一、風電齒輪箱是風電機組中技術含量最高的部件之一，廠商研發(fā)實力和技術生產水平至關重要
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%。據了解，當前主流的風電機組傳動系統(tǒng)技術路線主要有三種：高速傳動、中速傳動和直驅傳動系統(tǒng)。其中，高速傳動系統(tǒng)和中速傳動系統(tǒng)結構需有齒輪箱。這兩種技術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門檻最高的部件之一，廠商的研發(fā)實力和技術生產水平至關重要。
數(shù)據來源：公開數(shù)據，觀研天下整理
數(shù)據來源：QY Research，德力佳招股說明書，觀研天下整理
根據觀研報告網發(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生的動力傳遞給發(fā)電機并匹配發(fā)電機需要的轉速，通常由多個齒輪組成。目前風電齒輪箱的技術難度和產品特性主要體現(xiàn)在以下方面：
目前風電齒輪箱的技術難度和產品特性
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技術難度/產品特性 |
相關情況 |
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復雜的機械結構 |
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。 |
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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濟性。 |
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高效能轉化 |
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 |
風電齒輪箱在運行過程中會產生噪音和振動，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)化齒輪箱的結構設計和材料選擇，減少振動的產生和傳播，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。 |
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高成本和技術 |
門檻高成本 |
風力發(fā)電機組的成本是影響風電項目經濟性的重要因素之一。由于風電齒輪箱具有復雜的機械結構和高精度制造要求，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鍵部件。因此，在滿足技術指標要求的同時，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門檻最高的部件之一。 |
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資料來源：公開資料，觀研天下整理
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，國內外風電齒輪箱市場容量逐年擴張，規(guī)模不斷增長。根據統(tǒng)計數(shù)據顯示，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，國內市場將達到 42.63 億美元。
數(shù)據來源：公開數(shù)據，觀研天下整理
根據分析，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達成共識，加快構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)了風電產業(yè)鏈強勁的發(fā)展韌性。2023 年開始受益于風力發(fā)電經濟性凸顯等因素影響，國內風電招標回暖，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%。
數(shù)據來源：公開數(shù)據，觀研天下整理
長期來看，基于對可再生能源的重視和能源轉型的需求、國家政策對可再生能源發(fā)展的大力扶持及技術進步驅動下的持續(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形成。根據相關數(shù)據顯示，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，新增風電機組結構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，使得產品性能要求也在不斷提升。大功率風電齒輪箱的技術水平相對更高，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）加權平均價格降至1400元/千瓦左右，海上機組（不含塔筒）加權平均價格降至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)和生產齒輪箱。例如，遠景能源已實現(xiàn)風電主齒輪箱批量自產，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)及批量生產的難度進一步提升，使得頭部企業(yè)具備技術與資金的先發(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，其產能占比全球23.72%，在國內的風電齒輪箱市場份額可以達到60%，其產品能夠涵蓋1.5MW-18MW全系列風電齒輪箱產品，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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