风力发电是指把风的动能转为电能，目前风电技术比较成熟，成本不断下降，是应用规模较大的新能源发电方式之一。发展风电已成为许多国家推进能源转型的核心内容和应对气候变化的重要途径，也是我国深入推进能源生产和消费革命，达成“碳达峰”“碳中和”经济社会发展战略目标，发展新能源行业新质生产力的重要力量。
1、风电齿轮箱产业链
风电齿轮箱作为风力发电机组核心零部件，相关技术的复杂程度较高，技术门槛较高。风电齿轮箱是风力发电机组中技术含量最高的部件之一，因为风电齿轮箱在风机运转过程中，处于无规则变相载荷和瞬间强冲击载荷作用下工作，导致风电齿轮箱是风电机组传动系统中故障率最高的部件之一。
此外，风电齿轮箱的安装空间比较小，所以当其发生故障的时候，检查和维修受到空间限制会较为困难，发生故障后更换维修的成本很高，均导致风电齿轮箱产品技术要求较高。风电齿轮箱行业上游主要包括行星架、齿轮箱体、扭力臂、法兰、行星齿轮、太阳轮等专用部件，中游为风电齿轮箱制造商，下游为生产风力发电机组的整机厂商。
2、风电齿轮箱行业技术水平及特点
风电齿轮箱是风电机组的核心传动部件之一，其专用部件主要包括行星架、齿轮箱体、扭力臂、法兰、行星齿轮、太阳轮等，其制造需要综合运用金属熔炼、孕育与材料净化处理等材料技术、热处理技术、机械加工技术等多学科知识，行业进入壁垒较高，在风电装备大型化的趋势下技术要求不断提高。
（1）风电齿轮箱工作环境恶劣，对专用部件材质要求严格
风电齿轮箱工作环境恶劣，需长期适应海上、高原和荒漠中的台风、沙尘暴、高温、低温、高盐度腐蚀等复杂多变的风力资源和环境条件，其中极端运行温度低至-60℃，而且高空和海上更换成本巨大，维修困难且代价较高，使用寿命要求较长，陆上风电需 20 年不更换，海上风电需 25 年不更换。因此，风电齿轮箱对专用部件的材料、质量、力学性能、耐腐蚀性等要求严格。
（2）风机大型化及海上风电对风电齿轮箱专用部件性能提出更高要求
随着风机大型化及海上风电的快速发展，风电齿轮箱单位面积所承受的能量密度增强，需增加传递功率和扭矩、增强承载能力、提升可靠性、延长设计寿命，进而对风电齿轮箱专用部件材料强度与韧性、抗疲劳性等提出了更高要求。目前市场上生产行星架、齿轮箱体、扭力臂、法兰等风电齿轮箱专用部件的企业，多以厚大断面球墨铸铁技术作为研究发展方向，以适应风机大型化及海风装机量大幅增长的趋势。
（3）风电齿轮箱专用部件制造商需持续开发新产品以满足快速变化的下游客户需求
风电齿轮箱专用部件下游需求变化相对较快，企业需要具有较强的自主创新能力，根据不断变化的市场和客户需求，快速开发出能适应市场、满足客户需求的新产品。同时，企业需具备成熟的产品技术管理能力和精细的现场管理水平，风电齿轮箱专用部件生产对技术和生产经验积累的要求较高，各环节均需运用到长期积累的生产技术及经验。
对于风电齿轮箱专用部件企业来说，研发新技术、新工艺、不断开发高端产品等途径是企业实现产业升级和提高自身竞争力的必然道路。
3、风电齿轮箱行业市场规模
风电齿轮箱是风力发电机组核心传动部件，主要应用于双馈型和半直驱型风电机组中，安装在风轮和发电机之间，通过提升传动系统转速、降低扭矩，把风轮吸收的风能传递给发电机，以适应发电机的需要。受益于全球风电行业整体发展与风电机型技术路线变化，风电齿轮箱市场高速发展。根据华经产业研究院数据，从全球来看，2020 年全球风电齿轮箱市场规模为 416.00 亿元，同比增加 54.07%，预计 2025 年齿轮箱市场规模将达到616.00 亿元，五年复合增长率为 8.17%。从中国来看，2020 年中国风电齿轮箱市场规模为 233.00 亿元，同比增加 177.38%，预计 2025 年齿轮箱市场规模将达到 254.00 亿元。
4、风电齿轮箱行业发展趋势
（1）中国已经成为全球风电主要市场，未来市场空间广阔
中国已成为全球风电市场的主导力量。根据 GWEC 数据，2023 年全球新增风电装机容量为 116.60GW，其中前五大市场分别是中国、美国、巴西、德国和印度，合计占比为 79%，其中中国占比为 65%。2023 年全球新增海上风电装机容量为 10.85GW，其中前四大市场分别是中国、荷兰、英国和法国，合计占比高达 93%，其中中国新增海上风电装机容量市场份额占比达到了 64%。根据 GWEC 预测，未来 5 年中国风电新增装机容量占全球比重将继续保持在 40%以上，未来全球风电市场的发展主要看中国。
我国风电行业发展前景广阔。一方面，政府一如既往地鼓励风电等清洁能源健康发展；另一方面，风电产业链相关企业对风电行业有着良好预期。因此，风电行业预计仍将保持较好的发展态势，风电齿轮箱专用部件在未来仍有较大的需求空间。2020 年 10 月，400 余家风能企业的代表联合发布《风能北京宣言》，倡议进一步加快全球风电发展。
