轴承：国产化进程加速，利好国内龙头企业

　　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 1-3 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轴承等。由 于风电机组的恶劣运行工况和长寿命、高可靠性的使用要求，使风电轴承具有极高的技术 复杂度，是公认的国产化难度最大的部件之一。目前风机偏航、变桨、发电机轴承及 3mW 级以下的主轴轴承已实现了国产化，但大风机的主轴承却受制于人，依赖进口。

　　材料+工艺差距筑造技术壁垒。国内高端轴承主要在材料和工艺上不及国外，并且在高精度 机床、感应加热设备等工艺设备商也相对薄弱。高端轴承的制造过程涉及设计、加工、测 试等技术问题和力学、摩擦学等理论基础，需要长期的技术经验积累和大量的高素质人才。 长认证周期+高技术要求造就客户认证壁垒。轴承产品需要保证在长期复杂载荷、多种工况 下的可靠稳定，所以客户对产品质量有着严格的要求，从而产生了对供应商相应严苛的认 证体系。针对高端轴承的研发和生产，轴承生产企业还需要与整机生产商进行合作研发， 和工业化测试，不断进行反馈与技术改进，研发成功后应用于整机生产商新产品的规模化 生产之中。由于产品的认证周期长，对技术质量要求高，双方投入大，形成稳定供货关系 后，整机生产商不会轻易改变供应商。

　　风机大型化加高技术壁垒，大兆瓦轴承享产品溢价。国际市场上单兆瓦主轴承价值量随着 风机功率的上升呈现出明显上升趋势。小兆瓦主轴轴承价值量在 5-20 万，4-6MW 级别主 轴承报价约在 30 万，而 6-8MW 级别主轴承报价则高达 250-270 万。主要原因为随着风机 大型化趋势推进，风电轴承的尺寸随着装机容量的增加而增大，其加工难度亦成倍增加。 此外，大兆瓦配套产品产能相对有限且成品率低，因此单位价值量有所提高。2018 上半年 风机主轴承价值占比在明阳智能 1.5MW 风机中仅约 2%，而在 3.0MW 风机中达 7%。

　　轴承市场量价齐升，220 亿规模可期。风电轴承市场规模和需求量与风电装机量关系密切， 风电装机量持续攀升，带动风电轴承市场需求的上涨，2019 年风电轴承市场规模达 99 亿 元，需求量达 1.08 万机组。我们假设 21-25 年国内年新增装机稳步上涨，大兆瓦风机单 MW 价格为小兆瓦的 1.1 倍，且大兆瓦风机占比逐年上升，测算得 2025 年主轴轴承/偏航变 桨轴承市场规模分别为 123/98 亿元，21-25 年风电轴承总市场规模 CAGR 为 17.1%。

　　轴承行业市占率集中，国外龙头企业优势明显。目前我国配套大功率机型的高端轴承主要 依赖进口，全球范围内风电轴承仍主要由德国、瑞典、日本、美国的厂商供应，2019 年国 内洛轴、瓦轴、新强联等企业合计市占率不到 10%。我国国产化程度较高的是小功率变桨 偏航轴承、小功率主轴轴承，目前已实现量产;而大功率主轴轴承国产化程度较低，仍然 依赖于海外厂商供应，但已有国内厂商取得突破性进展。

　　主轴承进口受限，国产化进程加速。目前我国进口风电主轴轴承存在一定的限制，一是欧 洲疫情持续对风电轴承全球供应链造成较大影响，二是国外企业大型轴承产能不足以支撑 国内风电行业发展需求，根据“疫情下海上风电产业链的全球协同发展线上会议”上的描 述，目前主要配套海上风电的大型轴承的舍弗勒和 SKF 合计产能约 600 套，需要在全球范 围内分配，低于我国海上风电的预期装机量。头部国内企业有望受益于机组大型化的趋势， 逐步实现国产替代。

