在全球节能减排大背景下，降低对化石能源的依赖，增加太阳能、风能的使用已经成为世界各国的共识，目前风力发电主要有陆地风电和海上风电，而风电设备里面均含风电主轴。我国积极参与全球碳排放治理行动中，争取2030年实现“碳达峰”，2060年实现“碳中和”，因此我国积极建设清洁能源基础设施。随着国内风电行业的发展以及风电设备国产化率的要求，目前我国风电整机所需主轴基本实现100%自给，国产风电主轴全球市占率超过50%。
风电主轴生产工艺复杂，需要人工操作较多，目前无法完全实现自动化生产，这使得国内风电主轴制造商在生产成本上的优势更加明显。国内龙头企业金雷风电、通裕重工合计市场占有率30%以上。同时，国内主轴企业在全球具有明显竞争力，出口比重相对较大，如金雷风电出口业务占比超过50%。
1、全球风电景气度高，中国稳居全球最大风电市场
风电行业是从能源供给侧实现低碳环保的重点发展领域。在全球能源结构向低碳 化转变、能源消费结构不断优化的背景下，风能凭借其资源总量丰富、环保、运行管理自动化程度高、度电成本持续降低等突出的优势，已成为开发和应用最为 广泛的可再生能源之一，风能的发展正逐渐从补充性能源向替代性能源持续转变。 全球风电行业蓬勃发展，2015-2021 年装机增量复合增速为 6.8%。全球风电新增 装机量于 2020 年实现井喷，同比 2019 年大增 59%至 94.8GW。2021 年是全球新 冠疫情的第二年，风电行业依然实现了 93.6GW 的新增并网装机，为历史第二好 成绩，全球风电累计装机量达到 837GW，同比增长 12%。其中，陆上风电新增装 机 72.5GW，海上风电新增装机创历史新高，达到 21.1GW，同比增幅超 200%。 据 GWEC 预测，2022-2025 年全球风电新增装机容量共 428.1GW，年复合增长率 为 5.9%。
中国是全球风电装机容量第一大国，2021 年新增装机容量占全球半数以上。2021 年全球风电新增装机前三位为中国、美国、巴西，中国新增装机占比 51%，其次 美国新增装机占比 14%，巴西新增装机占比 4%。中国陆风、海风新增装机占比均 为全球第一，尤其是海风新增装机占比高达 80%，超越英国成为全球海风累计装 机最多的国家。
2021 年中国风电装机量增速在抢装潮后放缓，海上风电贡献较大增量。2020 年陆风抢装潮中，我国风电新增装机量达到 72.1GW，同比增长 180.1%，其中陆风新 增装机剧增至 68.3GW，同比增长 193.7%。2021 年，全国风电新增装机 47.6GW， 其中陆风新增装机 30.7GW，海风新增装机 16.9GW。到 2021 年底，全国风电累 计装机 3.28 亿千瓦，同比增长 16.6%，增速相比 2020 年有所放缓但仍高于抢装潮 之前的增速水平。
十四五期间风电发电量实现翻倍，风电新增装机预计近 300GW，风电行业持续高 景气度。根据《“十四五”现代能源体系规划》，到 2025 年，发电装机总容量达 到约 30 亿千瓦， 化石能源发电量比重达到 39%左右 根据《“十四五”可再生 能源发展规划》，2025 年可再生能源年发电量达到 3.3 万亿千瓦时左右，“十四 五”期间，可再生能源发电量增量在全社会用电量增量中的占比超过 50%，风电 和太阳能发电量实现翻倍。从已公布的省市规划来看，十四五期间风电新增装机 量近 300GW，其中海上风电十四五期间全国新增装机规模近 90GW。
2、主轴是风机重要传动与承重部件，工艺流程较为复杂
风电主轴是风机传动系统的核心部件。风力发电机组结构较为复杂，由风轮（叶片、轮毂）、主轴 承、风电主轴、齿轮箱、发电机等部分组成，其中轮毂、主轴、齿轮箱、发电机等构成了风机发电 机组传动系统。风电主轴在风机中起到连接叶片轮毂和齿轮箱，传递动能的作用。
主轴质量要求高但成本占比小，主轴厂客户粘性高。风电主轴作为风机中的主要受力部件，且长期 服役在低温等恶劣环境中，极易发生韧脆转变，造成断裂，从而引发事故。由于风机使用寿命长达 20 年，主轴更换难度大、成本高，整机制造商对主轴质量、性能要求非常严格。而根据三一重能招 股说明书显示，风电主轴在风电机组中成本占比仅约 3-4%。质量要求高且成本占比较小，因此通常 风机厂不会轻易更换供应商，客户粘性较强。
主轴原材料成本占比较高，原材料价格对主轴毛利率有显著影响。根据金雷股份的招股说明书，风 电主轴的成本中，直接材料成本中占比高达 60%左右。风电主轴用的锻造钢锭属于特种钢铁，主要 为 34CrNiMo6 和 42CrMo4 系列。由于原材料成本占比较高，主轴制造厂商的盈利能力与原材料价格呈 现负相关关系。同时，金雷股份在 2020 年公司实现钢锭自供后，2021 年主轴业务毛利率水平大幅提 升且维持在 40%左右，因此原材料成本的管控对主轴业务的毛利率有显著影响。
目前主流的主轴生产工艺是锻造。锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变 形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。其工艺流程包括锻造、热处理、机 加工和涂装几大工艺流程。
