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轴承行业深度报告:从国产化到全球化,中国轴承产业有望崛起

(报告出品方/作者:国泰君安证券,徐乔威,曾大鹏)



1. 全球轴承市场规模超千亿美元,我国五大产业集群各具特色



1.1. 轴承历史悠久,是机械设备中的重要零部件



轴承是当代机械设备中一种重要零部件。它的主要功能是支撑机械旋转 体,降低其运动过程中的摩擦系数,并保证其回转精度。按运动元件的 摩擦性质不同,轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两类,其中滚动轴承最 为常见。滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成,内 圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转;外圈作用是与轴承座相配合, 起支撑作用;滚动体是借助于保持架均匀将滚动体分布在内圈和外圈 之间,其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命;保持 架能使滚动体均匀分布,引导滚动体旋转起润滑作用。



世界轴承的发展经历了三个阶段。第一阶段:世界轴承工业的初创阶段,时间是十九世纪末期至二十世纪 初期。主要特点是生产规模极小、设备简陋、技术落后,属于手工作坊 式生产;材料以碳钢为主,精度不高,价格却昂贵;品种极少,用途十 分有限。当时轴承生产技术只掌握在英国、德国、瑞典、美国等少数业手中。



第二阶段:世界轴承工业的成长阶段,时间大约是在第一次世界大战结 束至第二次世界大战以后。两次世界大战刺激了军事工业的发展,轴承 在军事工业中的地位日益提高,加之科学技术飞速发展,一战后的短暂 稳定和二战中的军火急需,促使世界轴承工业迅速发展。主要特点是:生产规模急剧扩大,产量迅速提高,主要轴承生产国家年产量超过 3500 万套;生产设备完善,技术手段先进,普遍采用了机群式批量生产;轴 承材料发展到以铬钢等合金钢为主,产品质量大为提高;轴承品种增加, 广泛用于汽车、飞机、坦克、装甲车、机床、仪器、仪表、缝纫机等众 多领域。



第三阶段:世界轴承工业的发展阶段,时间是二十世纪五十年代至今。经过二次世界大战以后,人们迎来了和平时代,国际经济复苏繁荣,使人类开创了和平发展的新纪元。伴随航空航天、核能工业、电子计算机、 光电磁仪器、精密机械等高新技术的飞速发展,体现当代科学技术水平 的世界轴承工业进入一个全面革新制造技术,迅速发展品种,轴承精度、 性能、寿命日益成熟完善的历史新时期。



这个时期的特点是:轴承企业 规模超级化、集团化,形成了大型企业集团和跨国公司,如日本的 NSK轴承、NTN 轴承,瑞典的 SKF 轴承,德国的 FAG 轴承、INA 轴承等;轴 承产量猛增。轴承品种繁多,用途日益广泛,既有传统的单列、双列、 多列球轴承、圆柱滚子轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承等,又有万向节 轴承、超薄壁轴承、空气轴承、各种在高速/高温/低温/防磁/耐腐蚀等特殊工况下使用的专用轴承等等;设备先进,自动化程度高,测试手段 完善,工序间电脑管理,技术水平高,生产效率高。轴承材料高级化、 复合化、多样化,因而轴承质量有较大提高。轴承材料不仅包括高碳铬 钢、渗碳钢、不锈钢、耐热钢、工具钢等金属材料,而且还有陶瓷、塑 料、石墨和碳纤维等非金属材。轴承国际贸易空前发展。可以说世界轴承工业促使所有使用轴承的工业、行业,领域发展繁荣起来,对于整个世界经济和人类社会进步做出了巨大贡献。



1.2. 全球轴承市场规模超千亿美元,八大集团占据主要市场



1.2.1. 全球轴承市场规模超千亿美元,亚洲为主要消费市场



全球轴承行业规模超千亿美元。2019全球轴承市场规模为 1075 亿美 元,2020全球轴承市场规模达 1187 亿美元/+10.5%。预计未来轴承市 场规模将持续增长。



