前言：在国家大力支持新能源发展，推进“双碳”目标达成背景下，风电和光伏等新能源产业将加速发展，受益于风电行业的发展，风电传动系统也迎来了行业发展契机。先去分享过其他风电设备的相关内容，本篇就介绍一下风电传动系统这一风电重要设备。
一，事件背景
近日三峡能源公告，拟投资建设三峡阳江青洲五海上风电场项目、三峡阳江青洲六海上风电场项目、三峡阳江青洲七海上风电场项目，三个项目动态投资金额分别为140.53亿元、137.61亿元、133.56亿元，投资金额合计411.69亿元。在碳中和背景下，海上风电将成为未来新能源发展重心之一，各沿海省份陆续出台海上风电发展“十四五”规划。
二，认识风电传动系统
传动系统是使叶片动能转换为电能的关键装置，通常包括轮毂、主轴、齿轮箱、减速器、发电机、轴承等零部件。零部件的类型与风力发电机的结构息息相关，例如在直驱式风机中，没有齿轮箱结构，主轴尺寸也比较小；半直驱机型各有特色，有的厂家没有主轴或者主轴只起到传动的作用而不承受负载。
三，行业现状
1.传动系统技术壁垒相对较高，国产替代仍在路上
经过多年的发展，我国风电机组主要零部件大部分已经实现了国产替代，零部件的国产化也不断推动了风电成本的下降。根据伍德麦肯兹官网的数据，2019年我国机舱、发电机、塔筒的国产化程度已经非常高，均达到80%以上的水平，叶片、齿轮箱、转换器等零部件国产化率也已经达到了70%以上。轴承作为传动系统的主要组成部分，是我国风机完全国产化的最后一块拼图，2019年我国主轴轴承、偏航变桨轴承的国产化率分别只有33%和50%，侧面体现风电轴承的较高技术壁垒。
2.传动系统在风机总成本中占比较高
根据三一重能招股说明书，2020年公司齿轮箱、发电机、回转支承成本分别为12.32/3.26/3.06亿元，分别占当年总成本的22.64%、6.00%、5.62%。特别地，齿轮箱是公司总成本中占比最高的部件，发电机与回转支承按照价值量，在总成本中分别排第三位与第四位，传动系统在风机成本中的重要性不言而喻。
3.风机产业链中传动系统各环节毛利率相对较高
供求关系、技术壁垒、竞争格局等直接影响整机及零部件的毛利率，2018-2020年，除发电机外，风机主要零部件毛利率均有所上涨，20年受抢装因素影响，零部件厂商毛利率与整机厂商毛利率出现背离。在风电整机及主要零部件中，轴承、主轴、制动器等传动系统的组成部分毛利率处于较高水平，2020年轴承、主轴、制动器环节的平均毛利率分别为35.27%、35.99%、40.21%，印证了传动系统在风电产业链当中的重要地位。
四，细分赛道
1.轴承
轴承在风机中应用广泛，双馈式风机与半直驱式风机中运用的轴承主要有主轴轴承、偏航轴承、变桨轴承、齿轮箱轴承与发电机轴承。在实际应用中，不同厂商对风机传动链的技术积累与侧重有所不同，因此在考虑轴承性能基础上，各个厂家的轴承选择设计较为灵活。
轴承国产化率在风机部件中国产化率最低，根据伍德麦肯兹，2019年我国风机主轴承和偏航变桨轴承国产化率分别为33%和50%，而叶片、塔筒、齿轮箱等其他零部件国产化率皆已超过70%，由此可见轴承是我国风机完全国产化的最后一环，国产替代仍有较大空间。
2.主轴
风电主轴在风电整机中用于连接风叶轮毂与齿轮箱，将叶片转动产生的动能传递给齿轮箱，是风电整机的重要零部件。风电主轴使用寿命约20年，使用中更换成本高、更换难度大，因此风电整机制造商对其质量要求非常严格。按产品应用的机型不同，风电主轴可分为双馈异步式主轴与半直驱主轴，双馈异步式风电整机用主轴目前依然占据市场主导地位。
配套风机大型化， 大MW 主轴产能具有一定稀缺性 。风机大型化趋势演变加速，根据CWEA，2020年我国3.0MW及以上风机装机占比已经达到38%。目前，金雷股份与通裕重工都可以生产最大8MW的风电主轴，但由于设备、技术、产能等因素制约，其大功率风电主轴的生产仍多处于小规模阶段。
原材料在主轴生产成本中占比较高，布局原材料有利于提高企业毛利率。风电主轴的主要原材料为生铁、钢锭等，原材料在公司营业成本中占比较高，且原材料价格波动容易对公司毛利率造成影响，布局原材料生产成为大型主轴生产商增强竞争力的重要选项。
3.齿轮箱
齿轮箱是风力发电机组的功率传输部件，通过提升传动系统转速、降低扭矩，从而把叶轮吸收的风能传递到发电机，以满足发电机使用性能需求。齿轮箱主要应用在半直驱式风电机组和双馈式风电机组中，风电机组中的齿轮箱通常对产品质量要求十分严格。齿轮变速主要有两种形式，一种是平行齿轮变速，一种是行星齿轮变速，其中行星齿轮的增速效率更高，体积更小，在风电机组中应用也更为广泛。
风电大型化，多级行星轮的中速传动系统有望成为行业主流。根据Winergy，风电齿轮箱发展经历了一级行星轮、二级行星轮到三级行星轮的变化过程；现有传动系统仍以高速传动为主，未来随着风机大型化以及海上风电的发展，中速系统由于齿轮箱发生故障概率更低，占比有望上升。
4.发电机
发电机是风电机组传中将机械能转换为电能的重要部件，风力发电机组中发电机主要有鼠笼异步电机、双馈异步电机、直驱永磁同步电机、半直驱永磁同步电机四类。
发电机行业竞争激烈， 毛利率持续下降。发电机是风电机组中国产化率最高的部件，2017年之前，风力发电机的毛利率处于较高水平，2018年后随着风电行业的快速发展，行业竞争激化，毛利率不断下滑。
我国发电机企业在大兆瓦技术上已经相对成熟，在半直驱永磁同步发电机方面，中车永济、湘电股份、汾西重工均已完成10MW以上大兆瓦发电机的研发与生产，可满足未来海上大兆瓦风电机组的需求；在双馈异步发电机方面，由于该机型主要应用于陆上，相对海上机组其容量较小，目前，湘电股份已实现1.55-8.4MW双馈异步发电机产品全覆盖，中车永济和汾西重工也具有5.XMW级产品的生产能力，可以满足市场需求。
5.制动器
制动器是使运动部件减速、间断或坚持间断情况等功能的设备，根据制动系统，制动器可分为机械式、液压式、气压式、电磁式等多种；按制动件的结构形式又可分为外抱块式制动器、内张蹄式制动器、带式制动器、盘式制动器等。 在大型风力发电机组中，偏航系统，主轴制动以及风轮锁定等功能的实现依赖于小体积、大功能的液压系统，液压技术在风力发电领域得到了广泛的应用。
国产化不断加速，华伍股份是国内市场绝对龙头。2010年之前，我国国内风电制动器行业尚处于起步阶段，市场基本被外资品牌占据，2010年之后随着国内主机厂商崛起，风电制动器行业国产替代比例不断提高。
