轴承属于风电机组不可或缺的核心零部件。风电轴承的范围涉及从叶片、主轴和偏航所用的轴承,到齿轮箱和发电机中所用的高速轴承。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,是公认的国产化难度最大的两大部分(轴承和控制系统)之一。
作为新能源中开发较早的风能,在电网中占据了越来越大的比重。2006年以来,中国风电产业井喷式发展,装机容量连年翻番,中国已成为全球装机规模最大的市场。2020年,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,新成立601家风电企业。按照国家“十四五”规划,风电年均新增装机须达5000万千瓦以上,到2060年,风电装机至少达到30亿千瓦,风电轴承未来前景巨大。
据中研产业研究院报告《2019-2025年风电轴承行业市场竞争格局与投资战略规划报告》分析
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。
2016年以后,国内的本土企业逐渐发力,在大功率风机主轴轴承技术上不断取得突破,2019年,大冶轴实现了4.0MW级主轴轴承的批量交付。2020年,新强联风电轴承产品已主要集中在3.0MW及以上型号,且5.5MW风电轴承产品已批量供应。2021年,作为国内风力发电机组轴承标准制定企业、整体解决方案提供商的洛轴,自主研发的外径达11.5米的超大型整体式转盘轴承顺利下线。这套超大型整体式转盘轴承是为华南船机量身定做的,将用于1000吨重型海上风电安装起重机上。随着海上风机技术的高速发展,风机功率已经从4~8兆瓦时代开始向10~15兆瓦时代跃进,风机重量不断增大,风电安装船用起重机也呈大型化趋势发展。目前5~8米的转盘直径已很难满足未来海上风电吊装的要求,大型轴承的国产化已经成为风机领域亟待突破的技术之一。
依托我国庞大的工业体量,我国轴承产业规模全球领先。2019年中国轴承产量为196亿套,经济规模位居世界第三。但我国轴承产业大而不强,高端轴承在使用寿命、可靠性、Dn值与承载能力等方面与日本、欧美存在较大差距,大功率风电轴承等高端产品依然依赖进口。在加工工艺方面,高端轴承制造工艺涉及材料、设计、机械加工、检测与试验等一系列技术难题,需要结合接触力学、润滑理论、摩擦学、疲劳与破坏、热处理与材料组织等领域的基础研究支持,具有极端的复杂性,需要长期的工艺经验的积累。在工艺设备方面,我国在高端轴承制造所需的高精度机床、感应加热设备等领域较为薄弱,同样限制了我国高端轴承的生产制造和技术进步。
想要了解更多风电轴承行业的发展前景,请查阅《2019-2025年风电轴承行业市场竞争格局与投资战略规划报告》。
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