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人形机器人行业系列报告(六):轴承新领域新机遇轴承国产化前景广阔-240307(47页).pdf

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人形机器人行业系列报告(六):轴承新领域新机遇轴承国产化前景广阔-240307(47页).pdf

1、 敬请参阅最后一页特别声明-1-证券研究报告 2024 年 3 月 7 日 行业行业研究研究 轴承:新领域新机遇,轴承国产化前景广阔轴承:新领域新机遇,轴承国产化前景广阔 人形机器人行业系列报告(六)电力设备新能源电力设备新能源 国际轴承厂市占率领先,国内轴承产业加速发展,国际轴承厂市占率领先,国内轴承产业加速发展,轴承行业未来成长空间广阔轴承行业未来成长空间广阔。轴承是机械运转的重要零部件,其主要功能在于减少摩擦、引导旋转以及承受载荷。根据轴承运转时产生摩擦力性质的不同,可将轴承分为滑动轴承和滚动轴承,其中滚动轴承应用更为广泛。从竞争格局来看,全球轴承市场基本被八大国际厂商垄断,分别为 SK

2、F、NSK、TEKT、NTN、NMB、NACHI、TIMKEN 和 Schaeffler,2022 年八大厂商全球市占率(按收入)达到 75%,主要因为其发展历史更为悠久;相较之下,中国轴承市场集中度较为分散。从市场规模来看,根据 Grand View Research,2023 年全球轴承市场规模为 1209.8 亿美元,并预计 23-30 年 CAGR约为 9%,其中中国是主要市场之一。根据中国轴承工业协会,2021 年我国轴承行业营收为 2278 亿元。未来有望受益于人形机器人快速放量、风电轴承国产替代趋势等,我国轴承行业具有广阔的成长空间。轴承是人形机器人产业链的重要关节部件,主要应用

3、于减速器、丝杠和电机环节。轴承是人形机器人产业链的重要关节部件,主要应用于减速器、丝杠和电机环节。长期来看,人形机器人未来有望快速放量,其产业链各环节市场潜力较大,人形机器人的不断发展有望推动减速器、丝杠、电机配套轴承需求量提升。人形机器人各环节所选用的主流轴承类型种类多样,以特斯拉 Optimus Gen-2 机器人为例,我们梳理了其所用零部件的配套轴承类型,如谐波减速器主要选用交叉滚子轴承、柔性轴承,行星减速器主要选用深沟球轴承、滚针轴承,行星滚柱丝杠主要选用深沟球轴承、四点接触球轴承,空心杯电机主要选用深沟球轴承、滑动轴承。根据我们测算,当人形机器人销量达到百万台级别时,行星滚柱丝杠、谐

4、波当人形机器人销量达到百万台级别时,行星滚柱丝杠、谐波减速器的市场空间将超过百亿元人民币减速器的市场空间将超过百亿元人民币,空心杯电机和行星减速器的市场空间也有较大提升,以上环节以上环节配套轴承配套轴承的的使用量使用量有望有望迎来较大的发展空间迎来较大的发展空间。轴承是风机核心零部件,降本压力下其国产替代加速轴承是风机核心零部件,降本压力下其国产替代加速。由于风电轴承具备以下特点:技术难度高且在风机中发挥着重要作用、在风机中的价值量占比不高但附加值高、国产替代与技术升级加强轴承持续成长能力,因因此其具有较强的抗通缩属性。此其具有较强的抗通缩属性。风电轴承包括主轴轴承、偏航变桨轴承以及齿轮箱轴承

5、,其中主轴轴承和齿轮箱轴承具有较大的国产替代空间。根据 Research and Markets,2022 年全球风电轴承市场规模为 68 亿美元,并预计 22-28 年 CAGR约为 12.76%。根据我们测算,我国风电轴承市场规模有望在 2025 年超 330 亿元人民币,其中主轴轴承、偏航变桨轴承、齿轮箱轴承市场规模分别为 81.42亿元、180.84 亿元、70.64 亿元。我国风电轴承市场规模 20-25 年 CAGR 约为21.34%,主要受益于我国风电需求高景气所带来的较为广阔的成长空间,以及持续推进的国产替代进程。投资建议:投资建议:随着人形机器人放量、风电产业链降本压力持续,

6、轴承行业具有较大的成长空间和国产替代空间。目前海外轴承企业在市场份额、技术水平、产品能力方面均较强,国产公司正不断深化自身能力,提升产品水平,为未来行业快速成长和国产替代打下坚实基础。建议关注:(1)轴承公司:五洲新春、长盛轴承、新强联、双飞集团、崇德科技、恒润股份、创元科技;(2)轴承滚子公司:五洲新春、力星股份。风险分析:风险分析:人形机器人发展不及预期风险;国内风电建设不及预期风险;竞争加剧风险。买入(维持)买入(维持)作者作者 分析师:殷中枢分析师:殷中枢 执业证书编号:S0930518040004 分析师:郝骞分析师:郝骞 执业证书编号:S093052005

7、0001 分析师:黄帅斌分析师:黄帅斌 执业证书编号:S0930520080005 分析师分析师:和霖:和霖 执业证书编号:S0930523070006 行业与沪深行业与沪深 300300 指数对比图指数对比图 -60%-40%-20%0%20%2023/03/062023/07/052023/11/032024/03/03电力设备(申万)沪深300 资料来源:Wind 相关研报相关研报 传感器:人形机器人核心的感知部件人形机器人行业系列报告(五)(2024-03-04)丝杠:线性传动核心部件,国产替代星辰大海人形

8、机器人行业系列报告(四)(2024-02-21)电机:人形机器人的动力核心人形机器人行业系列报告(三)(2024-02-07)动力、传动、传感:灵巧手分析框架与零部件选型人形机器人行业系列报告(二)(2024-01-15)人形机器人:加速发展,全面进击人形机器人行业系列报告(一)(2024-01-15)要点要点 敬请参阅最后一页特别声明-2-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 目目 录录 1、轴承:机械运转的重要零部件轴承:机械运转的重要零部件 .6 6 1.1、轴承可分为滑动轴承和滚动轴承,各具特点.6 1.2、轴承应用领域广泛,市场规模成长空间大.11 1.3、国际轴承厂商市占率居

9、前,国内轴承产业加速发展.13 2、机器人轴承:人形机器人应用带来增量机器人轴承:人形机器人应用带来增量 .1919 2.1、减速器轴承:以谐波减速器中的交叉滚子轴承和柔性轴承为主.19 2.2、丝杠轴承:以深沟球轴承和四点接触轴承为主.22 2.3、电机轴承:以空心杯电机中的深沟球轴承或滑动轴承为主.23 2.4、人形机器人快速发展推动轴承需求增长.25 3、风电轴承:降本压力下国产替代加速风电轴承:降本压力下国产替代加速 .2727 3.1、轴承是风机核心零部件,具有较强的抗通缩属性.27 3.2、主轴轴承:性价比优势推动国产替代大势所趋.29 3.3、偏航变桨轴承:独立变桨有望成为主流.

10、33 3.4、齿轮箱轴承:国产替代进程将逐渐加速.35 3.5、2025 年国内风电轴承市场规模有望超 330 亿元.37 4、投资建议投资建议 .4040 4.1、五洲新春.40 4.2、长盛轴承.42 4.3、新强联.43 4.4、瓦轴.44 4.5、洛轴.45 5、风险分析风险分析 .4646 OX2VYYEUOZBVUW6MaObRoMqQnPtPlOqQpMfQpPvN7NqRpPuOpNtQvPpOmR 敬请参阅最后一页特别声明-3-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 图目录图目录 图 1:滚动轴承与滑动轴承结构对比.6 图 2:滑动轴承结构示意图.7 图 3:滑动轴承的分

11、类方式.8 图 4:自润滑轴承的材料结构与优点.9 图 5:滚动轴承的内部结构拆解.9 图 6:轴承各零部件加工工序.10 图 7:滚动轴承分为向心轴承和推力轴承两大类.10 图 8:轴承产业链情况梳理.11 图 9:2020 年我国轴承行业下游应用领域占比(按市场规模金额).11 图 10:全球轴承市场规模.12 图 11:我国轴承行业营业收入及增长情况.12 图 12:2022 年全球轴承市场市占率情况(按市场规模金额).13 图 13:2021 年中国主要轴承企业营收情况.13 图 14:轴承磨削、超精工艺过程.18 图 15:谐波减速器结构示意图.19 图 16:谐波减速器运行示意图.

12、19 图 17:鸿元轴承 CSD 型谐波减速器交叉滚子轴承.20 图 18:鸿元轴承 HYR 柔性轴承.20 图 19:精密行星减速器结构示意图.20 图 20:行星减速器结构与零部件拆分图.21 图 21:RV 减速器结构示意图.21 图 22:RV 减速器轴承的分类.22 图 23:RV 减速器中各类轴承安装位置示意图.22 图 24:滚珠丝杠结构示意图.22 图 25:行星滚柱丝杠结构示意图.22 图 26:特斯拉 Optimus 人形机器人线性执行器.23 图 27:电机的分类.23 图 28:特斯拉 Optimus 人形机器人手部透视图.24 图 29:因时机器人灵巧手及微型伺服电缸

13、.24 图 30:鸣志电器有刷空心杯电机结构图.24 图 31:鸣志电器无刷空心杯电机结构图.24 图 32:无框力矩电机的构造.25 图 33:各类型轴承在风机中的位置.27 图 34:2020 年电气风电原材料采购金额占比.28 图 35:2021 年三一重能原材料采购金额占比.28 图 36:不同公司的轴承占原材料采购金额比重对比.28 图 37:2019 年国内风机制造中各零部件国产化率情况.29 图 38:三点式支承:主轴轴承+齿轮箱中的轴承.30 图 39:两点式支承:双列圆锥滚子轴承+圆柱滚子轴承.30 敬请参阅最后一页特别声明-4-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 图

14、 40:国内厂商与 SKF 主轴轴承价格对比(万元).31 图 41:国内厂商 SKF 主轴轴承单 MW 价格对比(万元/MW).31 图 42:我国陆上风电主轴轴承国产化率.31 图 43:中国新增陆上和海上风电机组平均单机容量(MW).32 图 44:主轴轴承价格与单 MW 价格随单机功率增加而上升.32 图 45:新强联双排四点接触球轴承.33 图 46:新强联三排圆柱滚子独立变桨轴承.33 图 47:新强联偏航变桨轴承价格与单 MW 价格.33 图 48:新强联偏航变桨轴承与主轴轴承毛利率对比.33 图 49:独立变桨控制可以独立调节各叶片桨距.34 图 50:风机运转时受到的主要的力

15、.34 图 51:统一变桨与独立变桨发电功率比较.34 图 52:统一变桨与独立变桨轮毂中心载荷比较.34 图 53:一级行星两级平行轴齿轮箱(左)与两级行星一级平行轴齿轮箱(右).35 图 54:行星轮系齿轮传动结构.36 图 55:新强联生产的齿轮箱各零部件单价情况.36 图 56:全球陆上和海上风电新增装机容量.37 图 57:全球风电轴承市场规模.37 图 58:不同功率段风电轴承需求占比.38 图 59:五洲新春主营业务产品.40 图 60:长盛轴承主营业务产品.42 图 61:新强联主营业务产品.43 表目录表目录 表 1:滑动轴承和滚动轴承的不同性能表现.7 表 2:八大国际轴承

16、公司营收及中国区域发展情况.13 表 3:斯凯孚(SKF)产品介绍.14 表 4:铁姆肯(TIMKEN)产品介绍.15 表 5:我国五大轴承产业聚集区简介.16 表 6:我国轴承钢发展存在的问题与差距.17 表 7:中国热处理设备技术及产品和工业发达国家差距分析.17 表 8:减速器分类及其特点对比.19 表 9:人形机器人部件轴承情况.25 表 10:人形机器人各环节市场空间测算.26 表 11:风机轴承类型及其特点介绍.27 表 12:风电主轴轴承结构常用类型及其特性.29 表 13:风电主轴轴承配置类型及其优缺点.30 表 14:国内各企业风电主轴轴承产品情况梳理.32 表 15:国内各

17、企业风电偏航、变桨轴承产品情况梳理.35 表 16:国内各企业风电齿轮箱轴承产品情况梳理展.37 敬请参阅最后一页特别声明-5-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 表 17:单台风机上各类轴承价格假设.39 表 18:国内风电轴承市场规模测算.39 表 19:轴承产业链重点上市公司盈利与估值表.40 表 20:五洲新春风电相关产品介绍.41 表 21:五洲新春机器人谐波减速器轴承产品介绍.41 表 22:新强联主轴轴承和偏变轴承扩产项目规划.44 表 23:新强联齿轮箱项目产品生产规划.44 表 24:洛轴股权变更与混改进展情况.45 敬请参阅最后一页特别声明-6-证券研究报告 电力设

18、备新能源电力设备新能源 1 1、轴承:机械运转的轴承:机械运转的重要零部件重要零部件 1.11.1、轴承可分为滑动轴承和滚动轴承,各具特点轴承可分为滑动轴承和滚动轴承,各具特点 轴承的主要功能在于减少摩擦、引导旋转以及承受载荷。轴承的主要功能在于减少摩擦、引导旋转以及承受载荷。轴承在机器的运转中发挥着两大作用:第一,能够减轻旋转的轴与旋转支撑部分之间的摩擦,以此减少能量的消耗,从而使得旋转更加顺畅;第二,作用在旋转轴与旋转支撑部分之间,在保护旋转支撑部分的同时,也能将旋转轴保持在正确的位置。根据轴承运转时产生摩擦力性质的不同,可将轴承分为滑动轴承和滚动轴承。根据轴承运转时产生摩擦力性质的不同,

19、可将轴承分为滑动轴承和滚动轴承。滑动轴承的运动方式是滑动,起关键作用的是其制作材料,运行时平稳、无噪音,但起动时阻力相对较大,一般应用于低速重载工况场景。滚动轴承的运动方式则是滚动,由于滚动体的存在,其更能减轻摩擦,减少旋转能量的消耗,因此应用更为广泛。根据根据 GrandGrand ViewView ResearchResearch,若将轴承分为滚珠轴承、滚子轴承、若将轴承分为滚珠轴承、滚子轴承、滑动轴承和其它轴承,滑动轴承和其它轴承,20222022 年全球轴承市场中滚珠轴承(滚动轴承的一种)市年全球轴承市场中滚珠轴承(滚动轴承的一种)市场规模(按收入)占比最大,约为场规模(按收入)占比最

20、大,约为 47.37%47.37%。图图 1 1:滚动轴承与滑动轴承结构对比滚动轴承与滑动轴承结构对比 资料来源:捷太格特官网,光大证券研究所 滑动轴承和滚动轴承根据其特点滑动轴承和滚动轴承根据其特点,各有优劣。各有优劣。从性能的角度来看,从性能的角度来看,滚动轴承在运转性能方面表现更为优秀,其阻尼和功耗均较小,并且拥有更高的精度;而滑动轴承由于其更大的接触面积和一致性,因此具备更大的抗高冲击载荷和负载能力,这些优点使得滑动轴承在需要更大的抗振荡运动损伤的应用中成为首选。从经济性的角度来看,从经济性的角度来看,滑动轴承中应用最广泛的自润滑轴承成本更低,并且相较于需要润滑的滚动轴承来说,其往往无

21、需或只需要少量的润滑,因此其维护成本也更低。敬请参阅最后一页特别声明-7-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 表表 1 1:滑动轴承和滚动轴承的不同性能表现滑动轴承和滚动轴承的不同性能表现 轴承性能轴承性能 滑动轴承滑动轴承 滚动轴承滚动轴承 自润滑轴承自润滑轴承 流体润滑轴承流体润滑轴承 摩擦特性 固体或固体、边界、流体润滑(摩擦)的混合状态 流体润滑(摩擦)滚动摩擦 承载能力与转速关系 随转速增高而降低 一定转速下,随转速增高而增大 一般无关,但极高转速时承载能力降低 运转性能 阻尼 中 大 小 功耗 大 中 小 旋转精度 一般 高 高 运转噪声 小 有噪音 一般 寿命 决定于材料

22、耐磨性 决定于启动次数 决定于疲劳磨损 环境适应性能 高温 决定于润滑剂的抗氧化能力或轴承材料 决定于轴承材料 低温 决定于轴承材料 决定于启动转矩 决定于启动转矩 真空 最好 可以 可以 潮湿 可以 好 可以 尘埃 好 可以 可以 辐射 好 受润滑剂限制 受润滑剂限制 运动适应性能 频繁启动 好 差 好 频繁改向 好 差 好 摆动 可以 动压轴承不可以 可以 制造维护性能 对制造安装误差的敏感性 不敏感 敏感 敏感 标准化程度 好 一般 最好 润滑 无需或少润滑 剂用量多 需润滑 维护 少维护 经常维护 定期维护 经济性 成本最低 成本较高 成本较低 资料来源:长盛轴承招股说明书,光大证券研

23、究所整理 滑动滑动轴承轴承 滑动轴承也称为径向轴承或套滑动轴承也称为径向轴承或套筒轴承,具有圆柱形结构并且没有滚动部件,筒轴承,具有圆柱形结构并且没有滚动部件,通常通常应用在具有旋转或滑动轴部件的机器中。应用在具有旋转或滑动轴部件的机器中。滑动轴承由金属或塑料制成,固定和移动表面具有滑动摩擦力,并由油膜相隔开,可以使用油或石墨等润滑剂来减少轴与其旋转的孔之间的摩擦。滑动轴承通常用于滑动、振荡、旋转、摆动和往复运动。图图 2 2:滑动滑动轴承结构轴承结构示意图示意图 资料来源:华轴网 敬请参阅最后一页特别声明-8-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 滑动轴承的分类方式滑动轴承的分类方式:

