1、风电主齿轮箱行业的技术水平及特点
风电主齿轮箱是风电机组中技术含量最高的部件之一，其主要功能是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并匹配发电机需要的转速，其技术难度和产品特性主要体现在以下方面：
（1）复杂的机械结构
多级传动：风电主齿轮箱通常采用多级传动系统，包括行星齿轮、平行轴齿轮等多种齿轮类型。这些齿轮的组合和排列需要精确的设计和制造，以确保高效、平稳的传动。
高精度制造：齿轮箱中的每个齿轮都需要高精度制造，以确保其在高负载和高速运转条件下的性能。这涉及精密加工及检测、热处理和装配测试等先进的制造及测量技术。
（2）高可靠性要求
多工况适应性：由于风电机组通常安装在高山、荒野、戈壁、滩涂及深远海等偏远地区，需要适应包括高海拔、高低温、海上潮湿腐蚀和中低风速等各种复杂环境，适应复杂的风载荷、湍流及强阵风等应用场景，载荷及转速多变，且齿轮箱寿命通常要求达到 20-25 年，这对齿轮箱的强度及疲劳寿命提出了极高的要求。
材料要求：齿轮箱的材料需要具备高强度、高韧性、耐磨性和耐腐蚀等性能，以适应复杂自然环境和高负荷应用场景。长时间连续运行：随着风电塔筒高度的不断增加，风电主齿轮箱的安装、维护越发困难，更换起吊成本高，这对齿轮箱的可靠性提出了更高的要求。齿轮箱厂家需要通过优化设计和材料选择，减少维护频率和维护成本，提高风电机组的整体经济性。
（3）高效能转化
高传动效率：随着风电机组单机容量的增加，齿轮箱需要传递的功率也在不断增大，这对齿轮箱的功率传递能力提出了更高的要求。风电主齿轮箱的设计需要最大化传动效率，减少能量损失。这不仅需要优化齿轮设计，还对齿轮箱工艺制造、润滑密封及材料选择提出了更高的要求。
高功率密度要求：齿轮箱作为风力发电机组传动链的关键部件之一，价值较高，尺寸及重量较大，齿轮箱的尺寸大小会显著影响位于高空中运行机组的大小和重量，并影响机组的成本及运输吊装成本，因此更高功率密度的风电主齿轮箱是风电机组发展的必然趋势。
（4）低噪音与低振动
降噪技术：风电主齿轮箱在运行过程中会产生噪音和振动，这不仅影响风电机组的性能，还可能对周边环境造成影响。通过采用先进的降噪技术和优化齿轮设计，可以有效降低噪音和振动，提高风电机组的运行稳定性、环境适应性。
振动控制：通过优化齿轮箱的结构设计和材料选择，减少振动的产生和传播，提高系统的稳定性和可靠性。
（5）高成本和技术门槛
高成本：风力发电机组的成本是影响风电项目经济性的重要因素之一。由于风电主齿轮箱具有复杂的机械结构和高精度制造要求，采用高性能、高标准的金属材料，其制造成本较高，风电主齿轮箱成为风力发电机组中价值占比较大的关键部件。因此，在满足技术指标要求的同时，风电主齿轮箱的成本也需要得到有效控制。
技术门槛：风电主齿轮箱的设计和制造涉及多学科知识，包括机械工程、材料科学、流体力学和热力学等。这使得风电主齿轮箱成为风电机组中技术门槛最高的部件之一。
2、风电主齿轮箱行业发展态势
（1）行业发展概况
当前主流的风电机组传动系统技术路线主要有三种：高速传动、中速传动和直驱传动系统。其中，高速传动系统和中速传动系统结构需有齿轮箱。高速传动机组采用齿轮箱将风轮转速升高，发电机定子直接与电网相连，绕线转子通过变频器与电网相连的结构，具有尺寸较小、重量较轻、造价较低的特点。
中速传动机组采用一级或两级增速齿轮箱，多极同步发电机全容量变流的结构，具有结构简单、运行与维护成本低的特点。
受益于下游风电行业的飞速发展，风电主齿轮箱市场容量逐年扩张。根据QY Research 统计数据，2023 年全球风电用主齿轮箱市场规模大约为 56.88 亿美元，预计 2030 年将达到 88.26 亿美元，2024 年-2030 年期间年复合增长率高达5.40%。