亚洲为主要消费市场。以中国、日本为代表的亚洲地区,占据了全球轴 承消费的半壁江山,成为了全球最大的轴承消费市场。欧洲和北美地区 紧跟随后,分别为 25%和 20%。



1.2.2. 八大集团占据主要市场,疫情下收入增速放缓



全球八大跨国轴承企业占据全球70%的市场。世界八大轴承企业包括斯 凯孚(SKF)、舍弗勒(Schaeffler)、恩斯克(NSK)、 捷太格特(JTEKT)、 恩梯恩(NTN)、铁姆肯(TIMKEN)、日本美蓓亚(NMB)、 不二 越(NACHI)。其中斯凯孚轴承行业市场占有率为 7.6%,为第一大轴 承供应商。舍弗勒市场占有率为 4.4%。



全球八大跨国轴承企业体量大,近年来增速放缓。全球八大跨国轴承企 业体量巨大,多数企业营收在 300 亿以上,近年来合计营收增速放缓甚 至转负,源于疫情对于跨国公司生产、贸易造成的负面影响。



1.2.3. 轴承应用广泛,几乎涵盖所有工业板块



轴承应用领域几乎涵盖所有工业板块。轴承制造是我国体量较大的高端 装备零部件市场,从产业链环节来看,轴承制造产业的上游产业链包括 原材料、设备供应商等,上游原材料主要是轴承钢以及少部分的非金属 材料,轴承粗钢产量逐步上升。中游市场的大多数轴承厂商会选择采购 部分零部件以生产轴承,零部件主要包括内圈外圈、滚动体、保持器和 密封圈。全球轴承中游市场几乎被瑞典、德国、日本、美国四个国家的 八家大型轴承企业垄断,市场占有率合计达到 70%以上,而国内企业主 要占据中低端市场。下游应用与汽车行业、重型机械行业、家电和电机 行业、工程机械行业等相关联。汽车、电工、机床为轴承的前三大应用 领域。整体来看,轴承制造产业上下游所涉及的领域范围非常广泛。



1.3. 中国轴承市场突破 2000 亿,五大产业集群各具特色



1.3.1. 中国轴承市场突破 2000 亿,行业集中度偏低



2021 年中国轴承市场规模突破 2000 亿。自 2006 年以来我国轴承市场规 模逐步扩大,据中国轴承工业协会,2021 年中国轴承市场规模为 2278 亿元/+8%。无论是从市场规模还是销售收入来看,我国都已经是世界第 三大轴承生产大国。



中国轴承出口金额高于进口金额。自 2011 年以来中国轴承出口金额超 过轴承进口金额,出口金额稳步提升。2021 年进、出口滚动轴承金额为 43.9 亿美元/+21.1%、51.5 亿美元/+42.0%,均创历史新高。价格上看, 出口均价约为进口均价的一半,代表我国(出口)主要占据中低端市场, 整体看进口价格差距有缩小的趋势。



汽车是轴承最大的下游应用。2020 年占比 37.4%。2015 年新能源车产量 中国占比整体保持在 50%以上,全球汽车产业,尤其是新能源车产业重 心正在移向中国,利好中国轴承产业。



国内轴承头部企业体量偏小,但增速较高。轴承行业集中度低,CR10 仅为 28.0%。2021 年中国规模以上轴承企业营收合计 2278 亿元,行业 规模较大,但参与者众多、同质化现象严重,行业集中度低,CR6 仅为 24.1%。2021 年中国轴承企业仅有人本和万向产值超过 100 亿,产值分 别为 200 亿和 130 亿元左右,体量分别与铁姆肯和不二越相近,前十大 轴承企业平均产值约 60 亿,整体体量较小。2021 年前十大产值合计增 速在 17%,增长较快。