24、根据工作时轴套和轴颈表面间所呈现摩擦状态的不同,可将滑动轴承分为流体润滑(摩擦)轴承(如动压轴承、静压轴承)、关节轴承和自润滑轴承,其中自润滑轴承又分为非完全流体润滑(摩擦)轴承、无润滑(干摩擦)轴承,比如传统含油轴承、固体润滑轴承等。图图 3 3:滑动滑动轴承轴承的分类方式的分类方式 滑动轴承滑动轴承流体润滑流体润滑关节轴承关节轴承自润滑轴承自润滑轴承含油轴承含油轴承固体润滑固体润滑金属固金属固体润滑体润滑金属金属+非金属非金属固体润滑结合固体润滑结合如铜合金、巴氏合金等 无法断油工作 形成永久性固体润滑膜,无需或减少加油 利用孔隙含油增加润滑性能 耐磨性和耐温等级差 适合高速低载 易发生断

25、油失效 完全油润滑工作 资料来源:长盛轴承招股说明书,光大证券研究所整理 自润滑轴承是指用自润滑材料制作或在材料中预先加入润滑剂,在工作时可以不自润滑轴承是指用自润滑材料制作或在材料中预先加入润滑剂,在工作时可以不加或长时期不必加润滑剂的滑动轴承。加或长时期不必加润滑剂的滑动轴承。预先加入润滑剂的情形下,随着轴承的运行,润滑剂会通过滑动层中的孔释放出来,从而润滑轴承表面。根据应用要求(例如工作温度),润滑剂可以是液体(油)或固体(石墨,MoS2,铅)。自润滑轴承具有以下优点:自润滑轴承具有以下优点:(1)结构简单、质量轻、耐磨性能好、使用寿命长,不仅能简化机械的设计和结构,降低成本,还可提高机

26、械性能和可靠性,延长使用寿命;(2)无需额外供油装置,节省组装费用及耗时,大幅降低制造成本;(3)免加油或少加油,大幅降低润滑油的使用量与设备的维护保养费,也免除了因供油不足造成的风险;(4)运行平稳、噪音低,无需废油回收处理,有利于工作环境的改善;(5)有适量的弹塑性,能将应力分布在较宽的接触面上,提高轴承的承载能力;(6)静动摩擦系数相近,能消除低速下的爬行,从而保证机械的工作精度;(7)运转过程中能形成固体转移膜,保护磨轴,无咬轴现象;(8)对磨轴的硬度要求低,可使用未经调质处理的轴,降低了配套零件的加工难度。敬请参阅最后一页特别声明-9-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 图图

27、 4 4:自润滑轴承的材料结构与优点自润滑轴承的材料结构与优点 资料来源:长盛轴承招股说明书,光大证券研究所整理 滚动轴承滚动轴承 典型的滚动轴承一般由套圈(典型的滚动轴承一般由套圈(内圈内圈和和外圈外圈)、)、滚动体和保持架构成滚动体和保持架构成,有些轴承还,有些轴承还带有密封件。带有密封件。套圈约占成品轴承成本的 35%,是其中价值最高的配件。内圈与轴配合一起旋转,外圈与轴承座配合起支撑作用。滚动体位于内圈与外圈之间,由保持架使其保持一定间隔,从而进行圆滑地滚动。图图 5 5:滚动轴承的内部结构拆解滚动轴承的内部结构拆解 资料来源:SKF 官网,光大证券研究所 轴承装配是滚动轴承生产过程中

28、的最后工序,对轴承性能具有重要的影响。轴承装配是滚动轴承生产过程中的最后工序,对轴承性能具有重要的影响。轴承的各个零件(外圈、内圈、滚动体和保持架)需要经过多种工序加工,最后再装配成轴承产品。按不同的技术要求,可以装配成各种精度、各种游隙和其他特殊要求的轴承产品。敬请参阅最后一页特别声明-10-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 图图 6 6:轴承各零部轴承各零部件加工工序件加工工序 资料来源:孚科轴承官网,光大证券研究所 滚动滚动轴承轴承的分类方式:的分类方式:滚动轴承按承受负荷时作用于套圈与滚动体之间的负荷方向与垂直于轴承中心线的平面所形成角度的不同,主要分为向心轴承和推力轴承两大

29、类;按滚动体结构的不同,可分为球轴承(滚珠轴承)和滚子轴承;按滚动体的列数,可以分为单列、双列和多列。球轴承按套圈结构可分为深沟球轴承、角接触球轴承、推力球轴承等,滚子轴承按滚子形状可分为圆柱滚子轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承、调心滚子轴承等。图图 7 7:滚动轴滚动轴承分为向心轴承和推力轴承两大类承分为向心轴承和推力轴承两大类 资料来源:捷太格特官网,光大证券研究所 敬请参阅最后一页特别声明-11-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 1.21.2、轴承应用领域广泛,市场规模成长空间大轴承应用领域广泛,市场规模成长空间大 轴承产业链梳理:轴承产业链梳理:轴承的上游主要是原材料和零部件,其

30、中原材料包括轴承钢和改性塑料、工业陶瓷等非金属材料,零部件环节则包括套圈、滚动体、保持架等生产企业。中游的轴承行业以国外厂商为主,国际高端轴承产品及制造技术基本被瑞典、德国、日本和美国垄断,中国的优势企业通过持续研发,正在陆续打开高端轴承市场。部分轴承厂商也会生产零部件供自己使用,比如天马股份自产滚子、五洲新春自产套圈和滚子等。轴承的下游应用领域广泛,包括汽车、家用电器、风电、机器人等行业。图图 8 8:轴承产业链情况梳理轴承产业链情况梳理 上游原材料上游零部件中游轴承下游应用轴承钢中信特钢河钢石钢济源钢铁中天钢铁巨能特钢沙钢集团建龙北满南钢股份非金属材料道恩股份金发科技鑫达集团套圈金沃股份五

31、洲新春海宁上通优必胜绍兴旭日绵广濑精密机械浙江辛子精工滚动体力星股份五洲新春天马股份(自用)保持架密封件国内厂商国外厂商瓦房店轴承洛阳轴承新强联国机精工天马股份五洲新春人本集团万向钱潮京冶轴承崇德科技长盛轴承斯凯孚 SKF恩斯克 NSK捷太格特 JTEKT恩梯恩 NTN美蓓亚 NMB不二越 NACHI铁姆肯 TIMKEN舍弗勒 Schaeffler汽车风电电机纺织机家用电器拖拉机工程机械矿山机械机器人 资料来源:光大证券研究所绘制 汽车是轴承的主要应用领域,风电轴承市场正在快速发展。汽车是轴承的主要应用领域,风电轴承市场正在快速发展。2020 年轴承行业的下游应用领域中,汽车、家用电器和电机分

32、别以 37.40%、12.40%和 10.60%的比例(按市场规模金额)占据前三。根据下文中我们对中国风电轴承(主要是主轴轴承、偏航变桨轴承和齿轮箱轴承)市场规模的测算,2020 年中国风电轴承的市场规模约为 126.34 亿元,以头豹研究院统计的 2020 年中国轴承行业市场规模2890亿元为基础,可测算得到我国轴承应用在风电领域的占比约为4.37%。图图 9 9:20202020 年年我国轴承行业我国轴承行业下游应用领域占比下游应用领域占比(按市场规模金额)(按市场规模金额)汽车,37.40%家用电器,12.40%电机,10.60%纺织机,5.30%风电,4.37%拖拉机,2.20%工程和

33、矿山机械,2.40%其他,25.33%资料来源:头豹研究院,光大证券研究所整理;注:2020 年中国风电轴承市场规模为光大证券研究所测算 敬请参阅最后一页特别声明-12-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 全球轴承市场规模成长空间广阔。全球轴承市场规模成长空间广阔。根据 Grand View Research,2023 年全球轴承市场规模为 1209.8 亿美元,并预计到 2030 年将达到 2266.0 亿美元,23-30年 CAGR 约为 9%;其中 2023 年亚太地区份额为 40%,Grand View Research预计亚太地区轴承市场规模将快速增长,到 2030 年将超过

34、 982.0 亿美元,并且中国是主要市场之一。我国轴承行业我国轴承行业具有广阔的成长空间具有广阔的成长空间期。期。我国轴承行业的营业收入在 2019 年有所下降,一是国内以汽车为首的轴承配套机械产品产量大幅下降,轴承内需市场受到压抑,二是国际受中美贸易争端以及国际贸易保护主义抬头,轴承出口也受到抑制。2021 年受益于军工领域高增速以及风电轴承国产替代趋势,我国轴承行业营收达到 2278 亿元,增速高达 18%。图图 1010:全球轴承:全球轴承市场规模市场规模 图图 1111:我国轴承行业营业收入及增长情况我国轴承行业营业收入及增长情况 1209.8 2266.0 0500100015002

35、00025002023年2030年全球轴承市场规模(亿美元)资料来源:Grand View Research,光大证券研究所整理 资料来源:中国轴承工业协会,金沃股份招股说明书,光大证券研究所整理 敬请参阅最后一页特别声明-13-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 1.31.3、国际轴承厂商市占率居前,国内轴承产业加速发展国际轴承厂商市占率居前,国内轴承产业加速发展 全球轴承市场基本被八大国际厂商垄断。全球轴承市场基本被八大国际厂商垄断。在全球范围内,八大轴承企业呈现多头垄断竞争的格局,这八家企业分别是瑞典的斯凯孚(SKF),日本的恩斯克(NSK)、捷太格特(JTEKT)、恩梯恩(NT

36、N)、美蓓亚(NMB)和不二越(NACHI),美国的铁姆肯(TIMKEN),以及德国的舍弗勒(Schaeffler)。2022 年八大轴承企业的全球市占率达到 75%(按市场规模金额,下同),相比之下,中国厂商市场份额仅为 20%;中国轴承市场呈现集中度较低的格局,2021 年万向钱潮、人本股份、洛轴营收分别为 143.22 亿元、91.21 亿元、51.08 亿元,而当年我国轴承工业营业收入达 2278 亿元。图图 1212:2022022 2 年全球轴承市场市占率情况年全球轴承市场市占率情况(按市场规模金额)(按市场规模金额)图图 1313:20212021 年中国主要轴承企业营收年中国主

37、要轴承企业营收情况情况 八大轴承企业,75%国内企业,20%其他,5%143.2291.2151.0824.7724.2323.199.850204060800万向钱潮人本股份洛轴新强联五洲新春瓦轴B长盛轴承 资料来源:万达轴承招股说明书,光大证券研究所整理 资料来源:wind,中国轴承工业协会,河南省企业国有资产交易监测平台,光大证券研究所;单位:亿元 国际化战略是八大跨国轴承公司的基本发展战略国际化战略是八大跨国轴承公司的基本发展战略。世界八大跨国轴承公司在全球建立了多个销售网络与生产企业,在中国均有投资生产轴承以及相关产品的工厂。除此之外,随着投资规模的扩大和投资水

38、平的提升,八大跨国公司开始在华建立地区总部和技术中心,将运营管理中心和技术中心转移到中国,其设立的中国总部基地和中国工程技术中心规模大、起点高。外资轴承企业的在华投资地点主要选择在经济比较发达的东南部和沿海地区,主要以长三角地区为主,并且其技术中心均采取和中国知名高等院校合作方式进行。表表 2 2:八大八大国际国际轴承公司轴承公司营收及营收及中国中国区域发展情况区域发展情况 公司名称公司名称 最新财年营收最新财年营收 中国总部地点中国总部地点 中国技术中心中国技术中心 技术合作技术合作 中国投资公司中国投资公司 SKF(斯凯孚)2023 财年 1039 亿瑞典克朗 上海黄浦 上海嘉定 SKF

39、全球技术中心(中国)清华大学 上海科技大学 斯凯孚(中国)有限公司 Schaeffler(舍弗勒)2022 财年 158 亿欧元,2023 财年前三季度123 亿欧元 上海嘉定 上海嘉定舍弗勒中国技术中心 西南交通大学 舍弗勒投资(中国)有限公司 TIMKEN(铁姆肯)2022 财年 45 亿美元,2023 财年前三季度 37亿美元 上海虹桥路 江苏无锡铁姆肯中国工程技术培训中心 河南科技大学 铁姆肯(中国)投资有限公司 NSK(恩斯克)2022 财年(年结日为 2023 年 3 月 31 日)9381亿日元,2023 财年前 6 个月为 3867 亿日元 江苏昆山 江苏昆山恩斯克(中国)研究

40、开发有限公司 西安交通大学 恩斯克(中国)投资有限公司 JTEKT(捷太格特)2022财年(年结日为2023年3月31日)16781亿日元,2023 财年前 6 个月为 9222 亿日元 上海长宁 江苏无锡捷太格特科技研发中心(无锡)有限公司 江南大学 捷太格特(中国)投资有限公司 NTN(恩梯恩)2023 财年(年结日为 2023 年 3 月 31 日)7740亿日元,2024 财年前 6 个月为 4096 亿日元 上海松江 上海松江NTN中国技术中心 北京交通大学 恩梯恩(中国)投资有限公司 NMB(美蓓亚)2023财年(年结日为2023年3月31日)12922亿日元,2024 财年前 6

41、 个月为 6721 亿日元 上海青浦 美蓓亚三美机电技术服务(苏州)有限公司-上海美蓓亚精密机电有限公司 NACHI(不二越)2023 财年(年结日为 2023 年 11 月 30 日)2655 亿日元 上海青浦-不二越(中国)有限公司 资料来源:各公司财报,各公司官网,中国轴承工业协会,光大证券研究所整理 敬请参阅最后一页特别声明-14-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 国际轴承公司产品矩阵丰富,我们以斯凯孚(国际轴承公司产品矩阵丰富,我们以斯凯孚(SKFSKF)和铁姆肯()和铁姆肯(TIMKENTIMKEN)为例。)为例。斯凯孚(斯凯孚(SKFSKF)成立于)成立于 190719

42、07 年,总部位于瑞典哥德堡。年,总部位于瑞典哥德堡。公司主要产品包括滚动轴承、滑动轴承、工业密封件和汽车密封件等,并且还提供包括润滑管理、人工智能、无线状态监测和智能再制造等领域的产品、整体解决方案和服务,帮助客户有效减少摩擦、延长设备正常运行时间、提高设备性能。斯凯孚在斯凯孚在 19121912 年便年便进入进入中国市场,通过代理商开始在华业务。中国市场,通过代理商开始在华业务。1997 年,斯凯孚(中国)有限公司正式成立,在中国进行了从生产制造、技术研发、市场进入、乃至采购与供应链的端到端整体布局。公司计划到 2025 年,在中国实现80%-90%业务的全价值链本地化布局。表表 3 3:

43、斯凯孚(斯凯孚(SKFSKF)产品介绍产品介绍 产品名称产品名称 产品介绍产品介绍 产品系列产品系列 产品图示产品图示 滚动轴承 滚动轴承来支撑和引导机器旋转或摆动“例如轴、车轴或车轮”并在机器部件之间转移载荷。滚动轴承提供高精度和低摩擦,因此可实现高转速,同时减少噪音、热量、能源消耗和磨损。滚动轴承具有成本效益,并且是典型的符合国家或国际尺寸标准的可互换性机器元件。(1)球轴承:深沟球轴承、带座轴承(Y 轴承)、角接触球轴承、自调心球轴承、推力球轴承、角接触推力球轴承、薄型轴承;(2)滚子轴承:圆柱滚子轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承、球面滚子轴承、SKF Cooper 剖分式滚子轴承、CARB

44、圆环滚子轴承、圆柱滚子推力轴承、滚针推力轴承、圆锥滚子推力轴承、球面滚子推力轴承;(3)滚轮轴承:球滚动体滚轮轴承、圆柱滚子滚轮轴承、凸轮随动件;(4)轴承附件:紧定套、退卸套、锁紧螺母;(5)工程产品:背辊轴承、混合陶瓷轴承、传感器轴承单元、INSOCOAT 绝缘轴承、高温轴承和轴承单元、NoWear 永不磨损涂层轴承、固态油轴承、滚轮轴承单元。滑动轴承 滑动轴承被应用于多种行业和多种应用,如铁路、采矿和建筑设备、农业和林业机械、叉车和太阳能设备等,这些行业和应用都需要以具有性价比、且可靠的方式来应对摆动和旋转运动。SKF 滑动轴承、杆端轴承和轴套具有可靠性高、使用寿命长以及最小维护量的性能

45、。(1)轴承产品:径向球面滑动轴承、角接触球面滑动轴承、球面滑动推力轴承、杆端关节轴承;(2)轴套、推力座圈、板带等。回转支撑轴承 回转支撑轴承由一个内圈和一个外圈组成,其中一个圈环通常包含一个齿轮。两个环中具有连接孔,它们实现了优化的动力传输,相邻机器部件之间的连接简单快捷。轴承的滚道和滚动部件(以及保持架或隔块)一起作用,可承受单向载荷或任何方向的结合载荷。SKF 公司生产各种外径为 0.1-18m 的标准和定制支承回转轴承,以满足特殊应用的需求。带四点接触球轴承的回转支承轴承、带八点接触球轴承的回转支承轴承、带交叉圆柱滚子轴承的回转支承轴承、带三列滚子轴承的支回转承轴承、带钢丝滚道轴承的

