一、風電齒輪箱是風電機組中技術(shù)含量最高的部件之一，廠商研發(fā)實力和技術(shù)生產(chǎn)水平至關(guān)重要
風電齒輪箱也稱為增速齒輪箱、風電主齒輪箱，是風電機組中技術(shù)含量最高的部件之一，其性能直接決定了風機的運行效率、可靠性和使用壽命，在風電機組成本中占比約10%。據(jù)了解，當前主流的風電機組傳動系統(tǒng)技術(shù)路線主要有三種：高速傳動、中速傳動和直驅(qū)傳動系統(tǒng)。其中，高速傳動系統(tǒng)和中速傳動系統(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齒輪箱需求增長。同時，風電齒輪箱的設計和制造涉及多學科知識，包括機械工程、材料科學、流體力學和熱力學等。這使得風電齒輪箱成為風電機組中技術(shù)門檻最高的部件之一，廠商的研發(fā)實力和技術(shù)生產(chǎn)水平至關(guān)重要。
數(shù)據(jù)來源：公開數(shù)據(jù)，觀研天下整理
數(shù)據(jù)來源：QY Research，德力佳招股說明書，觀研天下整理
根據(jù)觀研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國風電齒輪箱行業(yè)現(xiàn)狀深度研究與發(fā)展前景預測報告（2025-2032年）》顯示，風電齒輪箱的主要功能是將風輪在風力作用下所產(chǎn)生的動力傳遞給發(fā)電機并匹配發(fā)電機需要的轉(zhuǎn)速，通常由多個齒輪組成。目前風電齒輪箱的技術(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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復雜的機械結(jié)構(gòu) |
多級傳動 |
風電齒輪箱通常采用多級傳動系統(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計和制造，以確保高效、平穩(wěn)的傳動。 |
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高精度制造 |
齒輪箱中的每個齒輪都需要高精度制造，以確保其在高負載和高速運轉(zhuǎn)條件下的性能。這涉及精密加工及檢測、熱處理和裝配測試等先進的制造及測量技術(shù)。 |
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高可靠性要求 |
多工況適應性 |
由于風電機組通常安裝在高山、荒野、戈壁、灘涂及深遠海等偏遠地區(qū)，需要適應包括高海拔、高低溫、海上潮濕腐蝕和中低風速等各種復雜環(huán)境，適應復雜的風載荷、湍流及強陣風等應用場景，載荷及轉(zhuǎn)速多變，且齒輪箱壽命通常要求達到 20-25 年，這對齒輪箱的強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度、高韌性、耐磨性和耐腐蝕等性能，以適應復雜自然環(huán)境和高負荷應用場景。 |
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長時間連續(xù)運行 |
隨著風電塔筒高度的不斷增加，風電齒輪箱的安裝維護越發(fā)困難，更換起吊成本高，這對齒輪箱的可靠性提出了更高的要求。齒輪箱廠家需要通過優(yōu)化設計和材料選擇，減少維護頻率和維護成本，提高風電機組的整體經(jīng)濟性。 |
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高效能轉(zhuǎn)化 |
高傳動效率 |
隨著風電機組單機容量的增加，齒輪箱需要傳遞的功率也在不斷增大，這對齒輪箱的功率傳遞能力提出了更高的要求。風電齒輪箱的設計需要最大化傳動效率，減少能量損失。這不僅需要優(yōu)化齒輪設計，還對齒輪箱工藝制造、潤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 |
齒輪箱作為風力發(fā)電機組傳動鏈的關(guān)鍵部件之一，價值較高，尺寸及重量較大，齒輪箱的尺寸大小會顯著影響位于高空中運行機組的大小和重量，并影響機組的成本及運輸?shù)跹b成本，因此更高功率密度的風電齒輪箱是風電機組發(fā)展的必然趨勢。 |
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低噪音與低振動 |
降噪技術(shù) |
風電齒輪箱在運行過程中會產(chǎn)生噪音和振動，這不僅影響風電機組的性能，還可能對周邊環(huán)境造成影響。通過采用先進的降噪技術(shù)和優(yōu)化齒輪設計，可以有效降低噪音和振動，提高風電機組的運行穩(wěn)定性、環(huán)境適應性。 |
