一、風(fēng)電齒輪箱是風(fēng)電機(jī)組中技術(shù)含量最高的部件之一，廠商研發(fā)實(shí)力和技術(shù)生產(chǎn)水平至關(guān)重要
風(fēng)電齒輪箱也稱為增速齒輪箱、風(fēng)電主齒輪箱，是風(fēng)電機(jī)組中技術(shù)含量最高的部件之一，其性能直接決定了風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率、可靠性和使用壽命，在風(fēng)電機(jī)組成本中占比約10%。據(jù)了解，當(dāng)前主流的風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)路線主要有三種：高速傳動(dòng)、中速傳動(dòng)和直驅(qū)傳動(dòng)系統(tǒng)。其中，高速傳動(dòng)系統(tǒng)和中速傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)需有齒輪箱。這兩種技術(shù)路線滲透率的提升帶動(dòng)齒輪箱需求增長(zhǎng)。同時(shí)，風(fēng)電齒輪箱的設(shè)計(jì)和制造涉及多學(xué)科知識(shí)，包括機(jī)械工程、材料科學(xué)、流體力學(xué)和熱力學(xué)等。這使得風(fēng)電齒輪箱成為風(fēng)電機(jī)組中技術(shù)門(mén)檻最高的部件之一，廠商的研發(fā)實(shí)力和技術(shù)生產(chǎn)水平至關(guān)重要。
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根據(jù)觀研報(bào)告網(wǎng)發(fā)布的《中國(guó)風(fēng)電齒輪箱行業(yè)現(xiàn)狀深度研究與發(fā)展前景預(yù)測(cè)報(bào)告（2025-2032年）》顯示，風(fēng)電齒輪箱的主要功能是將風(fēng)輪在風(fēng)力作用下所產(chǎn)生的動(dòng)力傳遞給發(fā)電機(jī)并匹配發(fā)電機(jī)需要的轉(zhuǎn)速，通常由多個(gè)齒輪組成。目前風(fēng)電齒輪箱的技術(shù)難度和產(chǎn)品特性主要體現(xiàn)在以下方面：
目前風(fēng)電齒輪箱的技術(shù)難度和產(chǎn)品特性
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技術(shù)難度/產(chǎn)品特性 |
相關(guān)情況 |
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復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu) |
多級(jí)傳動(dòng) |
風(fēng)電齒輪箱通常采用多級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)，包括行星齒輪、平行軸齒輪等多種齒輪類型。這些齒輪的組合和排列需要精確的設(shè)計(jì)和制造，以確保高效、平穩(wěn)的傳動(dòng)。 |
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高精度制造 |
齒輪箱中的每個(gè)齒輪都需要高精度制造，以確保其在高負(fù)載和高速運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的性能。這涉及精密加工及檢測(cè)、熱處理和裝配測(cè)試等先進(jìn)的制造及測(cè)量技術(shù)。 |
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高可靠性要求 |
多工況適應(yīng)性 |
由于風(fēng)電機(jī)組通常安裝在高山、荒野、戈壁、灘涂及深遠(yuǎn)海等偏遠(yuǎn)地區(qū)，需要適應(yīng)包括高海拔、高低溫、海上潮濕腐蝕和中低風(fēng)速等各種復(fù)雜環(huán)境，適應(yīng)復(fù)雜的風(fēng)載荷、湍流及強(qiáng)陣風(fēng)等應(yīng)用場(chǎng)景，載荷及轉(zhuǎn)速多變，且齒輪箱壽命通常要求達(dá)到 20-25 年，這對(duì)齒輪箱的強(qiáng)度及疲勞壽命提出了極高的要求。 |
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材料要求 |
齒輪箱的材料需要具備高強(qiáng)度、高韌性、耐磨性和耐腐蝕等性能，以適應(yīng)復(fù)雜自然環(huán)境和高負(fù)荷應(yīng)用場(chǎng)景。 |
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長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行 |
隨著風(fēng)電塔筒高度的不斷增加，風(fēng)電齒輪箱的安裝維護(hù)越發(fā)困難，更換起吊成本高，這對(duì)齒輪箱的可靠性提出了更高的要求。齒輪箱廠家需要通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)和材料選擇，減少維護(hù)頻率和維護(hù)成本，提高風(fēng)電機(jī)組的整體經(jīng)濟(jì)性。 |
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高效能轉(zhuǎn)化 |