1.3.2. 中国已形成五大轴承产业集群,集中于东北和中、东部



从区域竞争来看,我国轴承行业已经形成了产业集群。包括辽宁瓦房地 区、河南洛阳地区、浙东地区、山东聊城地区和长三角地区,每个地区 产业集群都各有特色,如辽宁瓦房地区轴承产业基地是中国最大的轴承 产业基地,基地依托中国最大的轴承生产企业——瓦轴;河南洛阳轴承 产业聚集区是我国技术积淀最深厚的轴承产业集聚区,是中国轴承行业 规模最大的综合性轴承制造企业之一;长三角是我国轴承生产主要地 区,轴承生产主要分布于苏州、常州、无锡、上海等地;浙东轴承产业 基地以常山县、杭州、宁波、绍兴为核心,北部与江苏轴承产业基地相 邻。聊城轴承产业基地以山东聊城为中心,是我国最大的轴承保持架生 产基地和最大的轴承贸易基地。



2. 风电轴承:市场规模超 300 亿,大兆瓦机型逐步实现进口替代



2.1. 装机需求:风电装机量逐季提升,风机轴承市场广阔



2021 年全球风电装机新增 94GW,风电下游市场广阔。近年全球风电产 业进入快速发展阶段,拉动风电轴承市场规模提升。GWEC 调查显示, 2021 年全球新增风电装机量达 93.6GW/-1.8%,2018-2021 年 CAGR 为 22.2%,中国新增风电装机量 55.8GW/-3.46%,新冠疫情和海风退补压力 下,风电行业显现强大韧性和上升态势。2021 年风电招标旺盛,全球风 电招标量达 88GW/+153%,陆风和海风分别为 69GW 和 19GW,加快风 电配置仍然是众多国家的重要部署战略。



预计未来 5 年全球将新增 557GW 装机量,即每年新增超 110GW。据 GWEC 调查显示,虽然过去 2 年风电增量处于历史高位,但目前装机增 量远不足以实现本世纪末全球升温<1.5℃及 2050 年净零排放目标。为实 现上述目标,预计未来 5 年全球新增风电装机量年均超 110GW,2030 年风电装机量翻 4 倍。2022 年海风装机量将回归正常水平,全球新增海 风装机量 2022-2026 年 CAGR 为 37.8%,未来 5 年全球新增海风装机 90.6GW,整体装机量占比 16.3%。全球和国内风电新增装机容量的稳定 增长,将拉动风电轴承需求稳定增长。



中国是全球最大的风电市场,中国和北美风电增长放缓。2021 年中国是 全球最大的风电装机市场,整体风电新增装机量为 47.6GW/-13%,全球 占比 51%,补贴滑坡导致风电增长放缓;中国海上风电装机占全球 (21.1GW)的 80%,赶超英国成为全球海上风电累计装机最多的国家。欧洲新增装机量 17.4GW/+18% ,全球占比 19% ,赶超 北美地区 (12.7GW/-21%)成为全球第二大风电市场。拉丁美洲、非洲和中东地 区的风电装机创下历史新高,分别为 6.5GW/+17%和 1.8GW/+120%,反 映全球市场的强劲增长。



全球多国积极推出陆风和海风建设规划,政策扶持利好风电增长。2022-26 年风电装机热潮仍将延续,随着中国黑龙江、内蒙古各省陆续 出台“十四五”可再生能源发展规划,未来 5 年中国陆风和海风新增装 机将达 244GW 和 47.3GW,海风迈入平价改革时代。全球沿海国家和地 区海上资源丰富,发展潜力大,海上风电将是其能源产业的重点之一, 是建设海洋强国的重要举措。例如,德国大力发展海上风电,改革气候 变化法案,计划 2026 年起每年风电装机超 10GW;美国能源部出台《海 上风能战略》延长海风税收抵免,计划到 2030 年海风装机容量达 30GW。



中国风电装机需求旺盛,2025 年新增装机容量有望超过 80GW。受益于 各省十四五新能源规划,预计 2022-25 年风电装机继续升温,截至 2025 年累计风电装机容量达 629.7GW。抢装潮后海风进入平价改革时代,海 风装机短期滑坡、长期增长,预计 2022-2025 年新增海风装机量 CAGR 为 30%,截至 2025 年累计海风装机容量达 91.3GW,海风装机量占风电 整体装机量达 14.5%。