近年来随着国家节能减排、“双控”“双碳”政策目标的推进落实，我国风电行业迎来高速发展，风电主齿轮箱作为风电整机制造的核心部件，其市场规模也随之迅猛扩张。根据 QY Research 统计数据，2023 年中国风电用主齿轮箱市场规模大约为 31.36 亿美元，预计 2030 年将达到 42.63 亿美元，2024 年2030 年期间年复合增长率高达 3.33%。
（2）下游行业概况
1）全球风电行业发展概况
根据 GWEC《Global Wind Report 2024》的统计，2023 年度全球风电新增装机容量为 116.6GW，较 2022 年增长 50%，2013-2023 年的年均复合增长率达12.47%；截至 2023 年底全球风电累计装机容量为 1,021GW，同比增长 13%，2013-2023 年的年均复合增长率达 12.34%。近年来，陆上风电仍是全球风电开发的最主要来源。2023 年度，全球风电新增装机容量中陆上风电约占 90.74%，全球风电累计装机容量中陆上风电约占 92.65%。
从地域分布来看，2023 年全球新增风电装机容量主要分布在亚太地区、欧洲和北美洲，中国大陆和美国贡献了主要增量，占比分别达到 65%和 5%，合计约 70%，其中中国大陆风电新增装机量为美国的 13 倍，发展迅猛。
在陆上风电领域，截至 2023 年，中国大陆、美国、德国、印度与西班牙占据累计风电装机容量的前五位，累计装机占比分别为 43%、16%、7%、5%和3%，合计 74%。2023 年全球陆上新增风电装机量的前五名分别为中国大陆、美国、巴西、德国与印度，其中中国大陆新增陆上风电装机量在全球的占比约为66%。
在海上风电领域，截至 2023 年，中国大陆、英国、德国、荷兰与丹麦占据累计风电装机容量的前五位，累计装机占比分别为 50%、20%、11%、6%和 4%，合计 91%。2023 年全球海上新增风电装机量的前五名分别为中国大陆、荷兰、英国、中国台湾与法国，其中中国大陆新增海上风电装机量在全球的占比约为58%。
2）中国风电行业发展概况
①我国风电装机量未来将保持持续增长
根据 CWEA 发布的报告显示，2013-2023 年我国风电新增装机容量年均复合增长率超 17%，截至 2023 年底，我国风机累计装机容量达到 474.6GW，较2022 年同比上升 19.98%，占同期全球风电累计装机量的 46.48%。
2019 年 5 月国家发改委颁布的《国家发展改革委关于完善风电上网电价政策的通知》开启了 2020 年和 2021 的抢装潮，2020 年的陆上抢装潮我国风电新增装机容量激增至 54.43GW，2021 年虽陆上风电补贴完全取消，但作为海上风电补贴的最后一年，新增装机容量仍保持在 55.92GW。
2022 年受原材料涨价、公共卫生事件、行业竞争加剧等多重因素的影响，导致风电产品零部件的齐套率不足，行业开工安装不及预期，年度新增装机量滑落至 49.83GW，但仍然较 2019 年新增装机量 26.79GW 上浮 86.00%，体现了风电产业链强劲的发展韧性。
2023 年受益于风力发电经济性凸显等因素影响，国内风电招标回暖，装机容量重新回归上涨态势。
2024 年 5 月，国务院颁布的《2024-2025 年节能降碳行动方案》提出2025 年非化石能源消费占比要达到 20%左右，2024-2025 年风电行业有望进入加速建设期。
长久来看，基于对可再生能源的重视和能源转型的需求、国家政策对可再生能源发展的大力扶持及技术进步驱动下的持续降本提效，未来我国风电装机量仍将保持持续增长趋势。
②短期来看陆上风电仍占据主流，海上风电有望进入加速建设期
由于海上风电建设难度及建设成本较高、维护困难的局限性，短期来看，陆上风电仍为发展的主流。2023 年 6 月《风电场改造升级和退役管理办法》正式稿印发，鼓励并网运行超过 15 年或单台机组容量小于 1.5 兆瓦的风电场开展改造升级。
