公司产品具备充足的竞争力。 瓦轴的风电轴承产品竞争力强。瓦轴的风电轴承产品包括偏变轴承、主轴轴承、 齿轮箱轴承以及发电机轴承,瓦轴正在加速大兆瓦风电机组轴承的研发。2021 年瓦轴成功完成了 4.XMW 平台风机单列圆锥主轴轴承的研制,两种规格的主轴 轴承样件顺利出产并通过了国内风电行业知名企业验收。此外,瓦轴自主研制的 大型深沟球轴承和大型圆柱滚子轴承顺利配套用于 11MW 半直驱海上风电机组 发电机,此机型是当时全球单机容量最大的半直驱海上风机。
4.5、 洛轴
洛阳 LYC 轴承有限公司(简称“洛轴”)是中国领先的轴承行业综合性制造企 业。洛轴始建于 1954 年,是中国“一五”期间 156 项重点工程之一。洛轴的轴 承产品广泛应用于风力发电、轨道交通、汽车摩托车、矿山冶金、工程机械、机 床电机、工业齿轮箱、医疗器械、港机船舶等领域,产品系列涵盖九大类型,两 万余种。洛轴的营销体系完善,并且在美国、印度、越南等国家设有子公司或办 事处,产品出口 70 多个国家和地区。 洛轴认真落实国企改革,积极推进混改措施。为打造世界一流轴承研发生产基地, 2022 年以来,洛轴认真落实国企改革三年行动方案,启动混合所有制改革,引 入郑煤机集团、中航产业投资、金风科技等战略投资者成立股份公司,基本实现 了股权多元化目标。2024 年 1 月 27 日,洛阳轴承集团股份有限公司成立,标 志着洛轴推动混合所有制改革取得重大进展,为企业上市奠定坚实基础。 洛轴 2022 年营业收入和净利润分别为 43.24 亿元和 0.39 亿元,2023 年前三季 度营业收入和净利润分别为 40.34 亿元和 0.77 亿元。郑煤机集团党委书记、董 事长焦承尧在洛阳轴承集团股份有限公司创立大会上表示,新公司将全面进军国 际市场,力争“十四五”末实现营收 100 亿元。
洛轴自 1997 年起一直在研发偏变、主轴、齿轮箱、发电机、驱动器等系列风电 轴承,是国内从事风电轴承研发、制造种类最全的企业之一。近年来洛轴在风电 轴承产品上不断突破,公司在 2023 北京国际风能大会暨展览会上展示了最新研 发的大兆瓦风力发电机组主轴轴承、齿轮箱轴承、变桨轴承、驱动器轴承、电机 轴承、增速箱行星架、行星轮轴承以及全台套化解决方案等,具体产品包括海上 16MW 平台风电主轴轴承、陆上 7MW 级双馈机型单 SRB(调心滚子轴承)结构 配置主轴轴承、 陆上 6.XMW 级双馈机型齿轮箱一级行星架前单列满装圆柱滚 子轴承、5.XMW 内齿式三排滚子结构变桨轴承等,公司在国产风电轴承领域具 有较强的竞争力。
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)
精选报告来源:【未来智库】。
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