高傳動(dòng)效率 |
隨著風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量的增加，齒輪箱需要傳遞的功率也在不斷增大，這對(duì)齒輪箱的功率傳遞能力提出了更高的要求。風(fēng)電齒輪箱的設(shè)計(jì)需要最大化傳動(dòng)效率，減少能量損失。這不僅需要優(yōu)化齒輪設(shè)計(jì)，還對(duì)齒輪箱工藝制造、潤(rùn)滑密封及材料選擇提出了更高的要求。 |
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高功率密度要求 |
齒輪箱作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)鏈的關(guān)鍵部件之一，價(jià)值較高，尺寸及重量較大，齒輪箱的尺寸大小會(huì)顯著影響位于高空中運(yùn)行機(jī)組的大小和重量，并影響機(jī)組的成本及運(yùn)輸?shù)跹b成本，因此更高功率密度的風(fēng)電齒輪箱是風(fēng)電機(jī)組發(fā)展的必然趨勢(shì)。 |
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低噪音與低振動(dòng) |
降噪技術(shù) |
風(fēng)電齒輪箱在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生噪音和振動(dòng)，這不僅影響風(fēng)電機(jī)組的性能，還可能對(duì)周邊環(huán)境造成影響。通過(guò)采用先進(jìn)的降噪技術(shù)和優(yōu)化齒輪設(shè)計(jì)，可以有效降低噪音和振動(dòng)，提高風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性、環(huán)境適應(yīng)性。 |
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振動(dòng)控制 |
通過(guò)優(yōu)化齒輪箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇，減少振動(dòng)的產(chǎn)生和傳播，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。 |
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高成本和技術(shù) |
門(mén)檻高成本 |
風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的成本是影響風(fēng)電項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性的重要因素之一。由于風(fēng)電齒輪箱具有復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)和高精度制造要求，采用高性能、高標(biāo)準(zhǔn)的金屬材料，其制造成本較高，風(fēng)電齒輪箱成為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中價(jià)值占比較大的關(guān)鍵部件。因此，在滿足技術(shù)指標(biāo)要求的同時(shí)，風(fēng)電齒輪箱的成本也需要得到有效控制。 |
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技術(shù)門(mén)檻 |
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二、受益于下游風(fēng)電行業(yè)飛速發(fā)展，風(fēng)電齒輪箱市場(chǎng)容量逐年擴(kuò)張
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外風(fēng)電齒輪箱市場(chǎng)容量逐年擴(kuò)張，規(guī)模不斷增長(zhǎng)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2023 年全球風(fēng)電用齒輪箱市場(chǎng)規(guī)模大約56.88 億美元，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模大約31.36 億美元。預(yù)計(jì)到2030年，全球風(fēng)電用齒輪箱市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 88.26 億美元，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)將達(dá)到 42.63 億美元。
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根據(jù)分析，近年風(fēng)電齒輪箱市場(chǎng)容量逐年擴(kuò)張主要得益于下游風(fēng)電行業(yè)的飛速發(fā)展。這主要是因?yàn)轱L(fēng)電齒輪箱的應(yīng)用集中于風(fēng)電領(lǐng)域，因此風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，特別是裝機(jī)量水平對(duì)風(fēng)電齒輪箱產(chǎn)業(yè)發(fā)展有重要影響。