中国风电招标向好,2022-2025 年有望高增。招标一般领先装机约 1 年, 2022Q1 全国公开招标量 17.6GW/+24%,判断 2022、2023 年装机量有望 超过 60GW。



中国主要省份十四五规划海风装机量达 65GW。双碳目标指引下,福建、 山东、广东、浙江等沿海省份多省出台“十四五”海风发展规划,加强海 上风电政策补贴,着力建设海上风电新能源基地,广东省到 2025 年底 力争达到 18GW,在全国率先实现平价并网;江苏省到 2025 年新增海上 风电 8GW,新增投资 1000 亿元海风装机规划。十四五期间海风装机容 量合计有望达 65GW。



2.2. 价值量:大型化下轴承难度更高,单 GW 价值量有望提升



轴承在风电机组中价值量占比约 10-15%,属于毛利率较高的环节。综 合三一重能、运达股份、电气风电、明阳智能公告,我们判断轴承(含 主轴、偏航变桨、齿轮箱、发电机四类轴承)价值量占比约 10-15%,其 中,由于齿轮箱轴承国产化率较低,价值量占比仍较高,国产价格比进 口价格低 40%,随风电轴承国产化推进,轴承成本占比有望进一步下降。叶片、齿轮箱、主轴、法兰毛利率 21%、15%、39%、37%,主轴轴承毛利率达 48%,属于毛利率较高的环节,偏航变桨轴承毛利率较低,约 22%。



风机平价加快风电机组大型化,提高整体技术要求。近年国内风电机组 招标价格快速下降,3MW 机组均价从 2021 年 1 月 3043 元/kW 到 2021 年 6 月 2616 元/kW,下降 17.3%,从 2021 年 10 月 2524 元/kW 到 2022 年 3 月 2241 元/kW,下降 11.2%。风机平价推动机组大型化,2020 年中 国起机组基本皆为 2MW 以上机型,3MW 以上机组装机量占比提高至 37.9%。全球新增陆风机组平均功率达到 2.9MW,新增海风机组突破 6MW。风电机组大型化不但要求风电轴承按比例扩大尺寸,对轴承径向 负载、稳定性提出更高的要求。海上风电规划快速增加,对风电轴承耐 腐蚀性、密封性带来更大考验。



预测 2026 年 8MW 以上机型占比达 45%。根据金风科技出货量变化趋 势,2020 年 3-5MW 机型占比 11%,2021 年占比 42%,风机大型化进展 十分迅速。假设 2021 年 3MW 以下机型占比 39%,2025 年 3MW 以下 机型停产,2022 年 8MW 以上机型占比 10%,2026 年 8MW 以上机型占 比达到 45%。



各类轴承单 MW 价值量随风机大型化增加。风电机内部使用的轴承包 括主轴轴承 1-2 个、偏航轴承 1 个、变桨轴承 3 个、发电机轴承 1 套和 齿轮箱轴承 1 套。据三一重能公告和新强联公告,主轴承、齿轮箱、偏 航变桨轴承等单 MW 价值量随风机功率增加而增加,主要由于大兆瓦风 机轴承技术壁垒高,轴承耐损耗性能要求更高。



海外风电轴承厂商加速并购扩产,研发大兆瓦风电轴承。为应对风机大 型化压力,海外轴承厂商正在加速并购和扩产能,研发适应大兆瓦风电 机组的轴承工艺。例如,2022 年 4 月 SKF 最新研发的高耐久性风电齿 轮箱轴承,采用量身定制的钢材和热处理工艺优化组合,将轴承寿命提 高到行业标准的 5 倍以上,这对新一代大兆瓦多级风电机组设计至关重 要。在 6MW 风电齿轮箱行星级中,SKF 高耐久性齿轮箱轴承尺寸缩小 多达 25%,可降低打滑擦伤风险,显著减少齿轮箱停机和维护时间,降 低风能的能源均等化成本(LCOE)。