46、支承回转轴承、定制回转支承轴承。磁浮轴承和系统 SKF 磁浮轴承和系统是要求高转速、低振动应用的理想之选;没有实际接触,无需润滑,几乎无摩擦,设备的整体功率效率也得到提升;轴主动定位和内置的振动管理系统是磁浮轴承的额外优势。-薄型轴承 薄型轴承旨在节省重量,使用更少的空间,减少摩擦,增加灵活性并提供高运行精度。这些轴承可以满足高要求和特定要求,通常用于航空航天、医疗系统、机器人、天文仪器和机床等。与标准尺寸轴承相比,SKF 的设计效率可以显著节省空间、重量和成本。薄型截面轴承、超级薄型截面轴承、定制薄型截面轴承。工业密封件 密封会对系统性能产生重大影响,SKF 密封能大幅提升设备的容量、耐久性

47、和性能,同时降低摩擦,延长维护间隔时间,实现更大价值的同时增加可持续性。径向轴密封件、盒式密封件、耐磨衬套、履带销密封件、金属面密封件、V 形密封、轴向夹持式密封件。汽车密封件 密封件主要用于减少摩擦、延长使用寿命、保持润滑剂和隔绝污染物等,能够应用在轴承、车身、发动机、悬架等环节。轴承密封件、车身密封件、传动系统密封件、eDrice 单元密封件、发动机密封件、悬架密封件、轮端密封件、两轮车密封件。资料来源:斯凯孚官网,光大证券研究所整理 敬请参阅最后一页特别声明-15-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 Henry TimkenHenry Timken、H.H.TimkenH.H.T

48、imken和和William TimkenWilliam Timken三人三人在在18991899年创立了年创立了TimkenTimken滚子轴承与车轴公司。滚子轴承与车轴公司。Henry Timken 的圆锥滚子轴承专利是铁姆肯公司赖以发展的基础,自 1899 年以来,公司通过创新和收购大幅拓展了产品组合。截至 20世纪 20 年代,铁姆肯公司已为 80%的美国汽车提供轴承,并迅速拓展到了新的工业市场。铁姆肯在摩擦管理、动力传动和材料等科学领域拥有精深的专业知识,能够提供铁姆肯在摩擦管理、动力传动和材料等科学领域拥有精深的专业知识,能够提供以客户为中心的创新解决方案,深受全球用户的广泛认可。

49、以客户为中心的创新解决方案,深受全球用户的广泛认可。20 世纪初,铁姆肯通过在英国签订的许可协议首次打入海外市场,继而在 60 年代及之后的几十年里实现了大规模海外扩张,如今已通过全球的网络为世界各地的客户和市场提供服务。铁姆肯公司于铁姆肯公司于 19921992 年进年进入中国市场。入中国市场。铁姆肯在中国不但已建立起强大的业务团队,还投资兴建了具有世界级生产或服务能力的制造基地。在大中华区铁姆肯已拥有员工超 3600 名,在全国主要城市设有 14 个各级办事机构,并建立了 5 家轴承制造基地和 3 家动力传动产品制造基地,1 家培训中心和多个物流、工程技术以及增值工业服务中心,全面满足全球

50、客户尤其是中国客户的需求。表表 4 4:铁姆肯(铁姆肯(TIMKENTIMKEN)产品介绍产品介绍 产品名称产品名称 产品介绍产品介绍 产品系列产品系列 产品图示产品图示 滚动轴承 主要包括球轴承和滚子轴承;圆锥滚子轴承是公司的旗舰产品,适用于数千种组合和各种配置,可提供定制化的几何结构、工程表面或专门的密封解决方案,即使在最严苛的环境下也可从容应对径向载荷与轴向载荷。(1)球轴承:深沟球轴承、角接触球轴承;(2)滚子轴承:钢保持架调心滚子轴承、黄铜保持架调心滚子轴承、单列圆柱滚子轴承(NU 型、N 型、NJ 型、NF型、NP 型、NUP 型)、双列圆柱滚子轴承、多列圆柱滚子轴承、英制单列圆锥

51、滚子轴承、公制单列圆锥滚子轴承、公制配对圆锥滚子轴承、四列圆锥滚子轴承、精密圆锥滚子轴承、集成式轴承组件;(3)推力轴承:推力球轴承、推力圆柱滚子轴承、推力调心滚子轴承、推力圆锥滚子轴承等。滑动轴承 主要是关节轴承,普遍适用于中等偏心、静态摆动的应用。由于拥有更大的接触区域,关节轴承可在紧凑的设计中承载高径向和轴向载荷,是采矿和建筑行业静态振摆动应用的理想选择。径向关节轴承、带唇形密封圈的径向关节轴承、角接触止推关节轴承。带座轴承单元 铁姆肯提供最广泛的带座轴承解决方案产品系列之一,拥有多种轴承类型、密封解决方案、锁紧选件和轴承座样式。优异的运行结果来自可重复的可靠性能。减少损坏、污染和停工时

52、间。安装 Timken 带座轴承单元,可确保一致性、控制力和信心。SAF 带座轴承、SNT 带座轴承单元、一体式调心滚子轴承带座单元、E 型圆锥滚子轴承带座单元、UC 系列带座球轴承单元、剖分式圆柱滚子轴承带座单元。工业传动产品 铁姆肯公司不断丰富其工业传动产品组合,以提升工业机械设备的可靠性和效率。Rollon、Cone Drive、Groeneveld 润滑系统、Philadelphia Gear 传动装置、Carlisle 皮带、Diamond 链条和 Lovejoy 联轴器可为客户提供各种解决方案,推动工业运转。螺旋钻、联轴器和万向节、齿轮箱/变速器、润滑剂与润滑系统、TIMKEN 密

53、封、TIMKEN 维护工具、商用车辆轮端配件及工具、皮带、线性传动、编码器和传感器、制动器和离合器、链条 资料来源:铁姆肯官网,光大证券研究所整理 敬请参阅最后一页特别声明-16-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 我国轴承产业形成了五大产业聚集区。我国轴承产业形成了五大产业聚集区。中国经过几十年的发展,轴承产业具有重要的区域发展特色,主要形成了以瓦房店、洛阳、浙江东部、苏锡常(长三角)和山东聊城五个轴承产业集群。(1)瓦房店轴承基地:是中国最大的轴承行业基地,被称为“中国轴承之都”,轴承产品主要是大型、特大型设备轴承;(2)洛阳轴承行业基地:是我国技术积累最深刻的轴承行业集聚区,拥有

54、专业的轴承研究所,以及唯一有轴承专业的河南科技大学,产品主要是中型、大型、高档的主要设备轴承;(3)浙东轴承产业聚集区:拥有完整的工业布局与先进的生产设备,轴承产品多是中小型、中型;(4)苏锡常轴承行业基地:以差异化发展为特点,定位“专精特新”,生产的轴承主要用于轻工业;(5)聊城轴承行业基地:是我国最大的轴承保持器生产基地和最大的轴承贸易聚集地,全产业布局,现已形成以轴承生产、装配和销售为一体的临清市烟店轴承市场。表表 5 5:我国五大轴承产业聚集区简介我国五大轴承产业聚集区简介 产业聚集区产业聚集区 区域特点和优势区域特点和优势 主要产品主要产品 代表企业代表企业 老工业基地培育的瓦房店(

55、辽宁)轴承产业集聚区“中国轴承之都”、龙头企业拉动、人力资源雄厚、优势品牌带动、国家政策支持 冶金矿山轴承、风力发电机轴承、铁路货车轴承、石油机械轴承、精密机床轴承、水泥机械轴承等 瓦轴、大冶轴、瓦光阳、瓦冶轴、金峰轴承、瑞谷科技、大连国威、远东、大连光杨、凯特乐等 以产学研为纽带的洛阳(河南)轴承产业集聚区 产学研紧密结合、强劲的研发能力、优秀的科普基地、联盟的中枢神经 高、精、尖、特轴承产品 洛阳轴承、洛凌轴承、轴研科技(国机精工)、洛阳巨创、中机科技、洛阳众悦、开远智能等 市场经济催生的浙东(浙江)轴承产业集聚区 新昌:“轴承之乡”、完整的工业布局、特色的产业集群、主导的民营经济、先进的

56、生产设备 汽车轴承、电机轴承、电动工具轴承、家电轴承、农机轴承等中小型、微型轴承以及轴承锻件、轴承钢管、轴承套圈等轴承零配件 五洲新春、人本、慈兴集团、万向、新昌西密克、金沃精工、银球轴承、常山捷姆、八环轴承、更大轴承、杭州华星等 以“专精特新”为特色的苏锡常(长三角)轴承产业集聚区 差异化发展、定位“专精特新”、工业基础雄厚、市场需求广阔 汽车轴承、家电轴承、机床主轴轴承、纺织机械轴承、滚针轴承等精密轴承 力星股份、常州光洋、南方轴承、无锡华洋、常熟长城、江苏南方、苏州轴承、江苏联动、无锡二轴、无锡滚动、南京轴承等 勤劳沃土上成长的聊城(山东)轴承产业集聚区 聊城郑家镇:中国轴承保持器之乡、

57、全产业布局、民营企业主导、工贸互补促进发展 各类标准轴承,内外球面轴承、关节轴承、薄壁轴承等非标轴承和特种轴承,钢球、滚子、滚针、保持器和内外环锻、车、磨件等轴承零配件,轴承仪器及轴承加工设备 临沂开元、东阿钢球、新欣金帝、烟台轴承仪器、乳山双峰机床、烟台西蒙、山东梁轴、山东汇新、济宁精益等 资料来源:金沃股份招股说明书,光大证券研究所整理 当前国产化进程下,我国轴承发展已取得较大突破,但仍在轴承材料、专用设备当前国产化进程下,我国轴承发展已取得较大突破,但仍在轴承材料、专用设备方面存在壁垒。方面存在壁垒。作为高精度的机械部品,轴承综合了材料科学、热处理技术、数控技术等多种技术。(1 1)轴承

58、材料层面:)轴承材料层面:轴承钢成为制约我国轴承行业高质量发展的主要因素之一。轴承钢成为制约我国轴承行业高质量发展的主要因素之一。轴承常用材料一般分为金属材料、多孔质金属材料和非金属材料三大类型,而轴承钢作为当前最常用的轴承材料之一,具有高强度、耐腐蚀、耐高温等优点,适用于各类型轴承的制造。行业内当前应用的轴承钢主要包括高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、不锈轴承钢、高温轴承钢、中碳轴承钢和无磁轴承钢六类。碳铬轴承钢:兴澄特钢已能按 GB/T18254-2016 标准第二等级高级优质钢进行批量生产,占其产量的 65%以上,第一等级特级优质钢目前也已开始生产和供货;敬请参阅最后一页特别声明-17-证券研究

59、报告 电力设备新能源电力设备新能源 渗碳轴承钢、中碳轴承钢:国内已达到国外同类产品水平,欧美、日本在华企业已开始批量使用;不锈轴承钢、高温轴承钢、无磁轴承钢:国内技术质量水平与国际水平有一定差距,具体表现在质量的一致性、性能稳定性和特种轴承个性化需求满足度。总体总体来来看看,当前我国轴承钢的技术质量水平已取得长足进步,但与国际先进水平,当前我国轴承钢的技术质量水平已取得长足进步,但与国际先进水平相比仍存在一定差距。相比仍存在一定差距。表表 6 6:我国轴承钢发展存在的问题与差距我国轴承钢发展存在的问题与差距 主要问题主要问题 具体情况及存在的差距具体情况及存在的差距 基础研究尚待深入 在轴承钢

60、抗疲劳性能因素与失效机制的定量研究及评价技术、对碳化物与疲劳寿命关系的研究等方面仍与国际先进水平存在一定差距,且国标轴承钢碳化物图谱与欧美标准的图谱差异大。先进标准需深入贯彻落实 GB/182542016高碳铬轴承钢和 GB/T388852020超高洁净高碳铬轴承钢通用技术条件已达到国际先进水平标准并先后实施,但在新标准规定的超高洁净钢、特级优质钢生产和应用等方面还需进一步过渡转变。技术和装备良莠不齐 尽管兴澄特钢等骨干企业已采用达到国际先进水平的技术和装备,但仍有企业冶炼和轧制的技术和装备水平不高。如无高精度连轧线,无末端电磁搅拌装置,轧制压缩比控制不严等。国外垂直连铸已得到普遍应用,但国内

61、刚刚起步。质量控制不严 特钢厂质量管理和质量控制不严,轴承钢材存在钢材表面缺陷、低倍缺陷、高倍缺陷、碳化物不均匀等问题,从而严重影响轴承的寿命和可靠性。未形成质量监督机制 轴承钢质量缺乏第三方、第二方监督。绝大多数轴承生产企业采购轴承钢材没有对供货厂家质量保证能力进行调查评审;中小轴承企业均没有轴承钢材进厂检验的能力。研发与应用推广难 国际跨国轴承的轴承钢研发力度大、研发应用的轴承钢种多,高端轴承有成系列的专用钢材,例如:SKF 公司开发了适合于高碳铬轴承钢下贝氏体淬火的钢种 SKF24 以应用于铁路轴承、冶金轧机轴承等;日本 NSK 公司、KOYO 公司为提高轴承在污染润滑条件下的寿命,开发

62、了 NSJ2 钢和 TF 系列钢;日本 NTN 公司、KOYO 公司分别开发了适合在 150180准高温条件下工作的 NTJ2、KUJ7钢,以解决该轴承使用高温轴承钢成本高的问题。目前,我国在新型轴承钢研发与生产方面已有较强实力,但由于我国轴承制造企业在研制对应轴承要求的钢种方面的意愿和能力较差,影响了轴承行业对不同使用要求重大装备的配套能力。资料来源:中轴协轴承工业,光大证券研究所整理 (2 2)专用设备层面:)专用设备层面:热处理是保证轴承精度、性能、寿命和可靠性的重要环节。热处理是保证轴承精度、性能、寿命和可靠性的重要环节。作为轴承加工的重要专用设备,随着主机对配套轴承性能提出越来越高的

63、要求,轴承热处理设备方面也需要有很大的提升。中国热处理行业“十四五”发展规划纲要表示,“十三五”期间,我国热处理装备和工艺材料制造已基本达到或接近国际先进水平,但较发达国家仍存在差距,主要表现在:设备稳定性差、热处理工件质量的离散性大,自动化与信息化程度低,功能不全面,产业线集成能力不足等方面。表表 7 7:中国热处理设备技术及产品和工业发达国家差距分析中国热处理设备技术及产品和工业发达国家差距分析 指标指标 国外领先水平国外领先水平 我国我国水平水平 真空退火炉有效加热区长度 30m 16m 真空气淬炉装载量 10t 5t 真空加压气淬炉气冷压强 2/4MPa 1.2/2.5MP 保护气氛加

64、热装备使用率 欧美国家的锻件正火、退火和调质处理均已在可控气氛连续式热处理生产线中进行 我国仍然大多是在大气中加热的台车式炉中进行,材料氧化损失严重,工艺数字化控制难度大 自动化热处理生产 自动化生产已成为热处理生产线的标准配置 全行业能实现精密控制的自动化、数字化生产装备不到 10%真空热处理设备 单台套周期式:炉气压力:10bar,最大装炉量:50 吨;连续式:炉气压力:20bar,最大装炉量:20 吨 单台套周期炉炉气压力:10bar,最大装炉量:5 吨 可控气氛热处理设备 全自动,完全燃烧排放 自动化程度低,烟气排放较大 IGBT 晶体管感应加热设备 已普遍使用 开始推广使用 真空清洗

65、设备 已普遍使用 开始推广使用 资料来源:中国热处理行业协会,前瞻产业研究院,光大证券研究所整理 敬请参阅最后一页特别声明-18-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 (3 3)加工工艺层面:)加工工艺层面:磨削加工是轴承生产的关键工序。磨削加工是轴承生产的关键工序。轴承生产过程中,所耗用的磨削加工劳动量约占总劳动量的 60,磨削加工成本占整个轴承生产成本的 15以上。轴承磨削加工包含磨削、超精、研磨等,目前国内磨削过程多采用单机加工,部分发展较好的企业已建设自动化生产线。图图 1414:轴承磨削、超精工艺过程轴承磨削、超精工艺过程 资料来源:轴承杂志社 当前我国磨削、超精加工技术有了较

66、大改进,宽无心外圆磨削、沟(滚)道超精当前我国磨削、超精加工技术有了较大改进,宽无心外圆磨削、沟(滚)道超精工艺及支沟磨沟工艺已普遍应用,工艺及支沟磨沟工艺已普遍应用,但相比国外轴承磨超加工工艺还存在较大差距,具体表现为:国外先进的轴承制造企业中,端面、外径磨削采用 CNC 数控自动送料,磨削速度达 45m/s;沟道、内径磨削已全部采用 CNC 数控机床,生产过程实现全线自动化,全部工序由计算机集中控制,砂轮线速度达到 60m/s;SKF 磨加工工序的内沟磨削速度已达到 120m/s,特别是使用性能优良的 CBN砂轮使其具备较高的生产效率。敬请参阅最后一页特别声明-19-证券研究报告 电力设备

67、新能源电力设备新能源 2 2、机器人轴承:人形机器人应用带来增量机器人轴承:人形机器人应用带来增量 轴承是人形机器人产业链的重要关节部件,主要应用于减速器、丝杠和电机等环轴承是人形机器人产业链的重要关节部件,主要应用于减速器、丝杠和电机等环节。节。根据不同的核心零部件,轴承的使用类型也较为复杂。特斯拉发布 Optimus Gen-2 人形机器人产品演示,长期来看,人形机器人的市场潜力较大,人形机器人的不断发展有望推动减速器、丝杠、电机配套轴承需求量提升。2.12.1、减速器轴承:以谐波减速器中的交叉滚子轴承和柔减速器轴承:以谐波减速器中的交叉滚子轴承和柔性轴承性轴承为主为主 减速器是人形机器人