風(fēng)力發(fā)電是可再生能源領(lǐng)域中最成熟、最具規(guī)模開(kāi)發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式之一，且可利用的風(fēng)能在全球范圍內(nèi)分布廣泛、儲(chǔ)量巨大。
當(dāng)下，碳中和、碳達(dá)峰目前已在全球范圍內(nèi)達(dá)成共識(shí)，加快構(gòu)建以可再生能源為主的清潔低碳安全高效能源體系則是實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的重要舉措。而風(fēng)能作為重要清潔能源之一正加速發(fā)展。
全球方面：2023 年度全球風(fēng)電新增裝機(jī)容量為 116.6GW，同比增長(zhǎng) 50%；在2013-2023 年期間，年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)12.47%；累計(jì)裝機(jī)容量為 1,021GW，同比增長(zhǎng) 13%；在2013-2023 年期間，年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá) 12.34%。
國(guó)內(nèi)方面：雖然在2022 年，受原材料漲價(jià)、公共衛(wèi)生事件、行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇等多重因素的影響，導(dǎo)致風(fēng)電產(chǎn)品零部件的齊套率不足，行業(yè)開(kāi)工安裝不及預(yù)期，年度新增裝機(jī)量滑落至 49.83GW，但仍然較 2019 年新增裝機(jī)量 26.79GW 上浮 86.00%，體現(xiàn)了風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈強(qiáng)勁的發(fā)展韌性。2023 年開(kāi)始受益于風(fēng)力發(fā)電經(jīng)濟(jì)性凸顯等因素影響，國(guó)內(nèi)風(fēng)電招標(biāo)回暖，裝機(jī)容量重新回歸上漲態(tài)勢(shì)。截至 2024 年底，我國(guó)風(fēng)機(jī)累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到 561.3GW，較2023 年同比上升 18.26%。在2014-2024 年期間，我國(guó)風(fēng)電新增裝機(jī)容量年均復(fù)合增長(zhǎng)率超 14%。
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長(zhǎng)期來(lái)看，基于對(duì)可再生能源的重視和能源轉(zhuǎn)型的需求、國(guó)家政策對(duì)可再生能源發(fā)展的大力扶持及技術(shù)進(jìn)步驅(qū)動(dòng)下的持續(xù)降本提效，未來(lái)我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)量仍將保持持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)。根據(jù)2024 年5月國(guó)務(wù)院頒布的《2024-2025 年節(jié)能降碳行動(dòng)方案》提出到2025 年非化石能源消費(fèi)占比要達(dá)到20%左右來(lái)看，預(yù)計(jì)2024-2025 年我國(guó)風(fēng)電行業(yè)有望進(jìn)入加速建設(shè)期。
綜上，考慮到風(fēng)電行業(yè)未來(lái)裝機(jī)量增長(zhǎng)趨勢(shì)明確，風(fēng)電齒輪箱將受益于此，從新增裝機(jī)量口徑來(lái)看，市場(chǎng)需求將伴隨著風(fēng)電行業(yè)穩(wěn)步增長(zhǎng)。
三、風(fēng)電機(jī)組大型化趨勢(shì)下，產(chǎn)品性能要求不斷提升
近年風(fēng)電市場(chǎng)的不斷發(fā)展，風(fēng)電機(jī)組大型化趨勢(shì)明顯。大功率風(fēng)機(jī)可以有效降低成本。在同樣的裝機(jī)容量下，單機(jī)功率提升可大幅降低吊裝成本與后期的運(yùn)維成本，對(duì)降低風(fēng)電平準(zhǔn)化成本意義重大。目前激烈的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)促使風(fēng)電整機(jī)廠商將大兆瓦風(fēng)機(jī)作為差異化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年中風(fēng)機(jī)單機(jī)容量仍將朝著大型化的方向發(fā)展，風(fēng)電大型化趨勢(shì)已經(jīng)形成。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2014-2024年我國(guó)歷年新增陸上和海上風(fēng)電吊裝機(jī)組的平均單機(jī)容量分別從 1.8MW 和 3.9MW 提升至5.9MW 和 10MW，新增風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)大型化進(jìn)展的成效顯著，海陸平均單機(jī)容量均持續(xù)提升。