据思瀚研究院测算，我国 2023 年累计退役机组将达 980 台，装机容量为 0.546GW；到 2025 年将达到 1,800 多台，装机容量为 1.25GW；到 2030 年将超过 3.4 万台，累计改造装机容量约 45GW；2022 年 5 月，国家发改委和能源局提出推动风电项目由核准制调整为备案制。2023 年 6 月 6MW 以下分散式风电建设工程不再进行质量监督，2023 年 10 月豁免分散式风电电力业务许可证，分散式风电核心特点不断解决，市场有望快速萌芽。
截止 2022 年底，我国分布式风电的累计装机约 13.4GW（2022 年新增 3.5GW），分散式发展空间充足。老旧机组改造稳步推进、分散式风电核准改备案制将为陆上风电带来新的增长量。海上发电具备小时数高、资源丰富、配储需求较少的优势，长远来看，是风电重点发展方向。
我国海上风电规划明确，空间广阔，《“十四五”可再生能源发展规划》提出，我国将优化近海海上风电布局，开展深远海海上规划，推动近海规模化开发和深海示范化开发。根据 GWEC《Global Wind Report 2024》统计数据，2019-2023 年，全球海上风电的年复合增长率达到了 14.8%，呈总体快速增长趋势，海上风电已成为业界全新的“蓝海战场”。
未来，随着海上风电技术的不断改进和创新，海上风电的发电效率将进一步提高，同时，海上风电项目规模的增大将促使规模效应逐渐增加，生产、安装和维护成本可以得到分摊，进一步降低度电成本。
③风电大型化趋势已经形成
据伍德麦肯兹统计，伴随 2023 年度陆上和海上风电机组平均单机容量提升至 6MW、10MW，机组中标价格持续下探，整机商之间激烈的市场竞争带动风机价格下降至历史新低，2023 年第四季度陆上和海上风电机组平均价格分别同比下降 13%、9%。
随着基于平价降本的压力和激烈的市场竞争，风机大型化趋势明显提速。根据 CWEA 统计，我国历年新增陆上和海上风电吊装机组的平均单机容量分别从 2012 年的 1.6MW 和 2.8MW 提升至 2023 年的 5.4MW 和9.6MW。
从机型容量看，截至 2023 年底，3.0MW 以下（不含 3.0MW）风电机组累计装机容量占比由 2022 年的 67.3%下降到 56.1%；5.0MW 及以上风电机组累计装机容量占比达到 22.5%。2023 年，我国风电机组单机新增装机中 5.0MW及以上的风机组占比达 82.1%，新增风电机组结构大型化进展的成效显著，海陆平均单机容量均持续提升。
风电单机功率提高促进发电量提升，此外大功率风机还可以有效降低成本。在同样的装机容量下，单机功率提升可大幅降低吊装成本与后期的运维成本，对降低风电平准化成本意义重大。激烈的行业竞争促使风电整机厂商将大兆瓦风机作为差异化竞争优势，未来几年中风机单机容量仍将朝着大型化的方向发展，风电大型化趋势已经形成。
（3）行业发展趋势
1）市场规模稳步扩张
由于风电主齿轮箱的应用集中于风电领域，因此风电行业的发展状况，特别是装机量水平对风电主齿轮箱产业发展有重要影响。考虑到风电行业未来装机量增长趋势明确，风电主齿轮箱将受益于此，从新增装机量口径来看，市场需求将伴随着风电行业稳步增长。
2）产品性能要求不断提升
风电机组大型化趋势下，大兆瓦机组需适配更大规格的核心零部件，风电主齿轮箱的承载能力需不断提升。大功率风电主齿轮箱的技术水平相对更高，对于风电主齿轮箱企业的研发创新能力要求也相对更高，随着大型机组的迭代创新，配套风电主齿轮箱的研发和批量化生产难度将进一步提升。
3）行业集中度进一步提高
由于风电主齿轮箱属于风电机组核心零部件之一，风机厂商对于风电主齿轮箱的质量要求较高，普遍建立了完善、严格的供应商准入体系。风电主齿轮箱企业进入风机制造商合格供应商名录需经历 2-3 年的验证周期，风机厂商开发新供应商需要的时间较长、成本较高，因此一般不会轻易更换供应商。
随着下游风机制造行业集中度的不断提高，具有较强产品竞争优势、客户资源优势、客户服务能力的风电主齿轮箱企业的市场份额也将不断增长，从而推动风电主齿轮箱行业集中度的不断提高。
3、风电主齿轮箱行业竞争格局