　　叶片：向大型化、轻量化发展，碳纤维渗透率有望提升

　　叶片是风电机组将风能转化为机械能的关键核心部件之一，也是风机获取更高风电机组利 用小时数和实现经济效益的基础。

　　风电叶片供需存在结构性失衡。供给端：模具的使用造成叶片行业产能瓶颈。一套模具在生命周期内可生产约 400-600 片 叶片，每片叶片的生产周期为 2 天左右，即每套模具大概具备年产 60 套叶片的能力。在满 负荷生产的情况下一套模具的寿命为两三年，而由于叶片的技术迭代速度较快，模具实际 使用寿命会更短，因此叶片厂商在购置模具时非常谨慎，只有在对应叶型确定有比较长的 生命周期和比较大的需求时，才会选择扩张产能，导致叶片供给与需求的不匹配。

　　需求端：2020 年风电叶片龙头中材科技叶片销量为 12343MW，风电叶片收入 89.77 亿元， 据此测算，叶片均价约为 727 元/KW。假设 2021-25 年我国年风电新增装机量分别为 45/57/72/85/95GW，新增风机平均功率增速 2%，则 2025 年风电叶片年均需求量将达 2.5 万套，受益于叶片大型化趋势，假设单兆瓦叶片价格以 5%的速度逐年下降，2025 年风电 叶片年市场规模可达 562.5 亿元。 风电叶片原材料主要有芯材(巴沙木、PET、PVC)、环氧树脂、纤维布、结构胶、油漆等。 目前国内叶片成本约 80%来源于原材料，其中增强纤维、芯材、基体树脂与粘接胶合计占 比超 85%，增强纤维与基体树脂占比超 60%。

　　叶片国产化程度高，行业竞争格局较分散。据北极星风力发电网不完全统计，2020 年，我 国兆瓦级风电叶片产能超过 4.2 万套，不包括企业正在扩充的产能，其中，中材叶片、时代 新材、东方电气天津叶片、明阳叶片等企业年能产超过 3000 套。由于受到运输半径制约， 产能分布会影响叶片市场竞争格局，地方性厂商受益于地域性优势瓜分了一些区域市场份 额，导致行业整体竞争格局较为分散。 风机大兆瓦趋势下市场集中度有望提升。2013-2019 年，风电叶片 CR5 呈上升趋势。我们 认为，随着风机大型化趋势的推进，叶片生产难度的提升，具备规模、技术和成本优势的 企业有望盈利超过平均水平，带来市场集中度的进一步提升。

　　降本增效需求引领，叶片向大型化、轻量化发展。大型化：为提高风力发电效率，过去的五年中主流机型中叶片长度有明显的增长。2022 年 2 月，维斯塔斯宣布已为其 115.5 米长叶片准备好了模具，这是目前全球最长的风电叶片。 轻量化：据《碳纤维在风力发电机叶片中的应用》(电气制造，2010)一文，叶片重量增加 与叶片长度的立方成正比，叶片长度的快速提升就意味着叶片重量的快速增长。相同叶片 长度下,采用碳纤维复合材料制作的重量远远低于玻璃纤维复合材料制作的重量，目前风电 叶片已成为我国碳纤维主要应用领域，2020 年风电叶片碳纤维需求占总需求的 41%。但由 于碳纤维价格较高，工艺复杂，其大规模应用也受到了一定限制。

　　碳纤维(CarbonFiber)是一种丝状碳素材料，由有机纤维经碳化以及石墨化处理而得到 的微晶石墨材料，直径 5-10 微米，含碳量高达 90%以上。碳纤维力学性能优异，密度不到 钢的 1/4，碳纤维复合材料抗拉强度一般都在 3500Mpa 以上，是钢的 7-9 倍，同时具有轻 质、高强度、高弹性模量、耐高低温、耐腐蚀、耐疲劳等优异特性，广泛应用于航空航天、 国防、交通、能源、体育休闲等领域。其中，聚丙烯腈基碳纤维兼具良好的结构和功能特 性，是碳纤维发展和应用的主要品种。

　　主轴：国产替代程度高，呈双寡头竞争格局 风电主轴在风电整机中用于联接风叶轮毂与齿轮箱，将叶片转动产生的动能传递给齿轮箱， 是风电整机的重要零部件。风电主轴使用寿命约 20 年，使用中更换成本高、更换难度大， 因此风电整机制造商对其质量要求非常严格。