1、風(fēng)電主齒輪箱技術(shù)難度較大
根據(jù)觀研報(bào)告網(wǎng)發(fā)布的《中國風(fēng)電主齒輪箱行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)研究與未來投資分析報(bào)告（2025-2032年）》顯示，風(fēng)電主齒輪箱也稱風(fēng)電齒輪箱、增速齒輪箱，是風(fēng)電機(jī)組中技術(shù)含量最高的部件之一，其性能直接決定了風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率、可靠性和使用壽命，在風(fēng)電機(jī)組成本中占比約10%。產(chǎn)業(yè)鏈方面，風(fēng)電主齒輪箱的上游行業(yè)為鑄件、鍛件和軸承等零部件制造，鑄件、鍛件主要原材料為鋼鐵，我國鋼鐵供應(yīng)量整體充足，價(jià)格隨著市場(chǎng)供需情況具有一定的波動(dòng)性，從而帶動(dòng)鑄件、鍛件的采購價(jià)格波動(dòng)變化。風(fēng)電主齒輪箱的下游行業(yè)主要是風(fēng)電整機(jī)制造，近年來我國加快構(gòu)建清潔低碳能源體系，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為能源轉(zhuǎn)型的重要方向，國家先后出臺(tái)了一系列產(chǎn)業(yè)政策鼓勵(lì)風(fēng)電行業(yè)及其關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，風(fēng)電行業(yè)中長(zhǎng)期仍處于良好發(fā)展階段，為行業(yè)提供了支撐。
風(fēng)電主齒輪箱行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈圖解
資料來源：觀研天下整理
風(fēng)電主齒輪箱是風(fēng)電機(jī)組中技術(shù)含量最高的部件之一，其主要功能是將風(fēng)輪在風(fēng)力作用下所產(chǎn)生的動(dòng)力傳遞給發(fā)電機(jī)并匹配發(fā)電機(jī)需要的轉(zhuǎn)速。目前，風(fēng)電齒輪箱的技術(shù)難度和產(chǎn)品特性主要體現(xiàn)在以下方面：
風(fēng)電主齒輪箱的技術(shù)難度和產(chǎn)品特性
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技術(shù)難度/產(chǎn)品特性 |
相關(guān)情況 |
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復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu) |
多級(jí)傳動(dòng) |
風(fēng)電齒輪箱通常采用多級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)，包括行星齒輪、平行軸齒輪等多種齒輪類型。這些齒輪的組合和排列需要精確的設(shè)計(jì)和制造，以確保高效、平穩(wěn)的傳動(dòng)。 |
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高精度制造 |
齒輪箱中的每個(gè)齒輪都需要高精度制造，以確保其在高負(fù)載和高速運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的性能。這涉及精密加工及檢測(cè)、熱處理和裝配測(cè)試等先進(jìn)的制造及測(cè)量技術(shù)。 |
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高可靠性要求 |
多工況適應(yīng)性 |
由于風(fēng)電機(jī)組通常安裝在高山、荒野、戈壁、灘涂及深遠(yuǎn)海等偏遠(yuǎn)地區(qū)，需要適應(yīng)包括高海拔、高低溫、海上潮濕腐蝕和中低風(fēng)速等各種復(fù)雜環(huán)境，適應(yīng)復(fù)雜的風(fēng)載荷、湍流及強(qiáng)陣風(fēng)等應(yīng)用場(chǎng)景，載荷及轉(zhuǎn)速多變，且齒輪箱壽命通常要求達(dá)到20-25年，這對(duì)齒輪箱的強(qiáng)度及疲勞壽命提出了極高的要求。 |
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材料要求 |
齒輪箱的材料需要具備高強(qiáng)度、高韌性、耐磨性和耐腐蝕等性能，以適應(yīng)復(fù)雜自然環(huán)境和高負(fù)荷應(yīng)用場(chǎng)景。 |
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長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行 |
隨著風(fēng)電塔筒高度的不斷增加，風(fēng)電齒輪箱的安裝維護(hù)越發(fā)困難，更換起吊成本高，這對(duì)齒輪箱的可靠性提出了更高的要求。齒輪箱廠家需要通過優(yōu)化設(shè)計(jì)和材料選擇，減少維護(hù)頻率和維護(hù)成本，提高風(fēng)電機(jī)組的整體經(jīng)濟(jì)性。 |
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高效能轉(zhuǎn)化 |
高傳動(dòng)效率 |
隨著風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量的增加，齒輪箱需要傳遞的功率也在不斷增大，這對(duì)齒輪箱的功率傳遞能力提出了更高的要求。風(fēng)電齒輪箱的設(shè)計(jì)需要最大化傳動(dòng)效率，減少能量損失。這不僅需要優(yōu)化齒輪設(shè)計(jì)，還對(duì)齒輪箱工藝制造、潤滑密封及材料選擇提出了更高的要求。 |
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高功率密度要求 |
齒輪箱作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)鏈的關(guān)鍵部件之一，價(jià)值較高，尺寸及重量較大，齒輪箱的尺寸大小會(huì)顯著影響位于高空中運(yùn)行機(jī)組的大小和重量，并影響機(jī)組的成本及運(yùn)輸?shù)跹b成本，因此更高功率密度的風(fēng)電齒輪箱是風(fēng)電機(jī)組發(fā)展的必然趨勢(shì)。 |
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低噪音與低振動(dòng) |
降噪技術(shù) |
風(fēng)電齒輪箱在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生噪音和振動(dòng)，這不僅影響風(fēng)電機(jī)組的性能，還可能對(duì)周邊環(huán)境造成影響。通過采用先進(jìn)的降噪技術(shù)和優(yōu)化齒輪設(shè)計(jì)，可以有效降低噪音和振動(dòng)，提高風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性、環(huán)境適應(yīng)性。 |
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振動(dòng)控制 |
