1、风电齿轮箱行业发展情况
(1)风电齿轮箱行业发展概况
风电齿轮箱应用范围广泛,市场空间广阔。风电齿轮箱产品可以分为风电增速器和风电减速器。风电增速器产品通过多级传动结构将风轮的低速转动转换为发电机所需的高速转动,以满足发电机的工作需求。
主要竞争对手包括银川威力传动技术股份有限公司、德力佳传动科技(江苏)股份有限公司(德力佳)、南京高精传动设备制造集团有限公司(南高齿)、重庆齿轮箱有限责任公司(重齿公司)和意大利 Bonfiglioli Riduttori S.p.A.(邦飞利)等企业。
风电减速器产品可分为风电偏航减速器、风电变桨减速器,其中风电偏航减速器主要负责降低风电机组偏航对风过程中陀螺力矩对风电机组的冲击作用,确保启动及偏航过程的安全、平稳进行;风电变桨减速器主要通过调整桨叶角度控制主轴转速,从而调节风力发电机的输出功率。风电齿轮箱应用环境复杂、工况恶劣,需具有更高可靠性和更长使用寿命,具有较高技术复杂度和行业壁垒。
现代大型风机技术起源于欧洲,意大利作为全球主要行星减速器制造和出口国之一,于 20 世纪 90 年代起进入风电领域,多年来积累了丰富的行业经验,其风电齿轮箱产品在全球市场占据重要地位,拥有较强的市场竞争力。我国风电行业于 21 世纪初开始发展,相较于国外竞争对手,我国风电齿轮箱制造企业起步较晚,行业早期技术水平相对较为落后,无法充分满足国内风机制造商的应用需求。随着国内风电行业的迅速发展,带动风电齿轮箱所属的上游行业快速成长,出现了一批具有较强自主研发能力和规模化、定制化生产能力的规模以上企业,其产品承载能力、质量水平及稳定性等性能指标接近或达到国外领先企业同类产品水平,且凭借着区位优势提供快速、及时的售后服务,竞争优势不断增强。目前,国内风电齿轮箱行业的主要供应商以国内企业为主。
(2)风电齿轮箱行业发展趋势
1)市场需求总体稳步增长
受益于下游风电行业的飞速发展,风电主齿轮箱全球市场容量逐年扩张。根据 QYResearch 统计数据,2024 年全球风电用主齿轮箱市场规模大约为 58.27 亿美元,预计 2030 年将达到 83.70 亿美元。近年来随着国家节能减排、“双控”“双碳”政策目标的推进落实,我国风电行业也迎来高速发展,风电主齿轮箱作为风电整机制造的核心部件,其市场规模随之迅猛扩张。根据 QYResearch 统计数据,2024 年中国风电用主齿轮箱市场规模大约为 33.58 亿美元,预计 2030 年将达到39.03 亿美元。
下游行业的政策利好为风电齿轮箱行业提供了广阔的市场空间和良好的发展机遇,在国家政策的大力扶持下,风电主齿轮箱行业预计将长期保持快速良好的发展态势。
2)承载能力不断增加
2022 年 8 月工信部等五部门联合印发《加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划》,提出重点发展 8MW 以上陆风机组及 13MW 以上海风机组,突破超大型海风机组的关键模块。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2014年的1.8MW和3.9MW提升至2024年的5.9MW和 10MW,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。
适应于风电机组单机容量大型化的趋势,风电齿轮箱的承载能力也将不断增加。大功率风电齿轮箱的技术水平相对更高,对于风电齿轮箱企业的研发创新能力要求亦更高,目前行业内仅具有较强技术研发实力的企业掌握相关技术。此外,大功率风电齿轮箱的质量稳定性要求更高,对于风电齿轮箱企业的质量管控能力也提出更高要求。因此,风电机组单机容量大型化带来的风电齿轮箱承载能力不断增加的趋势,将推动风电齿轮箱企业的技术创新能力、质量管控能力不断提升。
3)市场集中度不断提高
由于风电增速器、风电偏航减速器、风电变桨减速器属于风电机组核心部件,风机制造商对于风电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,风机制造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齿轮箱企业的市场份额也将不断增长,从而推动风电齿轮箱行业集中度的不断提高。
2、行业壁垒
(1)技术壁垒