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隨著風(fēng)電機(jī)組大型化趨勢(shì)下，大兆瓦機(jī)組需適配更大規(guī)格的核心零部件，風(fēng)電齒輪箱的承載能力需不斷提升，使得產(chǎn)品性能要求也在不斷提升。大功率風(fēng)電齒輪箱的技術(shù)水平相對(duì)更高，對(duì)于風(fēng)電齒輪箱企業(yè)的研發(fā)創(chuàng)新能力要求也相對(duì)更高，隨著大型機(jī)組的迭代創(chuàng)新，配套風(fēng)電齒輪箱的研發(fā)和批量化生產(chǎn)難度將進(jìn)一步提升。
四、受多重因素影響，風(fēng)電齒輪箱正面臨降本壓力
值得注意的是，在上游風(fēng)電行業(yè)降本壓力和大型化趨勢(shì)下，目前風(fēng)電齒輪箱正面臨降本壓力。自陸海風(fēng)電接連走入平價(jià)時(shí)代，降本壓力推動(dòng)風(fēng)電整機(jī)價(jià)格快速下降，伴隨著風(fēng)電機(jī)組大型化發(fā)展，風(fēng)電設(shè)備價(jià)格持續(xù)下探。與此同時(shí)，隨著市場(chǎng)參與者越來(lái)越多，競(jìng)爭(zhēng)也愈加激烈，為爭(zhēng)奪市場(chǎng)份額，“價(jià)格戰(zhàn)”也愈演愈烈。
據(jù)行業(yè)測(cè)算認(rèn)為，以6.25兆瓦機(jī)型為例，在不考慮研發(fā)成本、營(yíng)銷和銷售成本、管理費(fèi)用、間接費(fèi)用、環(huán)境與社會(huì)責(zé)任成本的情況下，機(jī)組成本已接近1400元/千瓦。而從近兩年風(fēng)電機(jī)組招標(biāo)價(jià)格來(lái)看，中標(biāo)價(jià)格大多維持在成本價(jià)附近，而部分項(xiàng)目甚至出現(xiàn)低于1000元/千瓦的超低報(bào)價(jià)。
截止到2024年，我國(guó)風(fēng)電陸上機(jī)組（不含塔筒）加權(quán)平均價(jià)格降至1400元/千瓦左右，海上機(jī)組（不含塔筒）加權(quán)平均價(jià)格降至3000元/千瓦以下?。這種價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)使得風(fēng)電設(shè)備制造商面臨巨大的降本壓力，部分銷售訂單項(xiàng)目成本下降幅度不及銷售價(jià)格下降幅度，導(dǎo)致企業(yè)仍存在虧損?。
例如電氣風(fēng)電發(fā)布的2024年年度報(bào)告顯示，2024年實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入104.38億元，同比增長(zhǎng)3.2%；歸屬于上市公司股東的凈利潤(rùn)虧損7.85億元，上年同期虧損12.71億元。
新天綠能發(fā)布2024年年度報(bào)告顯示，公司2024年年度營(yíng)業(yè)收入213.72億元，同比增長(zhǎng)5.38%；歸屬于上市公司股東的凈利潤(rùn)16.72億元，同比下降24.24%；歸屬于上市公司股東的扣除非經(jīng)常性損益的凈利潤(rùn)16.37億元，同比下降24.52%。
節(jié)能風(fēng)電發(fā)布2024年年報(bào)。報(bào)告顯示，公司2024年?duì)I業(yè)收入為50.27億元，同比下降1.74%；歸母凈利潤(rùn)為13.30億元，同比下降11.98%；扣非歸母凈利潤(rùn)為13.05億元，同比下降11.86%；基本每股收益0.21元。
隨著風(fēng)電整機(jī)制造企業(yè)持續(xù)降低單位功率成本，上游風(fēng)電齒輪箱廠家的利潤(rùn)空間也將在一定程度上被壓縮。以最新上市的德力佳為例：2021-2023年及2024年上半年，德力佳營(yíng)收分別為17.62億元、31.08億元、44.42億元、13.72億元，歸母凈利潤(rùn)分別為3.27億元、5.40億元、6.34億元、2.35億元。
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目前部分企業(yè)已開(kāi)始自主研發(fā)和生產(chǎn)齒輪箱。例如，遠(yuǎn)景能源已實(shí)現(xiàn)風(fēng)電主齒輪箱批量自產(chǎn)，未來(lái)可能會(huì)減少對(duì)公司的采購(gòu)量。
五、市場(chǎng)頭部企業(yè)優(yōu)勢(shì)明顯，南高齒處于領(lǐng)先地位
由于風(fēng)電齒輪箱行業(yè)技術(shù)壁壘較高，伴隨著風(fēng)電整機(jī)大型化發(fā)展趨勢(shì)及海上風(fēng)電的迅速發(fā)展，配套的風(fēng)電齒輪箱研發(fā)及批量生產(chǎn)的難度進(jìn)一步提升，使得頭部企業(yè)具備技術(shù)與資金的先發(fā)優(yōu)勢(shì)。
目前全球風(fēng)電齒輪箱市場(chǎng)整體呈現(xiàn)三寡頭競(jìng)爭(zhēng)格局。其中南高齒處于領(lǐng)先地位，其產(chǎn)能占比全球23.72%，在國(guó)內(nèi)的風(fēng)電齒輪箱市場(chǎng)份額可以達(dá)到60%，其產(chǎn)品能夠涵蓋1.5MW-18MW全系列風(fēng)電齒輪箱產(chǎn)品，多款20MW-25MW海上風(fēng)電齒輪箱正在研制中，預(yù)計(jì)2024年進(jìn)行交付，持續(xù)引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。（WW）
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