68、中核心的动力传达机构,可以类比做人的关节。减速器是人形机器人中核心的动力传达机构,可以类比做人的关节。减速器在原动机和执行机构之间起到匹配转速和传递转矩的作用,主要有精密行星减速器、谐波减速器、RV 减速器等类别。特斯拉特斯拉 OptimusOptimus 机器人中,包含了机器人中,包含了 1414 个谐波个谐波减速器和减速器和 1 12 2 个行星减速器,个行星减速器,减速器减速器占整体价值量的比例高达占整体价值量的比例高达 17%17%。表表 8 8:减速器分类减速器分类及其特点对比及其特点对比 减速器类别减速器类别 结构特点结构特点 优点优点 缺点缺点 应用领域应用领域 精密行星减速器

69、体积比较小,主要包括行星轮、太阳轮和内齿圈。精密行星减速器单级传动比都在 10以内,且减速级数一般不会超过 3 级。扭矩大、精度高、单级传动效率高达97%、质量轻、寿命可长达 2 万小时、免保养。单级传动比范围小。移动机器人、新能源设备、高端机床、智能交通等行业的精密传动装置。谐波减速器 主要包括波发生器、柔轮与刚轮。减速器工作时,波发生器会发生可控变形,同时依靠柔轮、刚轮的啮合传递动力。传动精度高,重量和体积小,运转平稳、传动比大。传递扭矩相对较小,传动效率低、使用寿命有限。机器人中负载较小的小臂、腕部和手部等关节、航空航天、精密加工设备和医疗设备领域。RV 减速器 主要包括两级传动装置,分

70、别为渐开线行星齿轮传动和摆线针轮行星传动。传动比范围广,传动效率高达85%-92%,传动平稳性高,承载能力强,刚性和耐过载冲击性能好,传动精度高。结构复杂、制造难度大、成本高。机器人中负载较重的机座、大臂、肩部等大关节。资料来源:科峰智能招股说明书 谐波减速器轴承谐波减速器轴承 谐波减速器具有体积小、精度高的优势。谐波减速器具有体积小、精度高的优势。谐波减速器是一种靠波发生器使柔轮产生可控的弹性变形波,通过其与刚轮的相互作用,实现运动和动力传递的传动装置,其构造主要由带有内齿圈的刚性齿轮(刚轮)、带有外齿圈的柔性齿轮(柔轮)、波发生器三个基本构件组成。谐波传动技术突破了机械传动采用刚性构件的模

71、式,使用了一个柔性构件来实现机械传动,具有传动精度高、体积小的优点,非常适合应用于人形机器人非常适合应用于人形机器人的线性关节等部位。的线性关节等部位。图图 1515:谐波减速器结构示意图谐波减速器结构示意图 图图 1616:谐波减速器运行示意图谐波减速器运行示意图 资料来源:绿的谐波招股说明书 资料来源:绿的谐波招股说明书 敬请参阅最后一页特别声明-20-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 谐波减速器轴承包括刚性轴承和柔性轴承两大类型谐波减速器轴承包括刚性轴承和柔性轴承两大类型。刚性轴承刚性轴承为交叉圆柱滚子结构,根据其使用场合分为外圈分体、内圈整体,外圈、内圈都是整体两大类,滚动体

72、为圆柱滚子,互成 90垂直排列在 V 型滚道中,这种结构的轴承可同时承受轴向载荷、径向载荷和倾覆力矩等各个方向的载荷,轴承具有高精度、高刚性以及复合承载能力。柔性轴承柔性轴承主要承受交变应力,由于其壁厚比较薄,在与凸轮配合时发生一定的变形,内外圈、滚动体均采用高碳铬轴承钢,保持器采用尼龙整体式保持器。图图 1717:鸿元轴承:鸿元轴承 CSDCSD 型谐波减速器交叉滚子轴承型谐波减速器交叉滚子轴承 图图 1818:鸿元轴承:鸿元轴承 HYRHYR 柔性轴承柔性轴承 资料来源:鸿元轴承官网 资料来源:鸿元轴承官网 行星减速器行星减速器 行星减速器是传动效率最高行星减速器是传动效率最高的齿轮传动结

73、构。的齿轮传动结构。行星齿轮传动机构主要由行星齿轮、行星架和太阳轮构成的行星齿轮传动机构。精密行星减速器工作时,通常是伺服电机等原动机驱动太阳轮旋转,太阳轮与行星轮的啮合驱动行星轮产生自转;同时,由于行星轮另外一侧与减速器壳体内壁上的环形内齿圈啮合,最终行星轮在自转驱动下将沿着与太阳轮旋转相同方向在环形内齿圈上滚动,形成围绕太阳轮旋转的“公转”运动。太阳轮和齿圈存在齿数差,从而达到减速目的。图图 1919:精密行星减速器结构示意图精密行星减速器结构示意图 资料来源:科峰智能招股说明书 敬请参阅最后一页特别声明-21-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 行星减速器轴承行星减速器轴承包括深

74、沟包括深沟球轴承、滚针轴承等。球轴承、滚针轴承等。从行星减速器的结构来看,主要由齿圈、中心轮、行星轮、行星架、轴承等零件构成。出力轴承和入力轴承是行星减速器的主轴承,通常选用深沟球轴承;滚针轴承则是行星减速器行星轮轴承的主流选择。图图 2020:行星减速器结构行星减速器结构与零部件拆分图与零部件拆分图 资料来源:电动葫芦厂家官网 RVRV 减速器轴承减速器轴承 RVRV 减速器由一个行星齿轮减速机的前级和一个减速器由一个行星齿轮减速机的前级和一个摆线针轮减速机的后级组成。摆线针轮减速机的后级组成。RV传动是在传统针摆行星传动的基础上发展而来,具有体积小、质量轻、传动比范围大、寿命长、精度保持稳

75、定、效率高、传动平稳等一系列优点。RV 减速器比谐波减速器具有更高的疲劳强度、刚度和寿命,并且其运动精度不会随着使用时间增长而显著降低,RV 减速器因为诸多优点被广泛应用于工业机器人等领域,在先进机器人传动中有逐渐取代谐波减速器的发展趋势。图图 2121:RVRV 减速器结构减速器结构示意图示意图 行星齿轮行星齿轮针齿壳针齿壳曲柄轴曲柄轴输入轴输入轴输出轴输出轴针齿针齿摆线轮摆线轮 资料来源:东龙工具官网,光大证券研究所 敬请参阅最后一页特别声明-22-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 随着机器人行业迅速发展,随着机器人行业迅速发展,RVRV 减速器及其所用轴承的要求减速器及其所用轴

76、承的要求越来越高。越来越高。RV 减速器用轴承主要有薄壁角接触球轴承、薄壁圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承、薄壁深沟球轴承等,1 台 RV 减速器一般需要 9-15 套轴承。随着 RV 减速器结构的标准化、系列化,其轴承安装部位、功能及结构也逐渐固化。角接触球轴承角接触球轴承是是 RVRV 减速器减速器的主轴承,几乎承受了全部外载荷。的主轴承,几乎承受了全部外载荷。角接触球轴承作为 RV 减速器的主轴承,是其中的关键部件,通常采用非标设计;主轴承位于减速器外壳与行星架之间,受到减速器外壳与行星架之间的相互作用力,包括轴向力、径向力及倾覆力矩。此外,此外,RVRV 减速器中还有减速器中还有圆锥滚子轴承

77、圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承、深沟球轴承、圆柱滚子轴承、深沟球轴承。偏心轴支承轴承选用圆锥滚子轴承,主要作用为支承曲柄轴,中和由保持架产生的阻碍曲柄轴旋转的作用力;摆线轮支承轴承多数选用圆柱滚子轴承,用于支承摆线轮圆周运动;太阳轮支承轴承一般为薄壁深沟球轴承,主要起精确定位减速器太阳轮位置的作用。图图 2222:RVRV 减速器减速器轴承的分类轴承的分类 图图 2323:RVRV 减速器减速器中各类中各类轴承轴承安装位置示意图安装位置示意图 资料来源:王东峰工业机器人 RV 减速器专用精密轴承技术分析 资料来源:王东峰工业机器人 RV 减速器专用精密轴承技术分析 2.22.2、丝杠丝杠轴承轴承:

78、以深沟球轴承和四点接触轴承为主:以深沟球轴承和四点接触轴承为主 丝杠是将旋转运动转化为直线运动的传动元件,为关节提供精准的定位和运动控丝杠是将旋转运动转化为直线运动的传动元件,为关节提供精准的定位和运动控制。制。丝杠类型主要包括滚珠丝杠和行星滚柱丝杠等:滚珠丝杠由丝杆轴和螺母组成,其中螺母又由钢球、预压片、反向器、防尘器等组成;行星滚柱丝杠主要由丝杠、滚柱、螺母、内齿圈、保持架和弹性挡圈组成,依靠多个滚柱与丝杠、螺母之间的螺纹啮合传动来将伺服电机的旋转运动转化为直线运动,其滚柱通过保持架均匀的分布在丝杠、螺母之间。图图 2424:滚珠丝杠:滚珠丝杠结构示意图结构示意图 图图 2525:行星滚柱

79、丝杠:行星滚柱丝杠结构示意图结构示意图 滚珠螺母滚珠螺母滚珠丝杠滚珠丝杠滚珠滚珠 滚柱滚柱齿圈齿圈 保持架保持架螺母螺母 弹性挡圈弹性挡圈丝杠丝杠 资料来源:沈阳中捷众创智能装备有限公司微信公众号 资料来源:王家健行星滚柱丝杠运动原理及有限元分析 敬请参阅最后一页特别声明-23-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 特斯拉人形机器人使用行星滚柱丝杠,其中轴承选用特斯拉人形机器人使用行星滚柱丝杠,其中轴承选用深沟球轴承和四点接触球轴深沟球轴承和四点接触球轴承承。根据特斯拉 AI Day 2022,其线性执行器方案由无框力矩电机+行星滚柱丝杠+力矩传感器+位置传感器+轴承+编码器构成,其中轴

80、承选用深沟球轴承和四点接触球轴承的组合,分别位于行星滚柱丝杠的两端。图图 2626:特斯拉特斯拉 OptimusOptimus 人形机器人线性执行器人形机器人线性执行器 行星滚柱行星滚柱反向滚柱反向滚柱丝杠丝杠四点接触球轴承四点接触球轴承深沟球轴承深沟球轴承定子定子力传感器力传感器位置传感器位置传感器磁体磁体 资料来源:特斯拉 AI DAY 2022,光大证券研究所整理 2.32.3、电机电机轴承轴承:以空心杯电机中的深沟球轴承或滑动轴:以空心杯电机中的深沟球轴承或滑动轴承为主承为主 人形机器人中使用最多的为空心杯电机和力矩电机。人形机器人中使用最多的为空心杯电机和力矩电机。电机按照控制方式分

81、类,可以分为伺服电机、步进电机。电机按照驱动方式分类,可以分为直流电机和交流电机。直流电机中,按照线圈类型分类,可以分为有铁芯的电机和空心杯电机;按照换向方式分类,可以分为有刷电机和无刷电机。特斯拉特斯拉 OptimusOptimus 机器人中,机器人中,包含了包含了 2 28 8 个无框力矩电机和个无框力矩电机和 1 12 2 个空心杯电机个空心杯电机,电机占整体价值量的比例高达,电机占整体价值量的比例高达2 28%8%。图图 2727:电机的分类电机的分类 资料来源:光大证券研究所整理 敬请参阅最后一页特别声明-24-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 空心杯电机是一种微型伺服电动

82、机。空心杯电机是一种微型伺服电动机。它可以利用永磁铁产生磁场,从而实现直流供电。与传统电机的不同之处在于,空心杯电机采用的是无铁芯转子。无铁芯转子的结构使得空心杯电机具有以下优点:(1)重量大幅降低,从而降低了电机的转动惯量;(2)消除了由于铁芯形成涡流造成的电能损耗;(3)降低了转子自身的机械能损耗。人形机器人灵巧手使用的电机是空心杯电机。人形机器人灵巧手使用的电机是空心杯电机。特斯拉人形机器人 Optimus 的灵巧手采用经典的6电机驱动方案,即由空心杯电机+驱动器+减速器+编码器组成,拇指是采用双电机驱动弯曲和侧摆,其余四指各用一个电机带动。图图 2828:特斯拉特斯拉 OptimusO

83、ptimus 人形机器人手部透视图人形机器人手部透视图 图图 2929:因时机器人灵巧手及微型伺服电缸因时机器人灵巧手及微型伺服电缸 手指电机41个/根拇指电机12个/根 资料来源:特斯拉 AI DAY 2022,光大证券研究所整理 资料来源:因时机器人公众号及官网 空心杯电机空心杯电机主要选用深沟球主要选用深沟球轴承轴承或滑动轴承或滑动轴承。以鸣志电器的空心杯电机产品为例,有刷空心杯电机中为两个滑动轴承,成本和技术难度要低于滚动轴承;无刷空心杯电机中为两个滚珠轴承,通常为深沟球轴承,具备高稳定性、高精度、低摩擦等特性,在国内技术较为成熟。图图 3030:鸣志电器有刷空心杯电机结构图鸣志电器有

84、刷空心杯电机结构图 图图 3131:鸣志电器无刷空心杯电机结构图鸣志电器无刷空心杯电机结构图 资料来源:鸣志电器官网 资料来源:鸣志电器官网 敬请参阅最后一页特别声明-25-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 无框力矩电机无框力矩电机是一种以输出扭矩为衡量指标的无框架式永磁电机是一种以输出扭矩为衡量指标的无框架式永磁电机,不含轴承结不含轴承结构构。无框力矩电机的原理与传统的永磁电机相同,不同点主要在于结构上:无框力矩电机没有轴、轴承、外壳或端盖,只有转子和定子两个部件。转子通常是内部部件,由带永磁体的旋转钢圆环组件构成,直接安装在机器轴上;定子是外部部件,齿轮外部环绕钢片和铜绕组,以产

85、生紧密攀附在机器壳体内的电磁力。图图 3232:无框无框力矩力矩电机电机的构造的构造 资料来源:科尔摩根官网 2.42.4、人形机器人快速发展推动轴承需求增长人形机器人快速发展推动轴承需求增长 根据我们的梳理,人形机器人各环节所选用的主流轴承类型情况如下:根据我们的梳理,人形机器人各环节所选用的主流轴承类型情况如下:(1)减速器:谐波减速器选用交叉滚子轴承、柔性轴承;行星减速器选用深沟球轴承、滚针轴承;RV 减速器选用角接触球轴承、圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承、深沟球轴承;(2)丝杠:行星滚柱丝杠选用深沟球轴承、四点接触球轴承;(3)电机:空心杯电机选用深沟球轴承、滑动轴承。表表 9 9:人形机

86、器人部件轴承情况:人形机器人部件轴承情况 组成部件组成部件 轴承种类轴承种类 谐波减速器 交叉滚子轴承 柔性轴承 行星减速器 深沟球轴承 滚针轴承 RV 减速器 角接触球轴承 圆锥滚子轴承 圆柱滚子轴承 深沟球轴承 丝杠 深沟球轴承 四点接触球轴承 电机 深沟球轴承 滑动轴承 资料来源:光大证券研究所整理 敬请参阅最后一页特别声明-26-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 人形机器人快速发展人形机器人快速发展有望有望推动轴承需求推动轴承需求进一步进一步增长增长。根据我们在 2024 年 1 月15 日外发的人形机器人:加速发展,全面进击人形机器人行业系列报告(一)中以特斯拉 Optim

87、us 零部件构成所进行的测算,当人形机器人销量达到百万台级别时,行星滚柱丝杠、谐波减速器的市场空间将超过百亿元人民币,空心杯电机和行星减速器的市场空间也有较大提升。在此背景之下,在此背景之下,以上环节的以上环节的轴承使用量亦轴承使用量亦将迎来将迎来较较大的发展空间。大的发展空间。表表 1010:人形机器人各环节市场空间测算:人形机器人各环节市场空间测算 市场空间市场空间 单机价值量(万元)单机价值量(万元)1010 万台(亿元)万台(亿元)100100 万台(亿元)万台(亿元)10001000 万台(亿元)万台(亿元)无框力矩电机 3.64 36.4 364 3640 行星滚柱丝杠 2.8 2

88、8 280 2800 谐波减速器 1.96 19.6 196 1960 空心杯电机 0.84 8.4 84 840 行星减速器 0.72 7.2 72 720 资料来源:特斯拉官网,光大证券研究所根据步科股份、绿的谐波、鸣志电器等公司公告及官网数据整理、测算;注:具体测算过程详见 2024 年 1 月 15 日外发报告人形机器人:加速发展,全面进击人形机器人行业系列报告(一)敬请参阅最后一页特别声明-27-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 3 3、风电轴承:降本压力下国产替代加速风电轴承:降本压力下国产替代加速 3.13.1、轴承是风机核心零部件,具有较强的抗通缩属性轴承是风机核心零