2022 年中国风电轴承市场预计超 180 亿。主机厂商正在加快风机大型化 和海上风电规划,我们假设:1)据三一重能招股书、新强联公告,2021 年主轴轴承、偏航变桨轴承、齿轮箱轴承、发电机轴承加权均价分别是 8.1 万元/MW、11.2 万元/MW、9.9 万元/MW、2.3 万元/MW;2)量产技 术成熟带来的规模优势下,单位容量风电轴承价格年降 5%。基于此, 我们预计 2022 年中国风电轴承市场规模超 180 亿,2021-25 年 CAGR 为 15.2%。



2.3. 竞争格局:大兆瓦轴承为海外厂商垄断,国产轴承正在崛起



风电整机厂商有直驱、半直驱和双馈 3 条技术路线。直驱风机不使用齿 轮箱,采用永磁发电机。直驱路线原是国际公认最可靠的路线,近年由 于永磁材料价格大幅上涨超 10 倍,直驱机型成本比双馈机型成本高 5%~10%。受制于双馈风机齿轮箱的国产化难度,国内部分风电厂商(如 金风科技)正在考虑采取降本增效措施,从直驱向半直驱风机转型,即 采用介于直驱和双馈之间、仅有低速齿轮的机型。



风电轴承是风机所有运动部位的枢纽结构件,技术壁垒高。苛刻的载荷和恶劣的运行条件下,风电轴承需要承受的温度、湿度和载荷变化范围 很大,是风电机组中的薄弱环节。风电轴承对于轴承的精度保持性、性 能稳定性、寿命和可靠性要求高。在风机大型化背景下,风机轴承是少 有的单位价值量提升的零部件。



风电轴承分为 4 类应用类型,大型化推动滚子轴承逐步取代球轴承。风 电机组涵盖 1 套主轴轴承、1 个偏航轴承和 3 个变桨轴承、1 套发电机 轴承、1 套齿轮箱轴承。双馈风机、半直驱风机有齿轮箱轴承,直驱电 机发动机有多级变速功能,无需齿轮箱。偏航变桨轴承在 4MW 以下小 型机组以球轴承为主,5MW 以上独立变桨轴承以三排圆柱轴承为主。由于滚子轴承受力优越、体积小、重量轻,圆锥、圆柱滚子轴承未来会 占据主导,除偏航轴承外,其余部位将逐渐被滚子轴承取代。



全球风电轴承市场集中,为海外轴承厂垄断。风电轴承是我国风机完全 国产化的最后一环,我国高端市场被瑞典 SKF、德国舍弗勒、日本 NTN、 日本 KOYO、美国 Timken 等海外轴承厂上垄断,2019 年德国舍弗勒、 瑞典 SKF、日本 NTN 的全球市占率分别达 29%、24%、12%,市场竞争格局集中。国产轴承厂仅瓦轴、洛轴合计市占率 8%。



风电轴承国产化率低,国产厂商进口替代空间较大。由于我国轴承行业 与国际企业存在技术差距,我国需进口大量高端轴承,轴承零部件国产 化率低。据中轴协统计,2020 年全国风电机组装机 20401 台,共需配套 轴承 479424 套,天马、洛轴、新强联等国内轴承企业共产销风电轴承 77975 套,占比 16.3%,海外轴承供应商占比 83.7%。风电轴承国内供需 差距大,国产轴承多为变桨轴承,价值量较低,主轴轴承、齿轮箱、发 电机轴承几乎全部依赖进口,国内企业只有瓦轴批量供应少量齿轮箱轴 承,风机平价背景下风机厂商降本意愿强烈,国产替代需求旺盛。



海外厂商先发优势明显,轴承企业具备订单示范效应。海外厂商在轴承 零配件的加工与检测、高端冶金技术、热处理工艺等具备数十年技术积 累,如 SKF、舍弗勒等,供货经验较为丰富,目前大功率机型的主轴轴 承几乎被海外品牌垄断。我国轴承生产制造设备和产品质量相对落后, 未来主机厂的技术扶持对轴承厂商进口替代非常重要。一旦轴承厂商大 规模供前三家风电主机厂,则更容易拿到其他主机厂订单,发挥订单示 范效应。





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