通過優(yōu)化齒輪箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇，減少振動(dòng)的產(chǎn)生和傳播，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。 |
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高成本和技術(shù) |
門檻高成本 |
風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的成本是影響風(fēng)電項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性的重要因素之一。由于風(fēng)電齒輪箱具有復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)和高精度制造要求，采用高性能、高標(biāo)準(zhǔn)的金屬材料，其制造成本較高，風(fēng)電齒輪箱成為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中價(jià)值占比較大的關(guān)鍵部件。因此，在滿足技術(shù)指標(biāo)要求的同時(shí)，風(fēng)電齒輪箱的成本也需要得到有效控制。 |
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技術(shù)門檻 |
風(fēng)電齒輪箱的設(shè)計(jì)和制造涉及多學(xué)科知識(shí)，包括機(jī)械工程、材料科學(xué)、流體力學(xué)和熱力學(xué)等。這使得風(fēng)電齒輪箱成為風(fēng)電機(jī)組中技術(shù)門檻最高的部件之一。 |
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資料來源：觀研天下整理
2、受益于下游風(fēng)電行業(yè)飛速發(fā)展，風(fēng)電主齒輪箱市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大
基于對(duì)可再生能源的重視和能源轉(zhuǎn)型的需求、國家政策對(duì)可再生能源發(fā)展的大力扶持及技術(shù)進(jìn)步驅(qū)動(dòng)下的持續(xù)降本提效，我國風(fēng)電裝機(jī)量保持持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)。例如，2024年5月，國務(wù)院頒布的《2024-2025年節(jié)能降碳行動(dòng)方案》提出到2025 年非化石能源消費(fèi)占比要達(dá)到20%左右來看，預(yù)計(jì)2024-2025 年我國風(fēng)電行業(yè)有望進(jìn)入加速建設(shè)期。
根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，截至2024年底，我國風(fēng)機(jī)累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到561.3GW，較2023年同比上升18.26%。在2014-2024年期間，我國風(fēng)電新增裝機(jī)容量年均復(fù)合增長(zhǎng)率超14%。
數(shù)據(jù)來源：觀研天下整理
由于風(fēng)電主齒輪箱的應(yīng)用集中于風(fēng)電領(lǐng)域，所以風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，特別是裝機(jī)量水平對(duì)風(fēng)電主齒輪箱產(chǎn)業(yè)發(fā)展有重要影響?？紤]到風(fēng)電行業(yè)未來裝機(jī)量增長(zhǎng)趨勢(shì)明確，風(fēng)電主齒輪箱將受益于此，從新增裝機(jī)量口徑來看，市場(chǎng)需求將伴隨著風(fēng)電行業(yè)穩(wěn)步增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2030年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到39.03億美元。
數(shù)據(jù)來源：觀研天下整理
3、海上風(fēng)電有望進(jìn)入加速建設(shè)期，有望成為風(fēng)電主齒輪箱行業(yè)需求新增量市場(chǎng)
2023年6月《風(fēng)電場(chǎng)改造升級(jí)和退役管理辦法》正式稿印發(fā)，鼓勵(lì)并網(wǎng)運(yùn)行超過15年或單臺(tái)機(jī)組容量小于1.5兆瓦的風(fēng)電場(chǎng)開展改造升級(jí)。根據(jù)相關(guān)資料測(cè)算，2023年，我國累計(jì)退役機(jī)組將達(dá)980臺(tái)，裝機(jī)容量為0.546GW；到2025年將達(dá)到1800多臺(tái)，裝機(jī)容量為1.25GW；到2030年將超過3.4萬臺(tái)，累計(jì)改造裝機(jī)容量約 45GW；2022年5月，國家發(fā)改委和能源局提出推動(dòng)風(fēng)電項(xiàng)目由核準(zhǔn)制調(diào)整為備案制。老舊機(jī)組改造穩(wěn)步推進(jìn)、分散式風(fēng)電核準(zhǔn)改備案制將為陸上風(fēng)電帶來新的增長(zhǎng)量。
海上發(fā)電具備小時(shí)數(shù)高、資源豐富、配儲(chǔ)需求較少的優(yōu)勢(shì)，長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，是風(fēng)電重點(diǎn)發(fā)展方向。上風(fēng)電是風(fēng)電技術(shù)與海洋工程技術(shù)深度融合的戰(zhàn)略性新興技術(shù)，是我國構(gòu)建新型能源體系、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)、建設(shè)海洋強(qiáng)國的重要方向。近年隨著“雙碳”戰(zhàn)略持續(xù)推進(jìn)，我國海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步增長(zhǎng)，裝機(jī)量不斷增長(zhǎng)。數(shù)據(jù)顯示，2024年我國海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)量為4331萬千瓦，已連續(xù)4年穩(wěn)居全球首位。
數(shù)據(jù)來源：觀研天下整理
不過，由于海上風(fēng)電建設(shè)難度及建設(shè)成本較高、維護(hù)困難的局限性，短期來看，陸上風(fēng)電仍為發(fā)展的主流。但長(zhǎng)期來看，未來，隨著海上風(fēng)電技術(shù)的不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，海上風(fēng)電的發(fā)電效率將進(jìn)一步提高，同時(shí)，海上風(fēng)電項(xiàng)目規(guī)模的增大將促使規(guī)模效應(yīng)逐漸增加，生產(chǎn)、安裝和維護(hù)成本可以得到分?jǐn)偅M(jìn)一步降低度電成本。由此可見，海上風(fēng)電行業(yè)發(fā)展前景廣闊，有望成為風(fēng)電主齒輪箱行業(yè)新增量市場(chǎng)。（WYD）
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