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风电产业链中值得关注的几个环节
Alex-W
中线波段的半棵韭菜
2022-02-10 23:19:20

1.整机

我国风机行业起步较晚,多数整机企业都是早期从欧洲引进先进的风机技术,再通过多年的吸收和自主研发,实现了国内自主风机品牌的构建。

以业内的一些知名企业为例,金风科技的直驱技术就是2004年与德国Vensys展开联合开发的;明阳智能是从2008年开始与欧洲风机公司aerodn展开合作的;上海电气2005年与aerodn合作研发,2012 年开始与西门子风电合作;三一重能于2016年与 aerodyn 展开设计与研发合作。

不过,十多年以来,我国的风机行业发展迅速。在2007年外资风机品牌在我国市场份额超过40%,现在比例已经降至5%。

从全球风机竞争格局来看,也是比较分散的,前五位的维斯塔斯、金风、GE、远景、西门子歌美飒市占率分别为15%、13%、11%、10%和8%,CR5为57%,出现这种情况的主要原因是国内外资品牌市占率逐步下降,份额让给中国厂商,而中国风机厂商又很难出海,份额又难以在全球范围内进一步提升。

从目前的行业环节来看,整机环节一方面直接推动了整机大型化,在全面平价及降本增效的行业驱动下将长期直接受益;另一方面整机环节直面运营商降本的压力。

2.叶片

叶片是风机的核心零部件,是决定风能利用率的关键,在风机成本中,叶片、齿轮箱、发电机是成本占比最高的三种零部件,分别为24%、19%和7%。叶片主要由复合材料组成,包括环氧树脂、玻纤、碳纤维等,目前80-90米长的叶片玻纤用量在25-40吨,在风机大型化轻量化背景下,玻纤和碳纤维占比有望继续增长。

目前叶片厂商分为三类,1)传统的叶片厂商:中材科技、时代新材、艾朗风电;2)主机厂商的叶片厂:三一、明阳智能、东电;3)其他零部件厂商:天顺风能,整机厂商一体化趋势明显。风机叶片的行业集中度较为分散,中材科技 5000 套,时代新材 4000 套,行业CR3为34%,CR5为53%。

叶片技术变化主要体现在尺寸增加和轻量化、高强度材料的使用。风机大型化趋势显著,意味着需要更长的叶片,更大的受风面积,可以捕捉更多的风能,也有助于在低风速的地方打开市场。海上风机容量更大,所需要的叶片比陆上风电叶片更大,但尺寸更大的叶片就需要减重,这样也加大了重量更轻、强度更高的材料在风电叶片上的使用。

3.主轴

主轴在风电整机中用于连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,是风电整机的重要部分。主轴体积小、重量轻、技术简单,也容易运输,国内风电主轴行业双寡头企业是金雷股份和通裕重工,2020年两者合计占全球风电主轴市场份额的 60%以上,在风电零部件中主轴的国产化程度最高。

未来发展趋势:1)从锻件向铸件转变,价格可下降30%,主轴成本中材料占比为70%-75%;2)直驱不需要用主轴,半直驱可用可不用;3)主轴已经实现国产替代,且重量小,易于运输,未来有望出口。

4.轴承

一组风电机组需要一套偏航轴承、三套变桨轴承和一套主轴轴承、一套变速箱轴承、一套发电机轴承。

风电轴承是风机所有运动部位的枢纽,苛刻的载荷和恶劣的运行条件,需要承受的温度、湿度和载荷变化范围很大,是风电机组中的薄弱环节。由于维修成本高昂,同时还要满足20年使用寿命和高可靠性的要求。

主轴轴承行业被海外厂商高度垄断,德国舍弗勒、瑞典SKF、日本NTN、日本KOYO、美国Timken这五家轴承集团占据了全球 83%的市场份额,国内企业市场份额不达10%。新强联率先实现3MW主轴轴承的进口替代,目前,公司正在研制5MW海上风电机组主轴承、6MW海上风电机组变桨&偏航轴承,有望率先实现国产替代。