全球范围来看，风电主齿轮箱行业头部化现象明显，市场集中度较高。由于风电主齿轮箱行业技术壁垒较高，伴随着风电整机大型化发展趋势及海上风电的迅速发展，配套的风电主齿轮箱研发及批量生产的难度进一步提升，头部企业具备技术与资金的先发优势，可加大研发投入与产品升级，率先抢占市场份额。除此之外，大型风电整机生产商作为主齿轮箱下游行业主要参与者对供应商认证标准较为严格，认证周期较长，一旦确定为合格供应商轻易不会更换。
上述因素叠加导致了未来风电主齿轮箱行业市场需求扩大、行业竞争激烈的情况下，头部化趋势将进一步凸显，具有较强资金实力、研发实力及客户资源的企业将依托其已形成的护城河在市场竞争中具备一定的竞争优势。
目前风电主齿轮箱行业的主要参与者还包括德力佳传动、威能极、采埃孚、南高齿、杭齿前进、重齿公司、南方宇航、大连重工等，行业内主要企业基本情况具体如下：
德力佳：德力佳传动科技（江苏）有限公司成立于2017年1月，由三一集团合资创办。公司 2023 年销量全球市场占有率为12.77%，位列全球第三，中国市场占有率为 20.68%，位列全国第二。公司自主研发掌握了重载齿轮精密修形计算分析、高效率齿轮箱传动设计、风电齿轮箱轴承应用、高可靠性润滑密封设计、渗碳淬火齿轮 ME 级制造、大兆瓦齿圈感应淬火全齿廓深层硬化、大兆瓦齿轮箱结构件精密加工等一系列核心技术，与其他同行业产品相比，公司产品具有高扭矩密度、轻量化、高可靠性等优势，处于行业领先地位。
威能极：隶属于弗兰德集团，产品线涵盖齿轮箱、发电机、直驱定子块、联轴器、多品牌服务和数字解决方案。其于 1981 年制造了第一台风力发电机齿轮箱，已交付的风力涡轮机齿轮箱累计装机总容量逾 17.5 万兆瓦和风力发电机累计超过 50,000 台。
采埃孚：设立于 1915 年，于 1981 年进入中国市场，业务涵盖乘用车、商用车和工业等诸多领域。其通过 2011 年和 2015 年分别收购两家 HansenTransmission 和 Bosch Rexroth AG 的风电业务成为世界领先的风电机组传动系统解决方案供应商，在全球范围内累计装机 80,000 多台，超过 180GW。
南高齿：设立于 1969 年，中国高速传动下属子公司，产品广泛用于风力发电工业装备、轨道交通、工业机器人等行业，提供功率从 1.5MW-20+MW 各种类型风力发电齿轮箱和偏航变桨产品，同时配套完善的服务网络，产品通过了DNV、UL、TUV-NORD、TUV-SUD、CCS、CGC、CQC、ETL、CE 等认证。
杭齿前进：设立于 1960 年，2010 年于上海证券交易所主板上市，产品覆盖船舶推进系统、工程机械变速器、风力发电及其他新能源齿轮箱、农业机械变速器、粉末冶金制品、汽车变速器、轨道交通传动装置、特种产品、工业齿轮箱、大型高精零部件等十大类千余个品种。主要产品涵盖 100kW 到 5.5MW、增速比最大到 175 的全系列风电增速箱。
重齿公司：设立于 1997 年，中国动力下属子公司，以硬齿面齿轮传动装置为核心业务，产品广泛应用于船舶、海工、水泥建材、金属冶炼、传统能源、分布式清洁能源、轨道交通、工程机械、油气开采、固体废物处理等行业，已成功自主研发 200kW-7MW 各系列风电主齿轮箱。
南方宇航：设立于 2012 年，是湖南南方宇航工业有限公司的全资子公司，主要利用航空发动机和直升机传动先进技术，衍生拓展到航空发动机和燃气轮机传动、飞机/舰船和兵器等军工传动、风电新能源传动、高端精密装备传动等领域，产品涵盖 3.X-16.XMW 半直驱型增速箱、2.X-6.XMW 双馈型风电增速箱。
大连重工：设立于 1993 年，2008 年于深圳交易所中小企业板上市，现已形成冶金机械、起重机械、散料装卸机械、港口机械、能源机械、传动与控制系统、船用零部件、工程机械、海工机械等九大产品结构，目前产品已覆盖应用于国内外陆地、海上不同风场的 5.X 兆瓦、6.X 兆瓦、7.X 兆瓦、8.X 兆瓦及10 兆瓦等系列机型。