89、部件,具有较强的抗通缩属性 风电轴承具有较强的抗通缩属性。风电轴承具有较强的抗通缩属性。在陆上风电已经平价,且海上风电逐渐接近平价的背景下,风电产业链迎来一定的降本压力。风电轴承作为风电产业链中重要的环节,不可避免地面临着一定的降本压力,但相对于产业链中其它部分环节,风电轴承具有较强的抗通缩属性,主要因为其具有以下三大要素:技术难度高且主要因为其具有以下三大要素:技术难度高且在风机中发挥着重要作在风机中发挥着重要作用、在风机中的价值量占比不高但附加值高、国产替代与用、在风机中的价值量占比不高但附加值高、国产替代与技术升级加强轴承持续成长能力。技术升级加强轴承持续成长能力。(1 1)技术难度高且

90、在风机中发挥着重要作用)技术难度高且在风机中发挥着重要作用 风力发电机中风力发电机中不同类型的不同类型的轴承轴承发挥着不同的作用。发挥着不同的作用。风电机组轴承一般包括 1 套主轴轴承、1 个偏航轴承和 3 个变桨轴承、1 套发电机轴承。双馈和半直驱技术路线的风机还会有 1 套齿轮箱轴承,而直驱技术路线的风机有多级变速功能,无需齿轮箱。主轴轴承支承着轮毂及叶片,传递扭矩到增速器;偏航和变桨轴承分别适时调整风机和桨叶迎风方向;齿轮箱轴承与发电机轴承各自配合着齿轮箱与发电机的正常运转。图图 3333:各类型轴承在风机中的位置各类型轴承在风机中的位置 资料来源:Windpower Engineeri

91、ng&Development,光大证券研究所 表表 1111:风机轴承类型及其特点介绍风机轴承类型及其特点介绍 主轴轴承主轴轴承 偏航轴承偏航轴承 变桨轴承变桨轴承 齿轮箱轴承齿轮箱轴承 发电机轴承发电机轴承 安装位置 在轮毂与叶片、以及轮毂与齿轮箱之间 安装于塔筒顶端、机仓底部 安装于每个叶片的根部与轮毂连接部位 位于风力发电机的齿轮箱中 位于风机的发电机中 作用 支承轮毂及叶片,传递扭矩到增速器;承受风力载荷,承受主轴、增速器的重力载荷 承载风机主传动系统的全部重量,用于准确适时地调整风机迎风方向 根据风向调整桨叶迎风角度使其达最佳状态 风电机组主轴的转速较低,需要配合增速齿轮箱进行增速以

92、达到发电所需转速 配合发电机将主轴的动能转化为电能 工况特点 低转速(25rpm)、宽温、重载且变化大、振动、高湿度 停多于转、宽温、重载、振动、高湿度 停多于转、宽温、重载、振动、高湿度 承受的扭矩和转速波动范围大,传输负载易突变 高转速(1000-1500rpm)、高温(90-120)重载 常用类型 调心滚子轴承、圆锥滚子轴承等 单列/双列四点接触球转盘轴承 双列同径四点接触球转盘轴承,逐渐以滚子轴承取代球轴承 调心滚子轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、四点接触球轴承 深沟球轴承与圆柱滚子轴承 配套数量 1 套 1 个 3 个 1 套 1 套 资料来源:何加群论我国重大技术装备轴承的自出安

93、全可控,国际新能源网,光大证券研究所整理 敬请参阅最后一页特别声明-28-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 风电轴承在风机中发挥着重要作用风电轴承在风机中发挥着重要作用,其其质量和稳定性要求较高。质量和稳定性要求较高。由于风力发电机的工况条件恶劣,温度、湿度和轴承载荷变化很大,风速较大且带有冲击载荷,因此要求风电轴承具有良好的密封和润滑性能、耐冲击、长寿命和高可靠性(故障极少)。并且风机安装在高处,检修难度较高,与风机中其它零部件相比轴承的更换与维修难度更大、替换成本更高,对运维维保的影响较大,因此要求轴承具有更高的质量与稳定性。(2 2)在风机中的价值量占比不高,降本优先级较低)在

94、风机中的价值量占比不高,降本优先级较低 轴承在风机中轴承在风机中的价值量占比决定其降本压力较小的价值量占比决定其降本压力较小。根据电气风电招股说明书,2020 年轴承在其原材料采购金额中占比约为 8.00%,比轴承高的是叶片、齿轮箱和发电器,占比分别为 20.45%、10.61%和 8.51%。三一重能招股说明书披露的 2021 年轴承(回转支承)占其原材料采购金额的 5.55%。轴承轴承在风机中成本在风机中成本占比占比不高,抗通缩属性较强不高,抗通缩属性较强。从各风机厂商原材料采购金额可以看出,相较于齿轮箱、叶片、发电机等零部件,轴承在风机中的成本占比较低,基本位于 5%左右;以海上风电机组

95、为主的电气风电轴承成本占比较高,在 8%左右。因此,在风机面临降本压力的背景下,轴承的降本优先级要次于前三大价值量占比的零部件环节,具有较强的抗通缩属性。图图 3434:20202020 年年电气风电原材料采购金额占比电气风电原材料采购金额占比 图图 3535:2 202021 1 年三一重能原材料采购金额占比年三一重能原材料采购金额占比 叶片,20.45%齿轮箱,10.61%发电机,8.51%轴承轴承,8.00%,8.00%变流器,4.70%机舱罩/导流罩,1.88%主轴,2.18%其他,43.68%齿轮箱,23.54%叶片及主材,17.46%发电机,5.98%轴承(回转支轴承(回转支承)承

96、),5.55%,5.55%变流器,4.22%机舱罩,1.81%主轴,3.21%其他,38.23%资料来源:电气风电招股说明书,光大证券研究所整理 资料来源:三一重能招股说明书,光大证券研究所整理 图图 3636:不同公司的轴承占原材料采购金额比重对比不同公司的轴承占原材料采购金额比重对比 0%2%4%6%8%10%12%200021电气风电-轴承三一重能-回转支承明阳智能-主轴和变桨轴承运达股份-变桨轴承 资料来源:各公司招股说明书,光大证券研究所整理 敬请参阅最后一页特别声明-29-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 (3 3)国产替代与技

97、术升级加强轴承持续成长能力)国产替代与技术升级加强轴承持续成长能力 相比于风机的其他零部件环节,轴承的国产化率仍有较大提升空间。相比于风机的其他零部件环节,轴承的国产化率仍有较大提升空间。根据 Wood Mackenzie 统计的数据,2019 年我国风电主轴轴承和偏航变桨轴承的国产化率分别为 33%、50%,而其他零部件环节的国产化率均在 50%以上。全球主要轴承供应商已在中国进行大规模投资,以满足中国风电行业日益增长的需求,同时中国国内公司也正在研发攻克高端轴承技术,并投资扩大各类风电轴承的生产能力。未来风电轴承的国产化率有望进一步提高,有益于国内轴承企业的发展。图图 3737:20192

98、019 年国内年国内风机制造风机制造中中各零部件国产化率情况各零部件国产化率情况 33%50%0%20%40%60%80%100%国内份额国外份额 资料来源:Wood Mackenzie,光大证券研究所整理 风电机组朝着大型化方向迅猛发展,技术含量较高的风电轴承迎风电机组朝着大型化方向迅猛发展,技术含量较高的风电轴承迎来技术升级的需来技术升级的需求。求。大尺寸意味着更高的载荷,加上轴承转速高、运行时间长,这些都要求必须对轴承的设计、材料、冷热处理工艺、检测、试验等进行全面升级,也对生产设备和检测设备提出更为苛刻的要求。技术的升级意味着风电轴承具有较强的持续成长能力,进一步提升了风电轴承的抗通缩

99、属性。3.23.2、主轴轴承:性价比优势推动国产替代大势所趋主轴轴承:性价比优势推动国产替代大势所趋 主轴轴承是主轴轴承是风力发电机组核心部件之一,风力发电机组核心部件之一,有多种类型有多种类型。由于风电轴承往往不需要太高的转速,但需要具有较强的承载能力与刚性,因此常用的主轴轴承类型包括调心滚子轴承、单列圆锥滚子轴承和双列圆锥滚子轴承。新强联于 2012 年在国内率先设计制造出三排圆柱滚子结构的直驱式风机主轴轴承,并成为当时国内唯一制造商。风机需要根据不同的配置方案及应用场景,选取合适的主轴轴承类型。表表 1212:风电主轴轴承结构常用类型风电主轴轴承结构常用类型及其特性及其特性 深沟球轴承深

100、沟球轴承 圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承 调心滚子轴承调心滚子轴承 单列圆锥滚子轴承单列圆锥滚子轴承 双列圆锥滚子轴承双列圆锥滚子轴承 径向承载能力 良 优 优 优 优 轴向承载能力 良(可双向)略可(可双向)略可(可双向)优(单向承载强)优(可双向)合成负荷承载能力 良 略可 略可 优 优 刚性/良/良 优 调心性 弱 弱 极强 弱 弱 高速运转能力 优 优 良 良 良 资料来源:捷太格特官网,光大证券研究所整理 敬请参阅最后一页特别声明-30-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 不同的不同的主轴轴承主轴轴承配置方案具有不同的特点。配置方案具有不同的特点。根据风电机组的单机功率、整体结构、

101、工况、制造成本、安装工艺等因素,并且综合考虑各种轴承类型和布局的优缺点,主轴轴承需采用不同的配置。主要的配置类型有三点式支承、两点式支承和单点式支承,其中三点式支承一般用于中低兆瓦的风机上,两点式支承则适用于大兆瓦机型,单点式支承中采用三排圆柱滚子轴承也可应用于大兆瓦风机。图图 3838:三点式支承:主轴轴承三点式支承:主轴轴承+齿轮箱中的轴承齿轮箱中的轴承 图图 3939:两点式支承:双列圆锥滚子轴承两点式支承:双列圆锥滚子轴承+圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承 资料来源:俞黎萍风电机组主轴承选型与设计分析,光大证券研究所 资料来源:俞黎萍风电机组主轴承选型与设计分析,光大证券研究所 两个单列圆锥滚

102、子轴承的两点式支承在成本与结构上具有优势。两个单列圆锥滚子轴承的两点式支承在成本与结构上具有优势。随着风机功率的增大,单支承的三排圆柱滚子主轴轴承和双列圆锥滚子轴承受到载荷分布、整机成本等诸多因素的影响,有所不足。而两个单列圆锥滚子轴承的两点式支承将受力分散至两端,结构更为简单,在开发难度与造价成本上有所降低,未来在得到应用验证后或将成为主流配置方案。新强联于 2020 年成功研发了海上 7MW 直驱式风力发电机双支承单列圆锥滚子轴承,各项指标达到国外同类产品水平。表表 1313:风电主轴风电主轴轴承轴承配置配置类型及其类型及其优缺点优缺点 配置类型配置类型 优点优点 缺点缺点 应用应用 三点

103、式支承 采用一个调心滚子轴承,与齿轮箱两边的弹性支承形成三点式支承 可以承受齿轮箱所要求的较大偏转角,轴承本身的设计和制造的难度低于圆锥轴承 轴向游隙比较大,轮毂在轴向的定位不好,其轴向位移可能超出联轴器等部件的限制。因此,调心滚子轴承一般不在大兆瓦风机上使用,在中低兆瓦风机上的使用也呈现逐渐减少的趋势 一般不在大兆瓦风机上使用,在中低兆瓦风机上的使用也呈现逐渐减少的趋势 两点式支承 有两个调心滚子轴承、两个单列圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承+双列圆锥滚子轴承、GARB 轴承+调心滚子轴承 4 种配置 跨距大,可承受大的弯矩;圆锥滚子轴承可以承受很大的轴向力;可保证轮毂的轴向定位 轴系重量较大,装

104、配工艺相对复杂 主要是双列圆锥滚子轴承+圆柱滚子轴承,逐渐出现两个单列圆锥滚子轴承,适用于大兆瓦风机 单点式支承 大多采用大锥角双列圆锥滚子轴承,亦有采用三排圆柱滚子轴承 易于安装,可以降低轴系重量和零部件数量 两列轴承的跨距小,要承受大的弯矩就需要大幅增加轴承尺寸,成本会大大增加 对于直驱机组来说,超过6MW 就很难再采用单轴承,三排圆柱滚子轴承可应用于大兆瓦风机 资料来源:何加群论我国重大技术装备轴承的自出安全可控,俞黎萍风电机组主轴承选型与设计分析,光大证券研究所整理 主轴轴承可靠性要求高,验证周期较长主轴轴承可靠性要求高,验证周期较长 主轴轴承主轴轴承的的可靠性对机组的稳定运行起到至关

105、重要的作用。可靠性对机组的稳定运行起到至关重要的作用。风力发电机的主轴轴承是叶片和轮毂的连接部件,其工作环境恶劣,长期在低速重载工况下运行,在使用过程中要承受大小和方向均不规律变化的载荷,且往往要求有 20 年以上的使用寿命。相较于偏航、变桨轴承,主轴轴承技术、加工难度更大,一旦出现质量问题,其更换的费用较高,造成的损失远大于收益,因此对于主轴轴承的质量和可靠性要求较高。敬请参阅最后一页特别声明-31-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 由于主轴轴承的更换与维修成本较高,因此其需要较长的验证期,以保证设计思路与制造工艺不存在问题。与海外品牌相比,国产主轴轴承欠缺的是应用验证的积累。国内

106、主轴轴承起步晚,市场影响力相对有限,产品应用时间短于国外轴承供应商。近年来国产主轴轴承逐渐开始近年来国产主轴轴承逐渐开始得到广泛得到广泛应用,若在验证期内能够证明其应用,若在验证期内能够证明其质量的稳定,有望成为国产替代的重要推力。质量的稳定,有望成为国产替代的重要推力。性价比优势是主轴轴承国产替代的核心推动力性价比优势是主轴轴承国产替代的核心推动力 国产主轴轴承的价格普遍低于海外品牌,更具价格优势。国产主轴轴承的价格普遍低于海外品牌,更具价格优势。根据三一重能公告中披露的采购数据,从 2.0MW 到 4.0MW 的国产主轴轴承价格均低于海外品牌 SKF的采购价格,其中 SKF 的 4.0MW

107、 主轴轴承比国产贵约 47%。因此在保证质量的前提下,使用国产轴承能够降低较多主机厂商的成本,更具性价比优势。图图 4040:国内厂商与国内厂商与 SKFSKF 主轴轴承价格对比(万元)主轴轴承价格对比(万元)图图 4141:国内厂商国内厂商 SKFSKF 主轴轴承单主轴轴承单 MWMW 价格对比(万元价格对比(万元/MW/MW)0552.0MW2.5MW3.0MW4.0MW5.0MWSKF洛轴/瓦轴 0123456782.0MW2.5MW3.0MW4.0MW5.0MWSKF洛轴/瓦轴 资料来源:三一重能公司公告,光大证券研究所整理;注:价格数据为三一重能 2020 年和

108、 2021 年上半年采购均价的平均值 资料来源:三一重能公司公告,光大证券研究所整理;注:价格数据为三一重能 2020 年和 2021 年上半年采购均价的平均值 主轴轴承国产替代大势所趋。主轴轴承国产替代大势所趋。海外轴承品牌发展历程较为深远,其拥有雄厚的技术底蕴和丰富的经验。近年来风电主机厂受降本压力的影响,各零部件环节都在寻求降本途径。风电轴承作为国产化率较低的环节,其国产替代空间较大。其中主轴轴承从设计到生产制造,国内和国外产品的差距在逐渐缩小,这也推动其国产化率迅速提升。我国陆上风电主轴轴承的国产化率在 2019 年仅为 15%,2022年洛轴预计其可提高到 40%。图图 4242:我

109、国陆上风电主轴轴承国产化率我国陆上风电主轴轴承国产化率 10%15%47%32%40%0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%50%200212022E主轴轴承(陆上)国产化率 资料来源:北极星风力发电网,洛轴,光大证券研究所整理;注:2022 年数据为洛轴预计 敬请参阅最后一页特别声明-32-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 国内主轴轴承企业有望享受量价齐升国内主轴轴承企业有望享受量价齐升 从量的角从量的角度看,我国风电需求的强劲与国产替代趋势两个因素有望进一步提升国度看,我国风电需求的强劲与国产替代趋势两个因素有望进一步提升国产主轴轴承的需求

110、量。产主轴轴承的需求量。根据国家能源局的数据,2023 年国内风电新增装机量为75.90GW,同比增长 101.70%;并且近年来我国新能源基地建设持续推进,将带动国内风电装机规模持续扩大,我国风电需求的强劲为风电主轴轴承广阔的市场空间提供了基础。同时,在国产替代的趋势下,国内主轴轴承厂商有望进一步提升市场占有率,国产需求量迎来增长机会。从价的角度看,平均单机功率的提升带动主轴轴承价格上升。从价的角度看,平均单机功率的提升带动主轴轴承价格上升。主轴轴承是风电机组中技术壁垒较高的轴承,风电机组大型化发展对技术含量高的主轴轴承提出了更为苛刻的要求,因此其技术附加值随单机功率的上升而迅速提升。根据三

111、一重能披露的数据,以国产轴承为例,一个 2.0MW 主轴轴承的均价为 6.19 万元,而5.0MW 的则上升至 27.88 万元,价格呈现几何式增长,单位价格也从 3.10 万元/MW 上升至 5.58 万元/MW。近年来我国风机单机功率提升迅速,2022 年海上和陆上平均单机容量已分别达到 7.4MW 和 4.3MW。在风机单机功率逐渐提升的大背景下,风电主轴轴承价格有望迅速上升,进而促进其市场规模扩张。图图 4343:中国新增陆上和海上风电机组平均单机容量(中国新增陆上和海上风电机组平均单机容量(MWMW)图图 4444:主轴轴承价格与单主轴轴承价格与单 MWMW 价格随单机功率增加而上升

