零部件：从短缺到过剩，从分散到集中

目前市场上采用的风力发电机组主要包括直驱永磁风力发电机组和双馈风力发电机组，两者的市场份额分别约为30%和70%。在结构上，两者的主要区别在于直驱型风机不采用齿轮箱，叶轮系统直接与发电机相连，其发电机和变频器的尺寸及容量都大于双馈型机组。根据功能划分，两种机型的成本结构如图表所示：

直驱式风机与双馈式风机的成本结构

不同的功能系统中含有很多通用零部件，具体情况如图表8所示。由于风机中的零部件多属于大型机械设备，技术壁垒较高，2007年以前国内风机的主要零部件几乎都来自进口，主轴轴承、齿轮箱等核心部件一度成为风机供给的主要瓶颈。随着国内风电市场的爆发，一方面零部件的国产化率不断提高，另一方面国外厂商也纷纷在国内设厂扩大产能，目前零部件的供需状况早已告别了短缺的情况而转向略微过剩，其行业整合的程度也远超整机行业，集中度和毛利率都较高。作为风电产业链的上游，其未来的走势虽然也与行业格局有关，但主要取决于下游需求的变化。

风机功能系统及所含零部件

叶片是我国国产化较早的主要风机零部件，也是目前竞争比较激烈的子行业。在风电行业早期，国内仅有上玻院、中航惠腾等少数企业可以提供叶片，而且尺寸较小，大功率叶片需要从国外厂家采购。经过多年的发展，截止到2015年，我国产能在千套以上的叶片厂家已达十余家，总产能超过20000套，覆盖从750kW到6MW等规格的机组。中材科技、中复连众、时代新材是目前的主要供应商，产能分别达到4000套、3000套和2000套，2015年中材科技和时代新材的市占率分别达到21%和9%，分处国内第一和第三位。此外，联合动力、明阳风电、中船海装、东方电气、三一重能等整机厂商也自产或参股生产叶片，总产能达7000套以上。

铸件包括轮毂、底座、主梁、轴承座、齿轮箱外壳等，是零部件中技术门槛和附加值较低的部分。据统计，每MW风机需要20~25吨铸件，单价约1万元/吨。2015年国内风机产业对铸件的需求量在60万吨以上，具有配套能力的整机厂商份额达到32.5%，余下需求共计约41万吨，其市场份额如图表所示，排名前四位的供应商总产能即超过50万吨。由于铸件企业也可生产其它行业的产品，因此尽管存在产能过剩，但仍能维持较高的毛利率水平。

2015年风机铸件企业的市场份额分布

风机中用到的锻件主要是主轴。风力发电设备的关键部件，在双馈式风机中主要用于连接轮毂和齿轮箱，在直驱式风机中用于连接叶片和发电机，据统计每MW主轴重量6~6.5吨，2015年国内需求18.3~19.8万吨，市场价值21~23亿元。其中具有铸件配套产能的整机厂商出货量7.25GW，市场份额23.5%；金风科技采用铸件主轴，市场份额25.2%。国产率达到100%，并有大量出口。

目前国内的主要厂家是通裕重工和金雷风电，2015年两家企业的主轴业务收入分别达到6.8亿元和6亿元。

齿轮箱是双馈机组必备的核心零部件，其主要功用是将叶轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速，从而大幅减小发电机的体积并节约成本。齿轮箱是风机中故障率最高的零部件，而且位于风机的核心部位，维修成本高昂，产品质量是采购商最优先考虑的因素，因此齿轮箱是双馈机组中附加值最高的零部件，成本占比达15%以上。2015年国内双馈机组出货总数达11500台，装机容量约20GW，齿轮箱价值约110亿元。经过多年的竞争，中国高速传动击败重庆齿轮、杭齿前进等一干对手，市场份额接近70%，且集中度仍在提升。国际市场也是寡头垄断的格局，中国高速传动、威能极、Moventas瓜分大部分份额。

风机轴承通常包含偏航轴承、变桨轴承、传动系统轴承(主轴和变速箱轴承)。一个兆瓦级以上的风力发电机组需要4个精密级回转支承与之配套，分别为一个偏航支承和三个变桨支承，还需要1个主机主轴轴承和1个齿轮箱箱主轴轴承。主轴轴承的关键在于生命周期内的可靠性，主轴轴承连接叶轮系统和传动/发电系统，位于风机的核心位置，更换不变，而且轴承在整机成本中占比很小，但是对质量要求很高，因此主机厂商常常选择国外品牌轴承以确保在生命周期内平稳运行。偏航轴承和变桨轴承在生命周期内承受的扭矩较小，质量要求也较主轴轴承要低一些，因此国产轴承份额较高。由于轴承是通用设备，目前并无以风机轴承为主营业务的供应商。

主要整机厂商主轴轴承和偏航/变桨轴承供应商

发电机通用性较强，国内主要的电机制造商，如永济、主轴、兰州、湘电、南汽轮机等已经能够满足风电机组的数量和质量需求。技术方面，直驱永磁的技术要求和电机尺寸远大于双馈发电机，因此技术要求相对较高，目前国内的主要供应商为中车永济和湘电风能。产能方面，中车永济电机厂直驱永磁和双馈发电机的年产能达到4000台以上，湘电风能的直驱永磁发电机产能达2000台，南汽轮机的双馈发电机年产能也在1000台以上。其中，中车、湘电风能也是市场上重要的整机供应商。

主要整机厂商风力发电机供应商

控制系统

控制系统中变流器是最核心的部件，变流器的功能是将风电机组内发电机在自然风的作用下发出电压频率、幅值不稳定的电能转换为频率、幅值稳定，符合电网要求的电能，并且并入电网。按照整机类型的不同，变流器也分为全功率变流器和双馈变流器，其中全功率变流器是双馈变流器的2倍以上。风电变流器是风机零部件中技术难度最大、附加值最高的部分，早期国外厂商如ABB、科孚德、艾默生等厂商占据主导地位，目前仍然占据20%以上的份额，近年来金风科技、联合动力、明阳风电、三一重能等整机厂商逐渐具备生产能力，禾望电气、阳光电源、海得控制和科诺伟业等企业也是重要的市场参与者，但市场份额比较有限。

与其他零部件相比，塔架的技术难度并不大，但获得整机厂商的认证却不容易。与国际惯例不同，我国的塔架主要由整机厂商设计、运营商通过招标方式直接采购，少部分风塔由风电整机生产商采购后统一销售给风电投资商。因此，风塔产品的下游客户主要为国际风电整机生产商和国内包括大型电力集团在内的各类风电投资商。由于塔架的最佳运输半径不超过500公里，因此产能很分散，目前国内的龙头企业如天顺风能、泰胜风能在国内的市占率也不超过10%。