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振動控制 |
通過優(yōu)化齒輪箱的結(jié)構(gòu)設計和材料選擇，減少振動的產(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) |
門檻高成本 |
風力發(fā)電機組的成本是影響風電項目經(jīng)濟性的重要因素之一。由于風電齒輪箱具有復雜的機械結(jié)構(gòu)和高精度制造要求，采用高性能、高標準的金屬材料，其制造成本較高，風電齒輪箱成為風力發(fā)電機組中價值占比較大的關(guān)鍵部件。因此，在滿足技術(shù)指標要求的同時，風電齒輪箱的成本也需要得到有效控制。 |
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技術(shù)門檻 |
風電齒輪箱的設計和制造涉及多學科知識，包括機械工程、材料科學、流體力學和熱力學等。這使得風電齒輪箱成為風電機組中技術(shù)門檻最高的部件之一。 |
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二、受益于下游風電行業(yè)飛速發(fā)展，風電齒輪箱市場容量逐年擴張
近年來，國內(nèi)外風電齒輪箱市場容量逐年擴張，規(guī)模不斷增長。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2023 年全球風電用齒輪箱市場規(guī)模大約56.88 億美元，國內(nèi)市場規(guī)模大約31.36 億美元。預計到2030年，全球風電用齒輪箱市場規(guī)模將達到 88.26 億美元，國內(nèi)市場將達到 42.63 億美元。
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根據(jù)分析，近年風電齒輪箱市場容量逐年擴張主要得益于下游風電行業(yè)的飛速發(fā)展。這主要是因為風電齒輪箱的應用集中于風電領域，因此風電行業(yè)的發(fā)展狀況，特別是裝機量水平對風電齒輪箱產(chǎn)業(yè)發(fā)展有重要影響。
風力發(fā)電是可再生能源領域中最成熟、最具規(guī)模開發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式之一，且可利用的風能在全球范圍內(nèi)分布廣泛、儲量巨大。
當下，碳中和、碳達峰目前已在全球范圍內(nèi)達成共識，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現(xiàn)雙碳目標的重要舉措。而風能作為重要清潔能源之一正加速發(fā)展。
全球方面：2023 年度全球風電新增裝機容量為 116.6GW，同比增長 50%；在2013-2023 年期間，年均復合增長率達12.47%；累計裝機容量為 1,021GW，同比增長 13%；在2013-2023 年期間，年均復合增長率達 12.34%。
國內(nèi)方面：雖然在2022 年，受原材料漲價、公共衛(wèi)生事件、行業(yè)競爭加劇等多重因素的影響，導致風電產(chǎn)品零部件的齊套率不足，行業(yè)開工安裝不及預期，年度新增裝機量滑落至 49.83GW，但仍然較 2019 年新增裝機量 26.79GW 上浮 86.00%，體現(xiàn)了風電產(chǎn)業(yè)鏈強勁的發(fā)展韌性。2023 年開始受益于風力發(fā)電經(jīng)濟性凸顯等因素影響，國內(nèi)風電招標回暖，裝機容量重新回歸上漲態(tài)勢。截至 2024 年底，我國風機累計裝機容量達到 561.3GW，較2023 年同比上升 18.26%。在2014-2024 年期間，我國風電新增裝機容量年均復合增長率超 14%。
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長期來看，基于對可再生能源的重視和能源轉(zhuǎn)型的需求、國家政策對可再生能源發(fā)展的大力扶持及技術(shù)進步驅(qū)動下的持續(xù)降本提效，未來我國風電裝機量仍將保持持續(xù)增長趨勢。根據(jù)2024 年5月國務院頒布的《2024-2025 年節(jié)能降碳行動方案》提出到2025 年非化石能源消費占比要達到20%左右來看，預計2024-2025 年我國風電行業(yè)有望進入加速建設期。
綜上，考慮到風電行業(yè)未來裝機量增長趨勢明確，風電齒輪箱將受益于此，從新增裝機量口徑來看，市場需求將伴隨著風電行業(yè)穩(wěn)步增長。
三、風電機組大型化趨勢下，產(chǎn)品性能要求不斷提升
