一、风电齿轮箱综述
风能是一种可再生能源。近年来风力发电技术在全世界的市场份额、规模和技术设计方面都经历了快速发展，风力发电将成为未来主要的电力来源之一。我国是风力发电大国，陆上和海上风电发电量均为全球第一。目前风力发电机有两种，分别是双馈风机和直驱风机。双馈、直驱两种技术路线的本质区别，在于双馈型带有“齿轮箱”，而直驱型不带“齿轮箱”。齿轮箱是双馈风机的核心部件，主要用于将风轮的转动传递给发电机使之运转。但是由于风轮的转速很低，通常需要依靠齿轮箱来增加转速。齿轮箱零部件包括行星销轴、行星齿轮、太阳轮、内齿圈、扭力臂/齿轮箱端盖、齿轮箱体/行星架等。
双馈风机与直驱风机对比
资料来源：公开资料整理
永磁直驱风机和双馈风机两者的最大区别在于不同的传动、发电结构。总而言之，永磁直驱风机发电更稳定，但是体积大，运输困难，改进空间大。目前，相对来说，双馈齿轮风机更具有经济效益。
直驱风机与双馈风机发电机参数对比
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不同形式的风力发电机组有不一样的要求，齿轮箱的布置形式以及结构也因此而异。在风电界水平轴风力发电机组用固定平行轴齿轮传动和行星齿轮传动最为常见。齿轮箱层面，半直驱采用中速齿轮箱的设计，两级行星结构，无可靠性最差的第三级（高速级），大大降低了齿轮箱的故障率，传递效率比高速齿轮箱更高，重量更轻。从国内主流的风电齿轮箱产品系列可看出，在相同功率等级下，齿轮箱的传动比越低，往往对应着更小的齿轮箱重量。
典型齿轮箱参数
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二、风电齿轮箱市场发展现状
2020年全球风力行业发展速度加快。据统计，2020年全球风电齿轮箱行业市场规模为416亿元，同比上涨54.07%，年均复合增速为14.52%。
2013-2025年全球风电齿轮箱市场规模及增速
资料来源：公开资料整理
中国风力发电不仅装机量、发电量居世界第一，风电机组增长速度也快于全球。据统计，2020年，中国全球风电齿轮箱市场规模为233亿元，同比上涨177.38%，年均复合增长速度为25.70%。
2013-2025年中国风电齿轮箱市场规模及增速
资料来源：公开资料整理
相关报告：华经产业研究院发布的《2021-2026年中国风电齿轮箱市场全面调研及行业投资潜力预测报告》
三、风电机齿轮箱成本比例以及市场格局
据统计，2018年全球风电齿轮箱行业市场集中度高，行业存在技术壁垒，CR5市场份额占到86%。2019年全球风电齿轮箱前三大供应商（中国高速传动、采埃孚、威能极）合计市占率达68%，海外企业在海外市场仍有较高份额。伴随大兆瓦风机和海上风电的发展，配套风电齿轮箱的研发和批量化生产难度进一步提高，头部供应商抢先积极布局大兆瓦产品开发，目前中国高速传动能够提供涵盖1.5MW-11.XMW的全系列风电齿轮箱产品。
2019年全球风电齿轮箱行业市占率情况
资料来源：公开资料整理
叶片和齿轮箱分别是风力发电机组中成本最高的两个核心零部件。据统计，2020年明阳智能和上海电气公司公告中，齿轮箱成本分别占整机成本9.3%、11.0%。
2020年中国两公司风机齿轮箱成本占比情况
资料来源：各公司公开报告，华经产业研究院整理
四、齿轮箱常见故障以及科学检测维修
我国虽然是风电大国，但是风电机组的设计制造与国际先进水平还存在很大差距，运维成本居高不下。在风力发电快速发展的过程中，风力发电机高昂的运维成本严重影响了风力发电厂的经济效益。据统计，对于工作寿命为20年的陆上风电机组来说，运维费用占该风电机组总收入的10%～15%，海上风电机组的运维费用更高，占风电机组总收入的20%～25%。对整个风电机组来说，通常齿轮箱的故障率最高，运维费用占相当大比重，欧洲国家占12%～30%，我国则高达40%。加之风电机组安装之处往往自然条件较为恶劣，齿轮箱的科学检测以及维修方法就显得尤为重要。
风电齿轮箱常见故障
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开展齿轮和轴承的状态监测，是进行风电齿轮箱维修的前提和基础。风电齿轮箱状态监测方法主要包括振动监测、声音监测、油液磨粒监测和温度监测四类，状态监测手段包括离线监测和在线监测两类。
风电齿轮箱故障常用检测方法
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对风电齿轮箱开展状态监测与故障诊断的目的是为制定维修策略提供科学依据。针对风电齿轮箱，目前应用和正在研究的维修策略主要是预防性维修策略，包括定期维修策略和状态维修策略。
风电齿轮箱故障维修策略
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华经产业研究院对中国风电齿轮箱行业发展现状、市场供需情况等进行了详细分析，对行业上下游产业链、企业竞争格局等进行了深入剖析，最大限度地降低企业投资风险与经营成本，提高企业竞争力；并运用多种数据分析技术，对行业发展趋势进行预测，以便企业能及时抢占市场先机；更多详细内容，请关注华经产业研究院出版的《2021-2026年中国风电齿轮箱市场竞争策略及行业投资潜力预测报告》。