（2）全球海上风电整体呈现增长趋势
作为风力发电的重要组成部分，海上风电行业在技术和政策的支持下快速发展，并进一步加快全球风电开发进程。因海上风力资源丰富且风源稳定，将风电场从陆地向海上发展在全球已经成为一种新趋势。海上风电的优势主要是风速较陆上更大，海风有稳定的主导方向、年均可利用时间较长。此外，海上风电不占用土地资源，且接近沿海用电负荷中心，就地消纳避免了远距离输电造成的资源浪费。
近年来，全球及中国海上风电行业蓬勃发展。目前全球海上风电装机主要集中在中国、英国和欧盟等地，2021 年底中国海上风电累计装机规模已经超越英国跃居世界第一。根据 GWEC 数据，2017-2023 年期间，我国海上风电新增装机容量由 1.16GW 增至 6.33GW，年均复合增长率为 32.67%；全球海上风电新增装机容量由 4.50GW 增至 10.85GW，年均复合增长率为 15.80%。未来，海上风电预计将继续保持快速发展趋势，根据 GWEC 预测，2024-2028 年期间，全球海上风电新增装机总量将达到 139GW。
（3）降本需求推动风电机组大型化
风机大型化能够有效改善项目收益率和降低度电成本，是未来最重要的降本趋势。虽然大型风电机组的成本更高，但风电机组的大型化可通过增加单台风机的装机容量减少风机使用台数、单瓦其他零部件的用量以及摊薄吊装施工等其它成本，最终实现风电投资度电成本的降低。
在全球市场范围来看，随着平价大基地项目、分散式风电项目需求的增加，陆上风电领域对风电机组的风力资源利用率要求不断提高；而对于海上风电领域，由于工作环境相较陆上风电更为复杂，且未来将面向远海、深海领域持续开拓，海上风电对产品本身和成本管控能力将不断提出新要求，大兆瓦机型推出的趋势更为突出。
根据 CWEA 数据，我国陆上风机新增平均单机容量从 2011 年的 1.5MW 提升至 2023 年的 5.4MW，海上风电新增风机平均单机容量从 2.7MW 提升至9.6MW，风机大型化趋势明显，截至 2023 年陆风新增装机机型以 4.0-6.9MW为主，海风新增装机机型以 8.0-11.9MW 为主。
金风科技、明阳智能、运达股份、电气风电等风电整机上市公司，均公开强调风机的大型化、平台化趋势明显，随着中国风电行业将全面进入“平价时代”，机组大型化将加快风电度电成本的下降速度，推动风电投资成本持续下行。
（4）风力发电成本持续降低，平价上网已具备基础
风电在发展初期成本较高，对国家补贴政策依赖较大。随着风电相关技术不断进步，同时风电装机量迅速增长后带来的规模经济效益显现、风电运营经验逐步积累和风电项目建设投资环境改善，风电设备价格、风电场投资和运行维护成本持续降低，风电成本较行业发展初期明显下降，目前风电平价上网已具备基础。根据国际可再生能源署网站披露数据，2011-2021 年我国陆上风电平准化度
随着风电行业的技术进步，我国陆上风电度电成本持续下降，由 2011 年的 0.420 元/千瓦时降至 2021 年的 0.181 元/千瓦时，降幅约为 57%。综合来看，陆上风电平价上网条件已具备，未来，随着风电度电成本的持续下降，风力发电行业竞争力将不断增强。
（5）风电机组技术路线演变带动风电齿轮箱市场需求提升
在平价上网背景与大型化趋势下，未来具有轻量化与成本优势的双馈式及半直驱式技术路线市场份额将有所增长，进而推动风电齿轮箱市场需求提升，带动风电齿轮箱专用部件市场空间增长。自风电平价上网后，风机招标价格持续下降，成本控制能力是风机整机厂商的核心竞争力之一。
随着风机朝着大型化趋势发展，各大风机整机厂商陆续推出单机容量更大的机型，风机的大型化带来单机重量、尺寸的提升，进而带动原材料成本提升，相应的吊装、运输成本呈几何倍数增长。因此，在平价上网背景与大型化趋势下，不同技术路径对应的风机轻量化及成本控制效果成为风电整机厂商的重要考量因素。
近年来，风电齿轮箱高扭矩密度技术的突破，为双馈机型与半直驱机型的大型化提供了强力的技术支撑；同时，通过对传动系统结构及控制策略进行优化，双馈机型在大型化的过程中展现了突出的轻量化效果。随着风机大型化，半直驱机型齿轮箱和发电机等部件重量有所提升，但整体仍然保持较好的轻量化水平。
直驱机型因风机功率提升与发电机重量、体积直接相关，随着功率等级的提升，直驱机型机舱及发电机整体重量会显著提升，同时随着机型体积增大，有色金属和稀有金属的用量增大，故直驱型风机的成本相对较高。
综上所述，基于当前风电行业技术进展及三种技术路线的轻量化与成本控制效果差异，双馈式与半直驱式相对于直驱式更符合当前大型化及平价降本的市场需求，预计未来风电行业采用双馈式、半直驱式的占比有望提高，进而带动风电齿轮箱市场需求提升。