市场预测国内2021-2025年均装机50-60GW,主轴轴承年均市场空间75-120亿、偏航变桨轴承年均市场空间60-90亿,合计风电大型回转支承年均市场空间约135-210亿。

5.塔筒

在整个风电机组成本中,成本最高的是塔筒,其次是叶片。由于风塔常年处在恶劣环境下,客户对塔筒的可靠性要求比较高,行业具有一定的技术壁垒和客户壁垒。目前塔筒的发展趋势就是高塔筒,但是高度也并非无限增长,有柔塔和混塔两种路线。

国内风塔市场的主要厂商是天顺风能、大金重工、泰胜风能和天能重工,因受运输半径限制,市场格局比较分散,这四家在全球的市占率分别为6.3%、4.4%、3.4%和4.3%,这四家企业也是在各地大力拓展产能布局,市场集中度有望提升。

凭借中国制造的成本优势,风塔厂家已经持续多年大规模出口,20 年受国内抢装带来的产能限制影响,出口规模有所降低,随着龙头企业产能和海外基地的释放,预计出口规模将不断增加,海外市占率将不断提高。海外反倾销未来影响不大,由于塔筒环节技术附加值相对较低且海外的竞争对手相对较弱,预计国内企业将逐步提高海外市场份额。

6.海缆

海缆是海风传输过程中必备的。海缆技术要求高,由于海底环境复杂且海 水具有强腐蚀性,海缆比陆上电缆技术更加复杂;生产流程多,海缆的设计施工要求都需要专门的设备;认证周期长,区位要求严格等,行业具有很高的技术壁垒。

海缆的需求增长会高于海上风电装机增长,因为海上风电从潮间带向近海发展,风电场的离岸距离不断增长,目前投运大多在30kw以内,已经开始有项目达到50km。目前在建的近海项目1GW的海缆价值量约在10-15亿左右,未来1GW海缆价值量保守提升至20亿以上。

海缆竞争格局好,行业壁垒来自于港口资源+技术研发。目前国内主要呈现三足鼎立,有东方电缆、中天科技、亨通光电三家厂商,行业CR3达到了78%。

海缆和风机一样存在地方保护,浙江、莆田项目是东方电缆的,广东、汕尾项目是中天科技的。海缆工厂要求配套临海港口资源,建设时间长达3年。2005年之前,市场主要也是国外的海缆企业垄断,包括耐克森、阿尔卡、日本富士通株式会社等,东方电缆、中天科技、亨通光电这些企业深耕行业多年,自主研发完成了技术突破,最终实现了海缆的国产替代。

海缆成本构成中,原材料成本占到了 90%,其中铜材占到了 40%,所以海缆成本主要受到铜价的影响。

影响海缆建设的主要因素是:一方面来自于海上风电场离岸距离的增加,另一方面受生态红线区影响,送出海缆需要绕行避开。

7.锻件铸件(零部件制作领域,会涉及主轴等领域)

风电装备锻件主要运用在风机的齿轮箱、轴承、风塔塔筒法兰等,相关风电装备要求所用锻件具有较高的强度和承载能力,而且锻件产品对整体设备的寿命及性能有非常大的影响,因此客户对锻件质量与性能的要求较高。风电装备锻件相关的上市公司则各有所长:新强联专注于风电轴承等回转支承成品、恒润股份专注于塔筒法兰等成品、金雷股份专注于风电主轴等成品、中环海陆聚焦于轴承锻件等环锻件、海锅股份聚焦于齿轮箱锻件等自由锻。

锻件相关风电装备技术要求较高,大型化带来发展机遇。风机大型化之后,对锻件的要求更高,特别是高端主轴轴承、齿轮箱等还有较大的国产化空间,具备技术优势及优质产能的厂家将迎来发展机遇:平价背景下,高端主轴轴承进口替代加速;传统偏航、变桨轴承技术壁垒较低,关注出口趋势;独立变桨控制(IPC)趋势下关注独立变桨轴承;用于 IPC的变桨轴承形式改变、难度提高;大型化及轻量化趋势下,铸造主轴及铸件打造成第二曲线。

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