112、价格随单机功率增加而上升 3.93.63.83.73.84.24.95.67.41.81.81.92.12.12.42.63.14.3042000212022海上陆上 6.19 8.14 13.14 19.91 27.88 3.10 3.25 4.38 4.98 5.58 0 5 10 15 20 25 30 2.0MW2.5MW3.0MW4.0MW5.0MW价格(万元)单MW价格(万元/MW)资料来源:CWEA,光大证券研究所 资料来源:三一重能公司公告,光大证券研究所 多家企业已在大兆瓦主轴轴承上实现突破。多家企业已在大兆瓦

113、主轴轴承上实现突破。国内多家厂商对风电主轴轴承产品进行布局,包括新强联、瓦轴、洛轴、国机精工等,其中国机精工旗下的轴研科技已成功下线 10MW 陆上和 18MW 海上风电主轴轴承。国内厂商在大兆瓦主轴轴承上的技术研发能力已逐渐与海外品牌缩小差距,随着主机厂对国产品牌认可度的提升,已有产品布局的国内企业有望获得更多的市场份额。表表 1414:国内各企业国内各企业风电主轴轴承风电主轴轴承产品产品情况梳理情况梳理 企业企业 风电风电主轴轴承产品主轴轴承产品情况情况 新强联 2020 年成功研发 7MW 双支承单列圆锥滚子轴承,2021 年 5MW 海上风电主轴轴承完成交付装机,三排圆柱滚子主轴轴承和

114、双列圆锥滚子主轴轴承已批量供货;2022 年 7 月成功下线 12MW 海上抗台风型风力发电机组主轴轴承。瓦轴 2019 年批量生产 2MW 主轴轴承,2021 年成功研制 4.XMW 平台风机单列圆锥主轴轴承。2023 年公司投资 10 亿元成立风电主轴轴承公司。洛轴 2022 年自主研发的国内首套 16 兆瓦平台风电主轴轴承在洛阳顺利下线交付。国机精工 2023 年公司旗下轴研科技自主研发的陆上 10MW 风电主轴轴承顺利完成装机,刷新了国产陆上风电主轴轴承最大单机容量记录;国产首台 18MW 海上风电主轴轴承顺利下线,刷新了我国国产风电主轴轴承最大单机容量的纪录。京冶 目前以 2.0MW

115、、3.0MW、3.4MW 主轴轴承为主,2022 年 5.5/7.0MW 主轴轴承已完成鉴定。成都天马 2021 年研制的国内首台 8MW 海上风电主轴轴承正式下线。恒润股份 公司研发的主轴轴承可以应用于 4-16MW 的风机,公司预计 2024 年将正式推向市场。资料来源:各公司官网,各公司公告,国际风力发电网,国际能源网,光大证券研究所整理 敬请参阅最后一页特别声明-33-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 3.33.3、偏航变桨轴承:独立变桨有望成为主流偏航变桨轴承:独立变桨有望成为主流 偏航变桨系统是现代大型风电机组重要组成部分偏航变桨系统是现代大型风电机组重要组成部分,作为功

116、率控制和转速控制的执行部件,对机组的运行和安全起到至关重要的作用。偏航系统又称对风装置,能通过偏航驱动等操作带动齿圈旋转,进而通过轴承带动机舱旋转来使其迎风角度改变,最后让风机转至跟随风向变化的相应位置。变桨系统能根据风速的变化,通过变桨轴承来控制叶片的方向,把握风轮的转动速度,进而在一定程度上调整风机的输出功率。偏航变桨轴承一般采用单排或双排四点接触球转盘轴承,新强联率先成功研制的三排圆柱滚子轴承应用在独立变桨技术上,具有更高的刚性和承载能力。图图 4545:新强联双排四点接触球轴承新强联双排四点接触球轴承 图图 4646:新强联新强联三排圆柱滚子独立变桨轴承三排圆柱滚子独立变桨轴承 资料来

117、源:新强联官网 资料来源:新强联官网 偏航变桨轴承的偏航变桨轴承的价格随单机功率增加而上升,其毛利率比主轴轴承低。价格随单机功率增加而上升,其毛利率比主轴轴承低。根据新强联披露的数据,一个 3-4MW、4-5MW、5-6MW 功率段的偏航变桨轴承均价分别为 12.95、17.98、25.88 万元,均价与单 MW 价格均随单机功率增加明显上升。与主轴轴承相比,偏航变桨轴承技术壁垒相对较低,国产化率较高,市场竞争较偏航变桨轴承技术壁垒相对较低,国产化率较高,市场竞争较为充分为充分,因此毛利率水平相对较低。2020 年新强联的主轴轴承和偏航变桨轴承的毛利率分别为 48.83%和 22.32%,其偏

118、航变桨轴承毛利率显著低于主轴轴承毛利率。图图 4747:新新强联偏航变桨轴承价格与单强联偏航变桨轴承价格与单 MWMW 价格价格 图图 4848:新强联偏航变桨轴承与主轴轴承毛利率对比新强联偏航变桨轴承与主轴轴承毛利率对比 12.95 17.98 25.88 3.70 4.00 4.71 0 5 10 15 20 25 30 3-4MW4-5MW5-6MW价格(万元)单MW价格(万元/MW)48.83%40.26%22.32%21.97%0%10%20%30%40%50%60%2020年达产年份主轴轴承偏航变桨轴承 资料来源:新强联 2021 年定增募集说明书,光大证券研究所整理 资料来源:新

119、强联 2021 年定增募集说明书,光大证券研究所整理 敬请参阅最后一页特别声明-34-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 独立变桨有望成为主流的风电变桨技术。独立变桨有望成为主流的风电变桨技术。从成本的角度来看,虽然独立变桨系统比统一变桨系统有更高的投资成本,但其在发电效率上的提升以及运行维护成本上的优化能够带来一定的经济性。综合来看,独立变桨技术或将为风机带来一定的成本降幅。目前独立变桨技术的渗透率仍处于较低的水平,在风机降本压力的推动下,未来有望成为主流的应用技术。从功能优化的角度来看,独立变桨技术在多方面优于传统的统一变桨技术,具体体现在以下几个方面:(1 1)独立变桨控制()独

120、立变桨控制(IPCIPC)在负载平衡方面发挥着重要作用。)在负载平衡方面发挥着重要作用。统一变桨使各叶片桨距角同步调整至相同角度,而独立变桨能够独立动态地调节三个叶片的变桨角度,使每个叶片能够获取不同的目标位置。独立变桨系统不仅能调节风机速度进而控制输出功率,还能在紧急情况下通过转动叶片来使桨叶停止运作。此外,针对风机运转时叶片承受的周期性弯曲力、塔筒承受的扭曲偏航力矩和弯曲倾覆力矩,独立变桨能够进行更好的负载缓解。图图 4949:独立变桨控制可以独立调节各叶片桨距独立变桨控制可以独立调节各叶片桨距 图图 5050:风机运转时受到的主要的力风机运转时受到的主要的力 资料来源:MOOG 官网,光

121、大证券研究所 资料来源:MOOG 官网,光大证券研究所 (2 2)独立变桨在发电性能和独立变桨在发电性能和轮毂轮毂受力载荷受力载荷波动波动上优于统一变桨。上优于统一变桨。对于 2MW 的风力发电机分别进行统一变桨和独立变桨的性能分析,可以看出独立变桨发电功率的波动要比统一变桨的小,表明独立变桨的发电性能更为稳定。在风机的受力载荷上,独立变桨的载荷波动幅值也比统一变桨的小,在受载更为稳定的情况下,能够降低风力发电机的载荷,减少维护费用并延长风机的使用寿命。图图 5151:统一变桨与独立变桨发电功率比较统一变桨与独立变桨发电功率比较 图图 5252:统一变桨与独立变桨轮毂中心载荷比较统一变桨与独立

122、变桨轮毂中心载荷比较 资料来源:独立变桨控制对大功率风力发电机受载的影响金鑫,光大证券研究所 资料来源:独立变桨控制对大功率风力发电机受载的影响金鑫,光大证券研究所 敬请参阅最后一页特别声明-35-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 国内部分厂商已有针对独立变桨技术的轴承产品。国内部分厂商已有针对独立变桨技术的轴承产品。传统的统一变桨技术多采用四点接触球轴承,而独立变桨技术采用刚性与承载能力更强的三排圆柱滚子轴承。目前具备三排圆柱滚子变桨轴承产品的厂商包括新强联、洛轴和成都天马等。新强联于 2019 年率先研制出三排圆柱滚子独立变桨轴承并实现批量生产,洛轴和成都天马则是在 2021 年

123、先后推出三排滚子变桨轴承产品。在独立变桨技术渗透率逐渐提升的背景下,以上厂商有望以先发优势获得市场份额。表表 1515:国内各企业国内各企业风电风电偏航、变桨偏航、变桨轴轴承承产品产品情况梳理情况梳理 企业企业 风电风电偏航、变桨轴承产品偏航、变桨轴承产品情况情况展展 新强联 2019 年率先成功研制出三排圆柱滚子独立变桨轴承,并实现批量生产 瓦轴 2019 年 4.5MW 变桨轴承交付世界知名风机制造商,5.0MW 海上风电偏航变桨轴承批量生产 洛轴 2012 年 5MW 偏航、变桨轴承装机应用,2019 年完成国内首套 7MW 偏变轴承试验,2021 年批量生产三排滚子变桨轴承 国机精工

124、形成 4.0MW 以下风电机型偏航、变桨产品全覆盖 京冶 2021 年研发 4.5MW、6.4MW、8.0MW 偏航、变桨轴承 成都天马 在 2021 年北京国际风能大会上展出三排滚子变桨轴承 恒润股份 2021 年募投的“年产 4,000 套大型风电轴承生产线项目”包括 3MW-8MW 风电偏航、变桨轴承产品的研发与生产 资料来源:各公司官网,各公司公告,国际能源网,CWEA,光大证券研究所整理 3.43.4、齿轮箱轴承:国产替代进程将逐渐加速齿轮箱轴承:国产替代进程将逐渐加速 齿轮箱是风力发电机组中的关键部件,齿轮箱是风力发电机组中的关键部件,用于增速以达到发电所需转速。用于增速以达到发电

125、所需转速。风电机组主轴的转速较低,往往难以达到发电机发电所要求的转速,因此需要通过齿轮箱的增速作用来实现。由于风机齿轮箱的应用环境存在多种限制,因此要求其体积小、重量轻、性能优良、运行可靠且故障率低。风机齿轮箱多是采用行星-平行轴混合传动的紧凑结构形式,常用结构包括一级行星两级平行式传动、两级行星一级平行式传动。图图 5 53 3:一级行星两级平行轴齿轮箱(左)与两级行星一级平行轴齿轮箱(右)一级行星两级平行轴齿轮箱(左)与两级行星一级平行轴齿轮箱(右)资料来源:三六机械官网 风机技术的发展趋势决定了风机技术的发展趋势决定了齿轮箱轴承具有齿轮箱轴承具有较大较大的发展空间。的发展空间。齿轮箱结构

126、仅在双馈和半直驱风机中存在,直驱式风机中没有齿轮箱结构。半直驱兼顾双馈和直驱风机的特点,其应用占比近年有所提高;而双馈技术较为成熟,经济性高,始终保有较高的渗透率。目前风电机组呈现双馈、半直驱和直驱三种技术路线并行的发展趋势,在这种格局下,齿轮箱的需求表现坚挺,齿轮箱轴承具有较大的发展空间。敬请参阅最后一页特别声明-36-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 齿轮箱轴承的国产化率较低。齿轮箱轴承的国产化率较低。风电轴承的国产替代发展趋势表现为从偏航变桨轴承到主轴轴承,再到齿轮箱轴承。目前主轴轴承的国产化率处于快速提升阶段,而齿轮箱轴承的国产化率仍处于较低的水平,我们认为主要有以下两点原因

127、:(1 1)齿轮箱轴承工况与主轴轴承不一样,有一定的开发风险)齿轮箱轴承工况与主轴轴承不一样,有一定的开发风险 轴承是齿轮箱中最薄弱的环节之一。轴承是齿轮箱中最薄弱的环节之一。齿轮箱输入端(低速轴)为低速重载工况,一般采用带挡边的满装圆柱滚子轴承;中间级和高速轴一般采用圆柱滚子加两个配对圆锥轴承,圆柱滚子轴承承受径向载荷,配对圆锥滚子轴承承受轴向载荷和径向载荷。风机的振动会传导至轴承滚道内产生磨损毛刺,破坏轴承滚道的润滑,因此风机齿轮箱的故障大多由轴承失效引起。与主轴轴承相比,齿轮箱轴承在技术、生产工艺和加工设备等方面均有所差异,因此存在一定的开发风险。图图 5454:行星轮系齿轮传动结构行星

128、轮系齿轮传动结构 资料来源:三六机械官网,光大证券研究所(2 2)齿轮箱轴承价格低,降本压力较小)齿轮箱轴承价格低,降本压力较小 根据新强联 2022 年可转债募集说明书中披露的数据,其 3-6MW、6-10MW 的齿轮箱轴承单价分别为 2.05 万元、3.87 万元,折合成单 MW 价格约为 0.46 万元/MW、0.48 万元/MW(分别以 4.5MW、8MW 进行折算),远低于主轴轴承和偏航变桨轴承的价格。并且与齿轮箱中其他零部件对比,轴承的价值量占比低于输出轴的价值量占比。因此在风电轴承环节考虑通过国产替代进行降本时,齿轮箱轴承的优先级低于主轴轴承。图图 5555:新强联生产的齿轮箱各

129、零部件单价情况新强联生产的齿轮箱各零部件单价情况 2.05 3.87 1.78 6.67 3.00 9.00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 3-6MW6-10MW轴承齿轮输出轴 资料来源:新强联 2022 年可转债募集说明书,光大证券研究所整理;单位:万元 敬请参阅最后一页特别声明-37-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 国产风电齿轮箱轴承逐渐开始布局。国产风电齿轮箱轴承逐渐开始布局。随着风机向大功率发展,对于齿轮箱轴承的工艺要求有所提高,因此其价值量逐渐提高。国内的风电轴承厂商开始重点布局齿轮箱轴承,可进一步提高风电零部件市场份额,抓住风电市场扩容机遇,满足客户对大

130、型风电零部件的需求,同时能够实现风电偏航变桨轴承、主轴轴承和风电齿轮箱轴承业务的协同发展。由于齿轮箱轴承在设计方面与主轴轴承没有本质差异,因此研发难度较小,国产替代进程有望加快。表表 1616:国内各企业国内各企业风风电电齿轮箱齿轮箱轴承轴承产品产品情况梳理情况梳理展展 企业企业 风电风电齿轮箱轴承产品齿轮箱轴承产品情况情况 新强联 2022 年发布可转债募集说明书,拟投资齿轮箱轴承及精密零部件项目,预计 2024年投产。瓦轴 2021 年首次设计 5MW 海上风电机组全系列齿轮箱轴承,其风电齿轮箱系列轴承覆盖 3MW-10MW 机组。国机精工 旗下轴研科技于 2023 年研制的国产首台 8M

131、W 全系列风电齿轮箱轴承顺利通过型式试验,该 8MW 全系列风电齿轮箱轴承共 8 种规格,数量 38 套,包含各级行星架、行星轮轴承,可以满足低速轴、中间轴以及高速轴的使用需求。此外,轴研科技正在开发 10MW 风电齿轮箱全系列轴承。资料来源:新强联公告,大连日报,北极星风力发电网,光大证券研究所整理 3.53.5、20252025 年年国内国内风电轴承市场风电轴承市场规模规模有望超有望超 3 33 30 0 亿亿元元 全球风电全球风电轴承轴承市场规模市场规模 2022022 2 年全球风电轴承市场规模超年全球风电轴承市场规模超 4 45 50 0 亿元人民币亿元人民币,2222-2828 年

132、年 CAGRCAGR 约约 1 13 3%。随着风电机组在设计和制造方面的技术不断进步,其单机容量持续提高,这对风电轴承的质量和耐用性提出了更高的要求。轴承作为风电机组的重要组成部分,其市场规模有望随着全球陆上和海上风电的不断发展而增长。根据 Research and Markets 的数据,2022 年全球风电轴承市场规模为 68 亿美元,折合人民币约456 亿元(结合 2022 年汇率水平,按“美元/人民币=6.70”汇率进行折算),预计 2028 年将达到 140 亿美元,2022-2028 年 CAGR 约为 12.76%。图图 5656:全球陆上和海上风电新增装机容量全球陆上和海上风

133、电新增装机容量 图图 5757:全球风电轴承市场规模全球风电轴承市场规模 46.3 54.6 88.4 72.5 68.8 97.0 106.0 109.0 117.0 122.0 4.4 6.2 6.9 21.1 8.8 18.0 18.0 26.0 32.0 36.0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2002120222023E2024E2025E2026E2027E陆上新增装机海上新增装机 68 140 0 20 40 60 80 100 120 140 160 20222028E 资料来源:GWEC;单位:GW 资料来源:Res

134、earch and Markets;单位:亿美元 国内国内风电风电轴承轴承市场市场规模规模 我们对国内风电轴承(主轴轴承、偏航变桨轴承、齿轮箱轴承)的市场规模进行了测算,具体的测算方法以及其中涉及的假设如下:敬请参阅最后一页特别声明-38-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 (1 1)国内国内风电轴承需求的假设风电轴承需求的假设 国内风电轴承总需求:国内风电轴承总需求:假设当年国内风电新增吊装容量为当年国内风电轴承需求量。根据 CWEA,20-22 年全国风电新增吊装容量分别为 54.54.4 43/55.92/49.83GW3/55.92/49.83GW。根据我们在 2024 年 1