风电齿轮箱行业内主要企业需通过长期自主研发形成独有的技术路线,从而在产品结构优化、传动效率提升、工艺精度改进、疲劳寿命延长、运行噪声抑制等多方面形成自身的竞争优势,赢得下游风机制造商客户的认可。上述核心技术的积累,系各风电齿轮箱企业基于行业发展趋势、下游客户生产应用需求,进行持续技术研发并与下游客户进行长期技术交流,在大量方案设计、数据分析和项目经验基础上积累而成的技术成果,亦基于风电减速器产品在风电机组中长期运行的经验数据,从而充分把握产品运行工况。
在产品设计时实现关键参数的精确选取,包括发行人在内的风电齿轮箱行业主要企业在核心技术上的先发优势、经验优势和完善的技术体系,是潜在新进厂商在短期内难以取得的。风电齿轮箱行业现有主要企业亦在持续完善自身核心技术,并通过申请专利等方式进行保护。因此,风电齿轮箱行业具有较高的技术壁垒。
(2)质量控制壁垒
风电机组常建设在高山、海洋等环境,距离地面/海面可达上百米,常伴随大风、高湿度、高腐蚀、多雷暴等天气,风电齿轮箱与一般机械行业增速器/减速器相比,工作环境更为恶劣。此外,根据风电机组设计要求,风电增速器设计使用寿命一般需达到 20 年,部分机型需达到 25 年以上,质保期一般为 5年,传动速比精度确保在±0.5%以内,单级传动效率在 99.5%以上;
风电减速器设计使用寿命一般需达到 20 年,部分机型需达到 25 年以上,质保期一般为 5年,传动速比精度确保在±1%以内,单级传动效率在 97%以上,均远高于一般机械行业增速器/减速器设计要求(使用寿命为 3-5 年或 5-10 年,质保期 1-2 年),风电减速器、增速器质量控制难度更大。
另一方面,风电齿轮箱的定制化生产要求进一步增加了质量控制难度,尤其当不同型号产品、新旧机型产品、不同客户产品混合生产时,因对材质、载荷、外形尺寸、接口尺寸、速比等要求存在较大差异,需在产品生产过程中对加工精度、装配工艺、公差范围等进行精密策划,且为确保追溯准确性和质量一致性,需对复杂工序进行详细布置并设置质量控制点,对生产组织及现场质量控制要求较高。
另外,由于风电齿轮箱应用场景的特殊性,只有在无风、晴朗的天气状况下,才能够登上风机进行日常检查、维护及售后服务。风电齿轮箱一旦发生质量问题,售后服务人员需要在高山/海洋等恶劣环境下登上风机、并在狭小的机舱内部进行维修,必要时还可能将风电齿轮箱从风电机组中拆卸返厂。因此,当出现较为严重质量问题时,风电齿轮箱企业的售后服务费用高昂,对质量控制的要求进一步加大。
因此,风电齿轮箱因其特殊工况、定制化生产特点,具有较高的质量控制壁垒,潜在新进厂商在短期内难以有效控制产品质量,将面临高昂的售后服务费用,且可能会给风电机组带来较大安全风险。
(3)客户资源壁垒
基于风电齿轮箱在风电机组安全、高效、稳定运行中发挥的重要作用,风机制造商客户普遍建立了完善、严格的供应商准入体系。通常情况下,风电减速器、增速器企业向风机制造商客户批量供货前需经历 2-3 年的验证周期,具体包括
①正式合作前的资格审核阶段,风机制造商审核风电减速器供应商提交的各类资质文件、业绩证明文件、技术能力证明文件等;
②资格审核通过后的现场审核阶段,风机制造商客户安排技术人员、质控人员对风电齿轮箱供应商工厂进行现场审核;
③现场审核通过后,客户提供技术要求文件、询价资料,由供应商提供设计方案并进行报价;
④产品方案及价格沟通一致后,供应商生产样机并在客户风电机组中试运行进行样机验证;
⑤样机验证通过后,客户下达小批量订单,供应商供货后在客户风电机组中进一步验证;
⑥小批量交付并验证通过后,双方合作进入到大批量采购阶段。
如上所述,由于客户开发新供应商需要的时间较长、成本较高,因此下游客户不会轻易更换供应商,而是保持长期稳定的合作关系。另一方面,风机制造商与风电运营商合作时,风电运营商亦会针对风机中核心零部件进行二级供应商审
核,风电齿轮箱企业的资质能力、历史业绩为审核关键因素,未在风电行业深耕的新进厂商无法积累良好的行业口碑声誉与历史业绩,亦难以通过风电运营商审核。
(4)成本控制壁垒
风电齿轮箱为具有定制化特征的专用减速器、增速器,产品具体规格、参数取决于下游客户研发、生产的风电机组具体规格、参数要求,齿轮箱供应商为下游客户定制化生产的前提下,成本控制的难度相对较高。随着风电行业逐步全面进入平价上网时代,降本趋势日益凸显,对行业内企业成本控制能力的要求进一步提高。
目前风电齿轮箱行业内主要供应商,均通过生产工序、工艺的持续优化以及规模化生产形成的规模效应,在满足客户定制化需求的同时有效降低生产成本,潜在新进厂商受生产工艺成熟度、订单数量等因素的影响,难以在定制化生产的前提下有效控制成本。因此,风电齿轮箱企业具有较高的成本控制壁垒。