近年風電市場的不斷發(fā)展，風電機組大型化趨勢明顯。大功率風機可以有效降低成本。在同樣的裝機容量下，單機功率提升可大幅降低吊裝成本與后期的運維成本，對降低風電平準化成本意義重大。目前激烈的行業(yè)競爭促使風電整機廠商將大兆瓦風機作為差異化競爭優(yōu)勢，預計未來幾年中風機單機容量仍將朝著大型化的方向發(fā)展，風電大型化趨勢已經(jīng)形成。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2014-2024年我國歷年新增陸上和海上風電吊裝機組的平均單機容量分別從 1.8MW 和 3.9MW 提升至5.9MW 和 10MW，新增風電機組結(jié)構(gòu)大型化進展的成效顯著，海陸平均單機容量均持續(xù)提升。
數(shù)據(jù)來源：CWEA，觀研天下整理
隨著風電機組大型化趨勢下，大兆瓦機組需適配更大規(guī)格的核心零部件，風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。大功率風電齒輪箱的技術(shù)水平相對更高，對于風電齒輪箱企業(yè)的研發(fā)創(chuàng)新能力要求也相對更高，隨著大型機組的迭代創(chuàng)新，配套風電齒輪箱的研發(fā)和批量化生產(chǎn)難度將進一步提升。
四、受多重因素影響，風電齒輪箱正面臨降本壓力
值得注意的是，在上游風電行業(yè)降本壓力和大型化趨勢下，目前風電齒輪箱正面臨降本壓力。自陸海風電接連走入平價時代，降本壓力推動風電整機價格快速下降，伴隨著風電機組大型化發(fā)展，風電設備價格持續(xù)下探。與此同時，隨著市場參與者越來越多，競爭也愈加激烈，為爭奪市場份額，“價格戰(zhàn)”也愈演愈烈。
據(jù)行業(yè)測算認為，以6.25兆瓦機型為例，在不考慮研發(fā)成本、營銷和銷售成本、管理費用、間接費用、環(huán)境與社會責任成本的情況下，機組成本已接近1400元/千瓦。而從近兩年風電機組招標價格來看，中標價格大多維持在成本價附近，而部分項目甚至出現(xiàn)低于1000元/千瓦的超低報價。
截止到2024年，我國風電陸上機組（不含塔筒）加權(quán)平均價格降至1400元/千瓦左右，海上機組（不含塔筒）加權(quán)平均價格降至3000元/千瓦以下?。這種價格競爭使得風電設備制造商面臨巨大的降本壓力，部分銷售訂單項目成本下降幅度不及銷售價格下降幅度，導致企業(yè)仍存在虧損?。
例如電氣風電發(fā)布的2024年年度報告顯示，2024年實現(xiàn)營業(yè)收入104.38億元，同比增長3.2%；歸屬于上市公司股東的凈利潤虧損7.85億元，上年同期虧損12.71億元。
新天綠能發(fā)布2024年年度報告顯示，公司2024年年度營業(yè)收入213.72億元，同比增長5.38%；歸屬于上市公司股東的凈利潤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16.37億元，同比下降24.52%。
節(jié)能風電發(fā)布2024年年報。報告顯示，公司2024年營業(yè)收入為50.27億元，同比下降1.74%；歸母凈利潤為13.30億元，同比下降11.98%；扣非歸母凈利潤為13.05億元，同比下降11.86%；基本每股收益0.21元。
隨著風電整機制造企業(yè)持續(xù)降低單位功率成本，上游風電齒輪箱廠家的利潤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，歸母凈利潤分別為3.27億元、5.40億元、6.34億元、2.35億元。
數(shù)據(jù)來源：公司財報，觀研天下整理
目前部分企業(yè)已開始自主研發(fā)和生產(chǎn)齒輪箱。例如，遠景能源已實現(xiàn)風電主齒輪箱批量自產(chǎn)，未來可能會減少對公司的采購量。
五、市場頭部企業(yè)優(yōu)勢明顯，南高齒處于領先地位
由于風電齒輪箱行業(yè)技術(shù)壁壘較高，伴隨著風電整機大型化發(fā)展趨勢及海上風電的迅速發(fā)展，配套的風電齒輪箱研發(fā)及批量生產(chǎn)的難度進一步提升，使得頭部企業(yè)具備技術(shù)與資金的先發(fā)優(yōu)勢。
目前全球風電齒輪箱市場整體呈現(xiàn)三寡頭競爭格局。其中南高齒處于領先地位，其產(chǎn)能占比全球23.72%，在國內(nèi)的風電齒輪箱市場份額可以達到60%，其產(chǎn)品能夠涵蓋1.5MW-18MW全系列風電齒輪箱產(chǎn)品，多款20MW-25MW海上風電齒輪箱正在研制中，預計2024年進行交付，持續(xù)引領行業(yè)發(fā)展。（WW）
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