135、 月 5 日外发报告重点布局“海风+出海”,逻辑共振助力成长泰胜风能(300129.SZ)投资价值分析报告中的预测,23-25 年我国陆风、海风新增装机容量分别为 60/65/70GW、7/10/12GW,则此处我们假设23-25 年国内风电轴承需求量分别为 67/75/82GW67/75/82GW。各功率段风电各功率段风电轴承轴承占比:占比:我们将风电机组单机容量分为 3 3MWMW 以下以下/3/3-5 5MWMW(不(不含含 5MW5MW)/5 5-7 7MWMW(不含(不含 7MW7MW)/7 7MWMW 及及以上四个功率段以上四个功率段,占比占比数据来源于数据来源于CWEACWEA,

136、20222022 年四个功率段占比(按容量)年四个功率段占比(按容量)分别为分别为 3.103.10%/%/46.3046.30%/%/43.0043.00%/%/7.607.60%。当前我国风机大型化持续推进,我们假设 3MW 以下和 3-5MW(不含5MW)的机型占比逐年渐下降,7 MW 以上的机型占比逐年上升。图图 5858:不同功率段风电轴承需求占比不同功率段风电轴承需求占比 62.10%19.94%3.10%34.00%56.64%46.30%35.00%20.00%10.00%3.90%20.27%43.00%55.00%60.00%50.00%3.15%7.60%10.00%20

137、.00%40.00%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%2020202120222023E2024E2025E3MW以下3-5MW(不含5MW)5-7MW(不含7MW)7MW及以上 资料来源:CWEA,光大证券研究所预测 (2 2)国内国内各功率段风电各功率段风电轴承价格轴承价格假设假设 主轴轴承:主轴轴承:根据三一重能披露的采购价格,2020 年 SKF 的 2.5MW 和 4.0MW 主轴轴承单 MW 价格分别为 4 4.8.8 万元万元/MWMW 和和 7 7.3.3 万元万元/MW/MW,由于国内风电主轴轴承国产化率仍不高,因此假设这两个价格分别代表 3M

138、W 以下和 3-5MW(不含5MW)两个功率段的主轴轴承价格。假设 5-7MW(不含 7MW)和 7MW 及以上主轴轴承单价逐级提升 40%,分别为 10.2210.22 万元万元/MW/MW 和和 14.3114.31 万元万元/MW/MW。偏航变桨轴承:偏航变桨轴承:参考新强联 2021 年发布的定增募集说明书中披露的数据,假设一个 3-5MW 的偏航变桨轴承价格约为 3.66 万元/MW。进一步假设 3MW 以下比3-5MW 价格低 30%,约为 2.56 万元/MW。考虑到大功率机型可能采用独立变桨轴承,因此假设 5-7MW 和 7MW 以上偏航变桨轴承价格逐级提升 40%,分别为 5

139、.12 万元/MW 和 7.17 万元/MW。一台风机中包括 1 个偏航轴承和 3 个变桨轴承,因此一套 3MW 以下/3-5MW(不含 5MW)/5-7MW(不含 7MW)/7MW及以上的偏航变桨轴承单价分别为 1 10.250.25/1/14.644.64/20./20.5050/2/28.698.69 万元万元/MW/MW。齿轮箱轴承:齿轮箱轴承:参考新强联 2022 年发布的可转债募集说明书中披露的数据,假设一个 3-5MW(不含 5MW)的齿轮箱轴承价格为 1.90 万元,则单价约为 0.48 万 敬请参阅最后一页特别声明-39-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 元/MW(

140、假设平均功率为 4MW)。进一步假设 3MW 以下比 3-5MW(不含 5MW)单价低 30%,5-7MW(不含 7MW)和及 7MW 单价逐级提升 40%。一个风电齿轮箱中包含约 20 个齿轮箱轴承,则一套 3MW 以下/3-5MW(不含 5MW)/5-7MW(不含 7MW)/7MW 及以上的齿轮箱轴承价格分别为 6.656.65/9.509.50/13.3013.30/18.6218.62 万元万元/MWMW。假设主轴轴承和齿轮箱轴承每年价格下降 3%;而偏航变桨轴承由于独立变桨技术渗透率的提高,每年价格下降速度较慢,假设为 1%。由此可以得到主轴轴承、偏航变桨轴承、齿轮箱轴承的价格如下表

141、:表表 1717:单台风机上各类单台风机上各类轴承轴承价格假设价格假设 2 2020020 2 2021021 2 2022022 2 2023023E E 2 2024024E E 2 2025025E E 主轴轴承价格(万元/MW)3MW 以下 4.80 4.66 4.52 4.38 4.25 4.12 3-5MW(不含 5MW)7.30 7.08 6.87 6.66 6.46 6.27 5-7MW(不含 7MW)10.22 9.91 9.62 9.33 9.05 8.78 7MW 及以上 14.31 13.88 13.46 13.06 12.67 12.29 偏航变桨轴承价格(万元/MW

142、)3MW 以下 10.25 10.15 10.04 9.94 9.84 9.75 3-5MW(不含 5MW)14.64 14.49 14.35 14.21 14.06 13.92 5-7MW(不含 7MW)20.50 20.29 20.09 19.89 19.69 19.49 7MW 及以上 28.69 28.41 28.12 27.84 27.56 27.29 齿轮箱轴承价格(万元/MW)3MW 以下 6.65 6.45 6.26 6.07 5.89 5.71 3-5MW(不含 5MW)9.50 9.22 8.94 8.67 8.41 8.16 5-7MW(不含 7MW)13.30 12.9

143、0 12.51 12.14 11.77 11.42 7MW 及以上 18.62 18.06 17.52 16.99 16.48 15.99 资料来源:三一重能公告,新强联公告,光大证券研究所测算 (3 3)国内国内风电轴承市场规模测算风电轴承市场规模测算 针对齿轮箱轴承,由于目前呈现双馈、半直驱、直驱三种技术路线同时竞争的形式,假设假设 2 2/3/3 的风机具有齿轮箱结构,的风机具有齿轮箱结构,1 1/3/3 的风机没有齿轮箱结构。的风机没有齿轮箱结构。在综合以上假设的前提下,可以测算得到 2020-2025 年国内风电轴承市场规模分别为 1 126.26.5757/1/162.6562.6

144、5/1/167.2967.29/2/234.9634.96/2/280.6680.66/332.90332.90 亿元亿元,20-25 年 CAGR 约为 21.34%,其中偏航变桨轴承的市场规模占比较大。表表 1818:国内国内风电轴承市场规模测算风电轴承市场规模测算 2 2020020 2 2021021 2 2022022 2 2023023E E 2 2024024E E 2 2025025E E 国内主轴轴承市场规模(亿元)31.90 41.30 42.25 58.74 69.41 81.42 国内偏航变桨轴承市场规模(亿元)66.08 85.22 88.35 125.25 151.

145、04 180.84 国内齿轮箱轴承市场规模(亿元)28.59 36.12 36.69 50.97 60.22 70.64 国内国内风电轴承市场规模(亿元)风电轴承市场规模(亿元)126.126.5 57 7 162.65162.65 167.29167.29 234.96234.96 280.66280.66 332.90332.90 资料来源:三一重能公告,新强联公告,光大证券研究所测算 敬请参阅最后一页特别声明-40-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 4 4、投资建议投资建议 随着人形机器人放量、风电产业链降本压力持续,轴承行业具有较大的成长空间和国产替代空间。目前海外轴承企业在

146、市场份额、技术水平、产品能力方面均较强,国产公司正不断深化自身能力,提升产品水平,为未来行业快速成长和国产替代打下坚实基础。建议关注:建议关注:(1)轴承公司:五洲新春、长盛轴承、新强联、双飞集团、崇德科技、恒润股份、创元科技;(2)轴承滚子公司:五洲新春、力星股份。表表 1919:轴承产业链轴承产业链重点上市公司重点上市公司盈利与盈利与估值估值表表 领域领域 证券代码证券代码 公司名称公司名称 收盘价收盘价 (元)(元)市值市值 (亿元亿元)净利润净利润(亿元亿元)PE(PE(X X)202022A22A 202023E23E 202024E24E 2025E2025E 202022A22A

147、 202023E23E 202024E24E 2025E2025E 轴承轴承 603667.SH 五洲新春 16.92 62.36 1.48 1.70 2.45 3.20 42 37 25 19 300718.SZ 长盛轴承 15.67 46.83 1.02 2.46 3.09 3.92 46 19 15 12 300850.SZ 新强联 24.24 86.96 3.16 4.26 5.20 6.53 28 20 17 13 300817.SZ 双飞集团 11.38 19.87 0.61-32-301548.SZ 崇德科技 48.86 29.32 0.91 1.21 1.55 2.04 32

148、24 19 14 603985.SH 恒润股份 19.67 86.72 0.95 2.57 7.13 11.99 91 34 12 7 000551.SZ 创元科技 8.17 33.01 1.64 1.81 2.06 2.40 20 18 16 14 轴承滚子轴承滚子 300421.SZ 力星股份 8.45 24.85 0.62 0.91 1.59 2.61 40 27 16 10 资料来源:Wind,光大证券研究所整理,股价时间为 2024-03-05;盈利预测数据均来源于 Wind 一致预期 4.14.1、五洲新春五洲新春 五洲新春成立于五洲新春成立于 19991999 年,前身为浙江五洲

149、新春集团有限公司,实际控制人为张年,前身为浙江五洲新春集团有限公司,实际控制人为张峰、俞越蕾夫妇。峰、俞越蕾夫妇。公司深耕精密制造技术,主要业务为轴承、精密机械零部件和汽车安全系统、热管理系统零部件的研发、生产和销售,轴承产业链技术完整,主要产品为轴承套圈和成品轴承,为国内外汽车、电机、机械设备等产业提供主机配套产品。图图 5959:五洲新春主营业务产品五洲新春主营业务产品 资料来源:五洲新春公司公告,光大证券研究所绘制 敬请参阅最后一页特别声明-41-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 公司公司风电产品风电产品涵盖滚子、成品轴承以及球坯,风电滚子产品处于行业领先地位。涵盖滚子、成品轴

150、承以及球坯,风电滚子产品处于行业领先地位。公司生产的风电滚子能够应用于风机的变桨轴承、主轴轴承和齿轮箱轴承。公司在高端风电轴承滚子的研发上持续突破,不断扩大陆风轴承滚子市场,并在海风大兆瓦轴承滚子系列产品上率先实现批量生产和进口替代。公司与新强联、瓦轴、洛轴、轴研科技等主要风电轴承厂商都有合作关系,同时公司还取得了罗特艾德、轴研科技等客户海风大兆瓦轴承滚子订单,并实现量产。未来在国内风电持续保持高景气的背景下,公司风电滚子订单有望快速增长。表表 2020:五洲新春五洲新春风电相关产品介绍风电相关产品介绍 产品产品 产品价值产品价值 产品优势产品优势 风电滚子 1、优化的较大的对数(凸度)曲线,

151、高承载、长寿命;2,产品加工过程经过 100%超声波探伤、涡流探伤,确保产品的高可靠性。1、采用优质的材料加工,强度高,耐磨损;2、先进的锻+车+磨超加工,精度高;3、自动线生产,产品一致性好,成本优势明显。风电球坯 积极响应国家战略,为风电行业配套生产球坯。1、采用高速锻加工,产品脱碳少,塑性和强度高;2、材料综合利用率高,成本优势明显;3、车加工余量小,金属流线优。风电齿轮箱圆柱滚子轴承 满滚子轴承可满足高径向承载,高加速度以及高速运行的风电变桨要求。1、优化的设计,内圈或外圈上有两个整体式挡边,引导滚子旋转,并可促进润滑油膜的形成,以减少摩擦热产生;2、滚子对数曲线轮廓设计,可以均匀分配

152、载荷,防止滚子端应力峰值,延长使用寿命。资料来源:五洲新春官网,光大证券研究所整理 公司高度关注机器人产业发展趋势,凭借全产业链优势和技术储备,加快机器人公司高度关注机器人产业发展趋势,凭借全产业链优势和技术储备,加快机器人相关业务的下游市场开拓。相关业务的下游市场开拓。在轴承业务方面,在轴承业务方面,公司已经研发成功机器人谐波减速器柔性薄壁轴承、RV 减速器圆锥滚子轴承及各类定制化球轴承,短期内实现柔性薄壁轴承对大族谐波、中大力德等谐波减速器厂商的送样,同时积极研发交叉滚子轴承以推进机器人轴承业务在下游市场的发展。在丝杠业务方面,在丝杠业务方面,公司前瞻性地布局新能源汽车转向系统中所需滚珠丝

153、杠中最关键的丝杠螺母轴承组件;公司已经与主流机器人系统供应商在机器人轴承及滚柱丝杠、滚珠丝杠等领域开展深入的技术交流,T 型螺纹丝杠已完成开发并向客户送样,行星滚柱丝杠零部件也已向下游重要客户多次送样,公司未来有望在机器人领域持续取得突破并交付相关样品。公司将重点跟踪机器人下游客户和最终用户的技术发展路线,将相关领域的产品公司将重点跟踪机器人下游客户和最终用户的技术发展路线,将相关领域的产品研发作为未来发展的重点方向。研发作为未来发展的重点方向。表表 2121:五洲新春:五洲新春机器人谐波机器人谐波减速器轴承减速器轴承产品介绍产品介绍 产品产品 图片图片 产品产品价值价值 产品优势产品优势 机

154、器人谐波减速器轴承 柔性轴承最大径向变形量满足机器人谐波减速器传递扭矩的功能。1、套圈采用高纯度特种优质轴承钢锻造+精加工而成;2、采用内外表面一次磨加工工艺,保证薄壁轴承较低的径向跳动;3、优化的内部结构设计,满足谐波减速器结构紧凑、减速比大、精度高、噪音低的特点。资料来源:五洲新春官网,光大证券研究所整理 风险提示:风险提示:产品研发与验证不及预期;客户开拓不及预期;原材料价格波动风险。敬请参阅最后一页特别声明-42-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 4.24.2、长盛轴承长盛轴承 浙江长盛滑动轴承股份有限公司始创于浙江长盛滑动轴承股份有限公司始创于 19951995 年,实际控

155、制人为孙志华。年,实际控制人为孙志华。长盛轴承是国内自润滑轴承头部厂商,国家级专精特新“小巨人”企业。公司主营六类自润滑轴承,主要产品包括双金属自润滑轴承、金属塑料自润滑轴承、金属基自润滑轴承、塑料自润滑轴承等,广泛应用于工程机械、汽车、能源、港口机械、塑料机械、农业机械等行业。同时,公司具备风电滑动轴承和滚柱丝杠技术储备,完善产品矩阵,拓展行业第二曲线。图图 6060:长盛轴承主营业务产品长盛轴承主营业务产品 资料来源:长盛轴承招股说明书,光大证券研究所整理 在风电领域,在风电领域,公司公司积极布局积极布局风力发电自润滑轴承风力发电自润滑轴承,持续推进扩产,持续推进扩产。适应于风电机组单机容

156、量大型化的趋势,风电轴承的承载能力要求将不断增加。由于滑动轴承相较于滚动轴承具备更大的抗高冲击载荷和负载能力,因此未来风电轴承有望呈现“以滑代滚”的发展趋势。2022 年长盛轴承定增项目计划扩建年产 14000 套风力发电自润滑轴承项目,助力公司把握风电行业的发展机遇。在下游风电需求有望保持高景气的背景下,风电滑动轴承具备广阔的市场空间和良好的发展机遇。在机器人领域在机器人领域,公司积极推进滚珠丝杠相关业务的开拓,公司积极推进滚珠丝杠相关业务的开拓,未来有望应用于人形机未来有望应用于人形机器人器人。公司滚珠丝杠产品主要应用于商用车变速箱,乘用车制动转向及驻车系统。2022 年公司定增项目计划扩

157、建年产 3 万套滚珠丝杠项目,目前公司已经取得商用车主机厂定点,并且未来将积极探索人形机器人方面应用的业务机会。风险提示:风险提示:新能源车销量和风电装机不及预期;客户开拓不及预期;原材料价格波动风险。敬请参阅最后一页特别声明-43-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 4.34.3、新强联新强联 洛阳新强联回转支承股份有限公司成立于洛阳新强联回转支承股份有限公司成立于 20052005 年,实际控制人为肖争强、肖高年,实际控制人为肖争强、肖高强。强。新强联为风力发电机组、盾构机等高端装备配套轴承的主要制造企业,是服务于风力发电、海工装备、港口机械、盾构机设备等行业的创新型龙头企业,产品

158、涵盖主轴轴承、偏航轴承、变桨轴承以及机组零部件等风电机组器件,在大兆瓦三排圆柱滚子发电机主轴承、双列圆锥滚子主轴承、单列圆锥滚子主轴承、调心滚子主轴承,三排独立变桨轴承等产品中,技术位居行业前列。图图 6161:新强联主营业务产品新强联主营业务产品 资料来源:新强联公司公告,光大证券研究所整理 新强联的主要产品包括风电主轴轴承、偏航轴承、变桨轴承新强联的主要产品包括风电主轴轴承、偏航轴承、变桨轴承。公司在大功率产品研发和产业化步伐方面处于行业领先优势。公司掌握多项核心生产技术,在风电轴承方面包括三排滚子结构大功率风力发电机组主轴轴承的设计制造技术、海上风力发电机组无软带双列圆锥滚子主轴轴承的设