除了锻造外，铸造是风电主轴的另一主要的工艺方法。铸造是将液体金属浇铸到与零件形状相适应 的铸造空腔中，待其冷却凝固后，以获得零件或毛坯的方法。铸造主轴的生产流程与铸件类似，包 括工艺设计与模具制造、毛坯铸造、机加工、表面处理。
3、主轴行业存在着技术、资金、供应商资格认证、人才等多重壁垒，进入门槛高
1）技术壁垒：风电主轴属于专用设备大型零部件，制造流程包括锻压、热处理、机械加工、涂装等 多个工艺环节。对生产企业的技术参数控制能力、产品技术管理能力和现场精细管理水平都有较高 的要求，需经过长时间技术研发和经验积累方可生产出优质产品。此外，高品质、大兆瓦风电主轴 制造技术需要厂商具有较强自主创新能力，目前只有主要厂商掌握，因此大量中小企业很难进入主 流市场。 2）资金壁垒：专业风电主轴生产流程复杂，生产设备与所需能源动力、生产组织配套等整体投入巨 大。根据此前金雷股份发布的《非公开发行股票募集资金使用可行性分析报告》，新增 2.4 万吨风电 主轴产能大约需要投资 5 亿元。同时，生产过程又需要垫付较多流动资金以保证存货采购的资金周 转，巨大的资本投入限制了一大批中小企业的进入。
3）供应商资格认证壁垒：由于风电整机制造商均拥有自己独立的技术规格要求，并均有自行制订的 供应商认证体系。在既定的产品标准下，风电整机制造商更换主轴供应商的转换成本高且周期长。 同时，由于风电主 轴的质量直接关系到风电整机是否能够在恶劣的环境中长时间（20-25 年）无故障 运行，若风电主轴制造商提供的产品能持续达到其质量要求，则其将与风电整机制造商达成长期稳 定的合作，因此新进入者要打开市场难度较大。
4）人才壁垒：风电主轴制造生产环节多，技术工艺复杂，不仅在工艺研发上需要优秀的科研人员， 在一线生产车间也需要众多掌握熟练生产技术的技术工人，从锻压、热处理、机械加工、涂装等都 需要一大批娴熟的工人才能保证工业生产流程的顺畅。以锻压机操作员为例，培养一个合格的锻压 机操作员需要 2 至 3 年时间，因此技术人才的壁垒直接制约着风电机主轴制造企业的快速发展。
4、较早实现国产替代，主轴双寡头市占率有望持续扩大
风电主轴较早实现国产替代，目前呈现双寡头竞争格局。中国风力发电行业 2005 年之前风电主轴主 要依靠进口，从 2006 年开始步入快速发展阶段。通裕重工招股书显示，2011 年风电主轴的国产化率 已经接近 100%。从收入端来看，2021 年金雷股份与通裕重工风电主轴收入分别为 15.08 亿元和 9.12 亿 元。2021 年金雷股份与通裕重工风电主轴销量分别为 14.7 万吨和 9.3 万吨，全球市占率分别为 26.1% 和 16.5%，据此推算 2021 年两者全球市占率近 43%。同时，金雷股份 2017-2021 年境外业务营收占比 50%左右，风电主轴实现全球化供应。 成本竞争优势是双寡头形成的主要原因。风电主轴作为风力发电机的重要部件，其行业呈现典型的 资金密集、技术密集特征，具有明显的规模经济效应。目前国内和国外从事专业化风电主轴生产的 较少，大都是以多种自由锻件产品为主，龙头企业金雷股份以风电主轴业务为主，并且具备明显的 风电主轴专业化产能优势。
技术壁垒高+大兆瓦产能稀缺，锻造主轴双寡头市占率有望持续扩大。从技术角度来看，风电主轴生 产工艺复杂，需要人工操作较多，目前无法完全实现自动化生产，这使得国内风电主轴制造商在生 产成本上的优势更加明显。根据金雷股份非公开发行股票反馈意见回复，3MW 以下主轴可以用 20MN 或 40MN 锻压机进行生产，而 3MW 及以上主轴则需用 80MN 锻压机，仅仅设备投资超过 3 亿，因此由 于设备、技术、产能等因素，大兆瓦锻造主轴的生产能力具 备一定的稀缺性。从产能端来看，金雷 股份 2021 年年报显示，风电主轴产能约 15 万吨，目前在建“海上风电与其他精密轴类建设项目”2022 年达产后可释放 5.4 万吨锻造产能。通裕重工 2022 年可转债募集说明书显示，2021 年风电主轴业务 产能约 12 万吨，可转债募投项目“高端装备核心部件节能节材工艺及装备提升项目”达产后整体锻造 产能（包含主轴以外其他锻件）约提升 10 万吨。相比于其他国内风电主轴厂商，无论是产能还是产 品规格，双寡头企业都具有显著优势。
主轴龙头企业布局铸造产能仍存优势，风电铸件企业或有一席之地。随着铸造主轴逐步得到的应用， 锻造主轴龙头金雷股份和通裕重工也积极布局铸造主轴产能，对于锻造主轴龙头企业来说，除铸造 和锻造毛坯的工艺不同外，机加工和涂装工艺基本相同，原有锻造主轴生产经验可沿袭，因此我们 认为金雷股份与通裕重工有望凭借着对主轴加工工艺的深刻理解和与客户保持的良好的合作关系， 仍将在铸造主轴领域占据主要的市场份额。截止 2022H1，金雷股份与通裕重工均已实现铸造主轴产 品的小批量交付。同时，风电铸件制造企业日月股份、吉鑫科技等均具有生产铸造主轴的能力，因 此随着铸造主轴的大规模应用，未来主轴的竞争格局中铸造企业的占有率或有望提升。
