轴承属于风电设备的核心零部件,由于风电设备的恶劣工况和长寿命、高可靠性的使用要求,使得风电轴承具有较高的技术复杂度,是最难国产化的两大风机零部件(轴承和控制系统)之一,成为影响我国风电制造业发展的软肋。
1、发展历程
进口轴承供应受阻,为国内企业提供进口替代窗口期。2020年突如其来的疫情缩短了风电抢装时间,推动风电主轴承供不应求,同时欧洲疫情爆发对风电轴承全球供应链造成较大影响,为轴承国产化带来契机。据能源杂志消息,在风电主轴承供不应求的情况下,目前已经有风机制造企业在用瓦轴、洛轴等本土企业生产的主轴轴承。
2、风机定位
通常来说,一套风力发电机组的核心轴承含有:偏航轴承1套,变桨轴承3套,主轴轴承1套,此外根据不同的风机技术路线(如双馈式风机)还可能需要搭配齿轮箱。
3、分类状况
依据风力发电机主轴轴承结构分类,常用类型可分为调心滚子轴承,单列圆锥滚子轴承,双列圆锥滚子轴承与三排圆柱滚子轴承。随着技术的发展,未来单列圆锥有望成为新的主流趋势。据SKF预紧力专项分析,带有合适预紧的轴承相比未预紧的轴承表现出更高的系统刚度,在给定的载荷范围内,带有合适预紧的轴承由载荷引起的弹性变形更小。
风电轴承产业链整体分析
1、整体产业链
风电轴承作为核心的零部件,拥有较高技术壁垒:风电行业核心产业链为上游原材料,中游风机零部件生产制造与风机整机总装以及下游风电场投资运营。=,由于风机需面临高低温差、环境湿热、沙尘及潜在海风腐蚀等恶劣应用环境,同时又有极高的运行可靠性与寿命要求,所以相比一般通用轴承,风电轴承的生产工艺上有着显著的技术壁垒。此外相较其他风机零部件,作为精密件的轴承生产工艺更复杂,综合要求更高,被认为是风机国产化的核心难题。
2、上游成本结构
风电零部件主要涉及近十个环节,其中叶片、齿轮箱、发电机、变流器属于大部件,其余的主轴、机舱罩、铸件、轴承等属于小部件。其中轴承包括变桨轴承约占3.56%,主轴轴承约占主轴成本的3分之一,约占风机总成本的1.1%左右。
3、下游需求
风电轴承下游为风电产业,风电需求决定风电轴承的产量。根据国家能源局数据显示,2020年,是我国风电行业获得爆发性增长的一年,全国风电新增并网装机7167万千瓦,其中陆上风电新增装机6861万千瓦、海上风电新增装机306万千瓦。到2020年底,全国风电累计装机2.81亿千瓦,其中陆上风电累计装机2.81亿千瓦、海上风电累计装机939万千瓦。中长期而言“3060碳中和”目标与雄心峰会“1200+GW风电光伏”计划为风电可持续发展赛道保驾护航。