风电零部件：主机技术路线-双馈、直驱与半直驱

周专题：国内 风电机组中，水平轴风电机组是主要机型，水平轴主要包括双馈型机组（带增速齿轮箱）、直驱型机组（不带增速齿轮箱）和半直驱型机组（带中速齿轮箱的直驱系统），其中又以双馈型机组为主，直驱型机组中大部分是永磁直驱机组，励磁直驱机组占比较小。

从全球市场份额看，双馈机组占比仍在80％左右，为主流机型。从中国市场份额看，双馈机组占比也在55％左右。全球主要风机厂商对主机技术路线的布局有所不同，有的厂商目前尚以直驱或半直驱为主，如金风科技和明阳智能，有的厂商以双馈机型为主，如远景能源，有的是直驱和双馈两种路线并进，如西门子、GE、电气风电等。以电气风电为例，电气风电的路上风机多采用双馈路线，海上风机中直驱技术应用比例高于陆风。

双馈式风电机组一般采用的是转子交流励磁双馈发电机，其结构与绕线式异步电机类似，永磁直驱风电机组取消了增速齿轮箱，风轮轴直接和发电机轴直接相连，发电机多采用永磁式结构的转子的同步发电机，无须外部提供励磁电源。同功率下双馈机组的发电效率要高于直驱机组，但是综合考虑风速和实际功率变化以及自耗电差异，同功率的直驱机组和双馈机组由效率不同带来的成本差异是不明显的。既然效率因素影响有限，双馈和直驱机组的发电成本决定因素就在于硬件结构不同带来的成本不同，以及运输、安装和运维成本。

对比度电成本来看，度电成本最低的是永磁半直驱机组，其次是双馈机组，度电成本最高的是永磁直驱机组。随着风机大型化趋势，对机组的可靠性要求越来越高，从可靠性方面来看，直驱机组的可靠性最高，因此风机大型化背景下直驱化是未来风机演变的主要方向。我们认为，中期来看，双馈机组可适应的功率较高，陆上风机不存在明确的技术迭代方向，半直驱、直驱和双馈机组三者路线有望共存，长期来看，风机往更高功率方向演进，半直驱和直驱具有天然的可靠性优势，两者的装机占比有望进一步提升。

由于主机技术路线不同，传动系统有所区别，从双馈到半直驱再到直驱，其传动系统设计更加的紧凑，因此对于轴承所受的纵向力不断减弱，轴向力不断增强。在轴承应用上，双馈式风机主轴轴承常用调心滚子轴承，调心滚子轴承具有较好的调心能力，在安装中无需同轴校核，所以在实际选型和安装中大多选用调心滚子轴承作为主轴轴承。

直驱和半直驱型机组主轴轴承常用单列或双列圆锥滚子轴承，因其传动结构设计紧凑，对轴向力承载要求较高。

风险因素：疫情反复风险、政策变动风险等。

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转自信达证券股份有限公司 研究员：刘卓