159、计制造技术。新强联在风电轴承的国产替代中处于领先地位。新强联在风电轴承的国产替代中处于领先地位。新强联生产的直驱式三排滚子风电主轴轴承和双列圆锥滚子风电主轴轴承均已量产并向明阳智能、东方电气和哈电风能等客户供应,获得了下游整机客户的认可。主轴主轴轴承轴承和偏变轴承扩产项目投产,产能逐渐释放。和偏变轴承扩产项目投产,产能逐渐释放。2021 年新强联通过向特定对象发行股票募集资金 14.6 亿元,其中 9.35 亿元投资于“3.0MW 及以上大功率风力发电主机配套轴承生产线建设项目”。根据新强联 2021 年定增募集说明书,该项目达产后年产主轴轴承 1500 个和偏变轴承 5400 个,预计每年实

160、现营收 16.31 亿元,主轴轴承和偏变轴承毛利率分别为 40.26%和 21.97%。本次扩产项目能够扩大公司风电类产品产能,顺应行业向大功率机组发展的方向,同时提升风电主轴轴承产能,抓住风电主轴轴承进口替代机遇。敬请参阅最后一页特别声明-44-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 表表 2222:新强联主轴轴承和偏变轴承扩产项目规划新强联主轴轴承和偏变轴承扩产项目规划 产品类型产品类型 产品型号产品型号 年产量(个)年产量(个)单价(万元)单价(万元)销售收入(万元)销售收入(万元)风力发电机主轴轴承 3-4MW 1200 50.00 60,000 4-6MW 300 60.00 1

161、8,000 风力发电机偏航变桨轴承 3-4MW 3240 12.95 41,958 4-5MW 1620 17.98 29,132 5-6MW 540 25.88 13,976 合计合计-69006900-163,065163,065 资料来源:新强联公司公告,光大证券研究所整理;注:单价、销售收入均不含税 拓展齿轮箱轴承业务,增拓展齿轮箱轴承业务,增加加产品产品品类品类。2022 年新强联公开发行可转债募集不超过 12.1 亿元,其中 8.65 亿元投资于齿轮箱轴承及精密零部件项目。根据新强联2022年可转债募集说明书,该项目达产后年产齿轮箱精密零部件产品5.75万个,对应 2000 个风电

162、齿轮箱的零部件用量,预计每年实现营收 15.35 亿元,毛利率为 34.62%。公司预计该项目 2024 年达到 30%生产负荷,2025 年达到 70%生产负荷,2026 年开始生产负荷为 100%。新强联本次横向拓展风电齿轮箱轴承业务,有助于巩固公司在行业中的地位,并提高公司的盈利能力。表表 2323:新强联齿轮箱项目产品生产规划新强联齿轮箱项目产品生产规划 产品类型产品类型 年产量(个)年产量(个)单价(万元)单价(万元)销售收入(万元)销售收入(万元)3-6MW 风电齿轮箱精密零部件 轴承 30,000 2.05 61,500 齿轮 13,500 1.78 24,000 输出轴 1,5

163、00 3.00 4,500 6-10MW 风电齿轮箱精密零部件 轴承 7,500 3.87 29,000 齿轮 4,500 6.67 30,000 输出轴 500 9.00 4,500 合计合计 -5 57,5007,500 2 2.67.67 1 153,50053,500 资料来源:新强联公司公告,光大证券研究所整理;注:单价、销售收入均不含税 风险提示:风险提示:风电装机不及预期;客户开拓不及预期;原材料价格波动风险。4.44.4、瓦轴瓦轴 瓦房店轴承集团有限责任公司(简称“瓦轴”)是中国轴承工业的发源地。瓦房店轴承集团有限责任公司(简称“瓦轴”)是中国轴承工业的发源地。瓦轴始建于 19

164、38 年,在国内外建有 9 大制造基地,拥有 ZWZ 和 KRW 两大轴承品牌,可生产两万多种规格轴承产品,产品主要应用于工业装备、轨道交通、汽车车辆、风电新能源和特种领域。瓦轴充分实施“高端化、国际化”的战略,在中国、美在中国、美国、欧洲均拥有研发中心,国、欧洲均拥有研发中心,以保证公司产品具备充足的竞争力。瓦轴的风电轴承产品竞争力强。瓦轴的风电轴承产品竞争力强。瓦轴的风电轴承产品包括偏变轴承、主轴轴承、齿轮箱轴承以及发电机轴承,瓦轴正在加速大兆瓦风电机组轴承的研发。2021年瓦轴成功完成了 4.XMW 平台风机单列圆锥主轴轴承的研制,两种规格的主轴轴承样件顺利出产并通过了国内风电行业知名企

165、业验收。此外,瓦轴自主研制的大型深沟球轴承和大型圆柱滚子轴承顺利配套用于 11MW 半直驱海上风电机组发电机,此机型是当时全球单机容量最大的半直驱海上风机。风险提示:风险提示:风电装机不及预期;客户开拓不及预期;原材料价格波动风险。敬请参阅最后一页特别声明-45-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 4.54.5、洛洛轴轴 洛阳洛阳 LYCLYC 轴承有限公司(简称轴承有限公司(简称“洛轴”“洛轴”)是中国领先的轴承行业综合性制造企是中国领先的轴承行业综合性制造企业。业。洛轴始建于 1954 年,是中国“一五”期间 156 项重点工程之一。洛轴的轴承产品广泛应用于风力发电、轨道交通、汽车

166、摩托车、矿山冶金、工程机械、机床电机、工业齿轮箱、医疗器械、港机船舶等领域,产品系列涵盖九大类型,两万余种。洛轴的营销体系完善,并且在美国、印度、越南等国家设有子公司或办事处,产品出口 70 多个国家和地区。洛轴洛轴认真落实国企改革认真落实国企改革,积极推进混改积极推进混改措施措施。为打造世界一流轴承研发生产基地,2022 年以来,洛轴认真落实国企改革三年行动方案,启动混合所有制改革,引入郑煤机集团、中航产业投资、金风科技等战略投资者成立股份公司,基本实现了股权多元化目标。20242024 年年 1 1 月月 2727 日,洛阳轴承集团股份有限公司成立日,洛阳轴承集团股份有限公司成立,标志着洛

167、轴推动混合所有制改革取得重大进展,为企业上市奠定坚实基础。洛轴洛轴 2 202022 2 年营业收入和净利润分别为年营业收入和净利润分别为 43.2443.24 亿元和亿元和 0 0.3.39 9 亿元,亿元,2 202023 3 年年前三前三季季度营业收入和净利润度营业收入和净利润分别为分别为 40.3440.34 亿元和亿元和 0 0.7777 亿元。亿元。郑煤机集团党委书记、董事长焦承尧在洛阳轴承集团股份有限公司创立大会上表示,新公司将全面进军国际市场,力争“十四五”末实现营收 100 亿元。表表 2424:洛轴股权变更与混改进展情况洛轴股权变更与混改进展情况 时间时间 股权变更及混改进

168、展股权变更及混改进展 2021 年 11 月 3 日 洛阳市国资委与河南机械装备投资集团签订洛轴股权划转协议,洛阳 LYC 轴承有限公司的国有股权将全部划归洛阳市国资委持有,洛轴成为洛阳市属国有企业。2022 年 6 月 17 日 洛阳市国资委将洛轴公司 96.4%股权以作价出资方式注入洛阳国宏集团,控股股东变更为洛阳国宏集团,持股比例为 100%。2022 年 7 月 3 日 国宏集团持有的洛阳 LYC 轴承有限公司 43.33%股权挂牌转让,转让底价为 10.67亿元。2022 年 7 月 20 日 郑州煤矿机械集团股份有限公司拟作为唯一有限合伙人投资于郑煤机新兴产业投资(河南)合伙企业(

169、有限合伙),并以郑煤机合伙企业作为投资主体,与河南机械装备投资集团有限责任公司所参与投资或控制的主体及其他意向受让方共同组成联合体,参与洛轴公司 43.33%股权的公开摘牌受让,其中郑煤机合伙企业拟受让比例约16.67%,投资额不超过人民币 4 亿元,河南装备集团所参与投资或控制的主体拟受让比例约 4.45%。2022 年 8 月 16 日 国宏集团持有的洛阳 LYC 轴承有限公司 43.33%股权转让成交。2023年10月20日 国宏集团持有的洛阳 LYC 轴承有限公司 13%股权挂牌转让,转让底价为 3.54 亿元。洛阳国宏投资控股集团为洛阳 LYC 轴承第一大股东,直接持股 51%。20

170、24 年 1 月 19 日 国宏集团持有的洛阳 LYC 轴承有限公司 13%股权转让成交。受让方为五洲新春与河南澳洛赋豫精密制造私募股权投资基金合伙企业(有限合伙)组成的联合体,五洲新春拟直接受让比例 8.4972%;联合体牵头方澳洛赋豫基金规模为 1.25 亿元,其中宁波澳升股权投资有限公司出资 12397 万元,河南国有资本运营集团私募基金管理有限公司出资 90 万元;宁波澳升股权投资有限公司为金风科技旗下全资子公司。2024 年 1 月 27 日 洛阳轴承集团股份有限公司成立。资料来源:洛阳市国资委官网,中国轴承行业网,河南省企业国有资产交易监测平台,郑煤机、五洲新春公司公告,Wind,

171、洛轴微信公众号,光大证券研究所整理 洛轴自洛轴自 1 1997997 年起一直在研发偏变、主轴、齿轮箱、年起一直在研发偏变、主轴、齿轮箱、发电机、驱动器等系列风电发电机、驱动器等系列风电轴承,是国内从事风电轴承研发、制造种类最全的企业之一。轴承,是国内从事风电轴承研发、制造种类最全的企业之一。近年来洛轴在风电轴承产品上不断突破,公司在 2023 北京国际风能大会暨展览会上展示了最新研发的大兆瓦风力发电机组主轴轴承、齿轮箱轴承、变桨轴承、驱动器轴承、电机轴承、增速箱行星架、行星轮轴承以及全台套化解决方案等,具体产品包括海上16MW 平台风电主轴轴承、陆上 7MW 级双馈机型单 SRB(调心滚子轴

172、承)结构配置主轴轴承、陆上 6.XMW 级双馈机型齿轮箱一级行星架前单列满装圆柱滚子轴承、5.XMW 内齿式三排滚子结构变桨轴承等,公司在国产风电轴承领域具有较强的竞争力。风险提示:风险提示:风电装机不及预期;客户开拓不及预期;上市进度不及预期;原材料价格波动风险。敬请参阅最后一页特别声明-46-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 5 5、风险分析风险分析 (1 1)人形机器人)人形机器人发展发展不及预期风险:不及预期风险:如果人形机器人相关的关键技术进步不及预期,会影响到人形机器人行业整体的发展;如果人形机器人成本持续居高不下,会影响到人形机器人的整体需求。以上均会对人形机器人所带来

173、的轴承需求增量造成不利影响;(2 2)国内风电)国内风电建设建设不及预期风险:不及预期风险:如果国内风电相关政策发生不利变化或新能源消纳问题进一步加剧,国内风电建设或将放缓,进而影响到风电轴承的需求以及国产替代进度;(3 3)竞争加剧风险:)竞争加剧风险:大量新进入者涌入人形机器人行业,如果人形机器人行业竞争加剧,会影响到产业链各环节(轴承、减速器、电机、丝杠、传感器等)的盈利水平;国内轴承企业较多,如果大量企业开发风电轴承产品,会使得国产风电轴承竞争加剧,进而影响其盈利水平。敬请参阅最后一页特别声明-47-证券研究报告 行业及公司评级体系行业及公司评级体系 评级评级 说明说明 行行 业业 及

174、及 公公 司司 评评 级级 买入 未来 6-12 个月的投资收益率领先市场基准指数 15%以上 增持 未来 6-12 个月的投资收益率领先市场基准指数 5%至 15%;中性 未来 6-12 个月的投资收益率与市场基准指数的变动幅度相差-5%至 5%;减持 未来 6-12 个月的投资收益率落后市场基准指数 5%至 15%;卖出 未来 6-12 个月的投资收益率落后市场基准指数 15%以上;无评级 因无法获取必要的资料,或者公司面临无法预见结果的重大不确定性事件,或者其他原因,致使无法给出明确的投资评级。基准指数说明:基准指数说明:A 股市场基准为沪深 300 指数;香港市场基准为恒生指数;美国市

175、场基准为纳斯达克综合指数或标普 500 指数。分析、估值方法的局限性说明分析、估值方法的局限性说明 本报告所包含的分析基于各种假设,不同假设可能导致分析结果出现重大不同。本报告采用的各种估值方法及模型均有其局限性,估值结果不保证所涉及证券能够在该价格交易。分析师声明分析师声明 本报告署名分析师具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格并注册为证券分析师,以勤勉的职业态度、专业审慎的研究方法,使用合法合规的信息,独立、客观地出具本报告,并对本报告的内容和观点负责。负责准备以及撰写本报告的所有研究人员在此保证,本研究报告中任何关于发行商或证券所发表的观点均如实反映研究人员的个人观点。研究人员获取

176、报酬的评判因素包括研究的质量和准确性、客户反馈、竞争性因素以及光大证券股份有限公司的整体收益。所有研究人员保证他们报酬的任何一部分不曾与,不与,也将不会与本报告中具体的推荐意见或观点有直接或间接的联系。法律主体声明法律主体声明 本报告由光大证券股份有限公司制作,光大证券股份有限公司具有中国证监会许可的证券投资咨询业务资格,负责本报告在中华人民共和国境内(仅为本报告目的,不包括港澳台)的分销。本报告署名分析师所持中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格编号已披露在报告上海品茶。中国光大证券国际有限公司和 Everbright Securities(UK)Company Limited 是光大证券股份

177、有限公司的关联机构。特别声明特别声明 光大证券股份有限公司(以下简称“本公司”)成立于 1996 年,是中国证监会批准的首批三家创新试点证券公司之一,也是世界 500 强企业中国光大集团股份公司的核心金融服务平台之一。根据中国证监会核发的经营证券期货业务许可,本公司的经营范围包括证券投资咨询业务。本公司经营范围:证券经纪;证券投资咨询;与证券交易、证券投资活动有关的财务顾问;证券承销与保荐;证券自营;为期货公司提供中间介绍业务;证券投资基金代销;融资融券业务;中国证监会批准的其他业务。此外,本公司还通过全资或控股子公司开展资产管理、直接投资、期货、基金管理以及香港证券业务。本报告由光大证券股份

178、有限公司研究所(以下简称“光大证券研究所”)编写,以合法获得的我们相信为可靠、准确、完整的信息为基础,但不保证我们所获得的原始信息以及报告所载信息之准确性和完整性。光大证券研究所可能将不时补充、修订或更新有关信息,但不保证及时发布该等更新。本报告中的资料、意见、预测均反映报告初次发布时光大证券研究所的判断,可能需随时进行调整且不予通知。在任何情况下,本报告中的信息或所表述的意见并不构成对任何人的投资建议。客户应自主作出投资决策并自行承担投资风险。本报告中的信息或所表述的意见并未考虑到个别投资者的具体投资目的、财务状况以及特定需求。投资者应当充分考虑自身特定状况,并完整理解和使用本报告内容,不应

179、视本报告为做出投资决策的唯一因素。对依据或者使用本报告所造成的一切后果,本公司及作者均不承担任何法律责任。不同时期,本公司可能会撰写并发布与本报告所载信息、建议及预测不一致的报告。本公司的销售人员、交易人员和其他专业人员可能会向客户提供与本报告中观点不同的口头或书面评论或交易策略。本公司的资产管理子公司、自营部门以及其他投资业务板块可能会独立做出与本报告的意见或建议不相一致的投资决策。本公司提醒投资者注意并理解投资证券及投资产品存在的风险,在做出投资决策前,建议投资者务必向专业人士咨询并谨慎抉择。在法律允许的情况下,本公司及其附属机构可能持有报告中提及的公司所发行证券的头寸并进行交易,也可能为

180、这些公司提供或正在争取提供投资银行、财务顾问或金融产品等相关服务。投资者应当充分考虑本公司及本公司附属机构就报告内容可能存在的利益冲突,勿将本报告作为投资决策的唯一信赖依据。本报告根据中华人民共和国法律在中华人民共和国境内分发,仅向特定客户传送。本报告的版权仅归本公司所有,未经书面许可,任何机构和个人不得以任何形式、任何目的进行翻版、复制、转载、刊登、发表、篡改或引用。如因侵权行为给本公司造成任何直接或间接的损失,本公司保留追究一切法律责任的权利。所有本报告中使用的商标、服务标记及标记均为本公司的商标、服务标记及标记。光大证券股份有限公司版权所有。保留一切权利。光大证券股份有限公司版权所有。保

181、留一切权利。光大证券研究所光大证券研究所 上海上海 北京北京 深圳深圳 静安区新闸路 1508 号 静安国际广场 3 楼 西城区武定侯街 2 号 泰康国际大厦 7 层 福田区深南大道 6011 号 NEO 绿景纪元大厦 A 座 17 楼 光大证券股份有限公司关光大证券股份有限公司关联机构联机构 香港香港 英国英国 中国光大证券国际有限公司中国光大证券国际有限公司 香港铜锣湾希慎道 33 号利园一期 28 楼 Everbright Securities(UK)Company LimitedEverbright Securities(UK)Company Limited 6th Floor,9 Appold Street,London,United Kingdom,EC2A 2AP

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