2023年金雷股份研究报告:风电主轴龙头,锻铸造双布局共迎大兆瓦

1 风电锻造主轴龙头,布局大型铸件

1.1 专注风电主轴十六载,进军大型化铸件领域扩充市场

全球风电主轴制造龙头,适时切入大型化铸件领域。金雷科技股份公司于 2006 年 3 月成立,公司立足于风电行业,长期专注于风电主轴的研发,生产和销售。2015 年于深交所创业板上市。经过十余年的技术迭代与创新,公司 已成为全球风电主轴市场最大制造商之一,2022 年市场占有率达到 31%。在目前 全球风机大型化的背景下,公司适时布局大型化铸造产能,已成功实现铸造轴的 全流程生产和供货。

1.2 公司管理层经验丰富,引领公司巩固行业地位

公司实际控制人为董事长伊廷雷。伊廷雷持有金雷股份 1.03 亿股,占公司发行前 股本总额的 39.22%。公司主要有 3 家全资子公司,分别为山东金雷新能源有限公 司、山东金雷新能源重装有限公司、金雷轴承科技(山东)有限公司。公司董事长伊 廷雷先生为中共党员,曾任新泰市装饰公司设计师,莱芜市钢城区大洋装饰公司 经理,莱芜市龙磊物资有限公司总经理,从 2008 年 12 月担任公司董事长,至今 已有 14 年的管理经验,公司副董事长李新生先生同为中共党员,高级工程师,曾 任莱钢股份有限公司棒材厂车间副主任,主要负责技术和质量管理,从 2018 年担 任公司董事至今。金雷股份管理层经验丰富,有望把握公司有利战略方向。

1.3 下游需求回暖,一季度归母净利润翻倍增长

公司 23Q1 归母净利润同比增长 117.42%。公司 2023 年第一季度实现营业收入 4.37 亿元,同比增长 50.79%;实现归母净利润 1.00 亿元,同比增长 117.42%;实 现扣非归母净利润 0.97 亿元,同比增长 118.81%;实现毛利率 34.46%,同比增长 7.52pct;实现净利率为 22.91%,同比增长 7.02pct。主要系 1)下游需求回暖,风 电 2023 年第一季度共计招标 19.86GW,同比增加 2.8%,其中陆上风电 17.11GW, 同比增加 14.69%;2)原材料成本下降,主要原材料价格较 2022 年内最高点下降 6-12%,叠加公司精细化管理降本增效,盈利能力有所回升。

1.4 成本控制能力优秀,注重产品研发投入

公司期间费用率低,研发费率保持较高水平。公司近年相比同行业可比公司更关 注于费用的控制,经营稳健,以此保障公司的高毛利率水平,同时在此之上仍不 断加大研发力度,研发费用由 2018 年的 0.23 亿元增长至 2022 年的 0.66 亿元,增 长 187%。得益于此,公司大型锻造能力处于行业领先地位,掌握空心锻造等领先 技术。截至 2022 年,公司共有专利 43 项,其中发明专利 8 项,实用新型 35 项, 还拥有多项技术储备,目前正在申报专利的技术工艺创新有 11 项。

2 风机大型化经济性凸显,大型铸件迎来新增空间

风机平均单机容量持续增大,大型化趋势确定。从 2011 年至 2021 年,国内新增 陆上风电平均单机容量已从 1.5MW 提升至 3.1MW,新增海上风电平均单机容量 已从 2.7MW 提升至 5.6MW。2022 年我国风电机组大型化提速,新增陆上风电项 目机组单机容量进一步提升,部分陆上风电项目已明确要求中标风机单机容量需 达到 5-6MW;根据《风能》杂志数据,2022 年下线的新型海上风电机组平均单机 容量达 11.5MW,同比增长 33.26%。

风机大型化是降低风电成本的有效途径。单机容量增加可以降低单位容量的风机 物料成本,从而明显降低 LCOE:2021 年新增陆上风电项目的全球平均 LCOE 同 比下降 15%,从 2020 年的 0.039 美元//kWh 降至 0.033 美元/kWh,海上风电全球平 均 LCOE 同比下降 13%,从 2020 年 0.086 美元/ kWh 降至 0.075 美元/ kWh。大型 机组的扫风面积更大,轮毂更高,能够增加度电收益。

2.1 风电主轴为传动系统核心部件,锻造&铸造主轴应用场景不同

风电主轴成本占比约为 3%。风力发电机组结构较为复杂,由风轮(叶片、轮毂)、 主轴承、风电主轴、齿轮箱、发电机等部分组成,其中轮毂、主轴、齿轮箱、发 电机等构成了风机发电机组传动系统。风电主轴在风机中起到连接叶片轮毂和齿 轮箱,传递动能的作用。风电主轴长期处于低温、高盐度腐蚀的恶劣工作环境中, 极易发生韧脆转变,进而导致断裂。风电主轴使用寿命约 20 年且更换成本高、难 度大,因此风电整机制造商对其质量要求非常严格。

锻造&铸造主轴各有优势无法互替。锻造是利用锻压机械对金属坯料施加压力, 使其发生塑性变形,以形成具有一定形状、尺寸、性能的锻件。铸造是指通过熔 炼金属制造铸型,将熔融金属浇入铸型,凝固后获得一定形状、尺寸、性能的铸 件。双馈机型高速传动的工况对主轴作用力更大,对主轴性能要求更高,锻造主 轴性能较高,更能满足双馈机型需求。半直驱机型中速传动的工况对主轴作用力 相对较小,对主轴性能要求低于双馈机型,且海上半直驱机型大型化更加明显, 对大兆瓦主轴需求更高,铸造主轴在满足半直驱机型性能要求的同时更适合大型 化生产,符合半直驱机型需求。锻造主轴与铸造主轴工艺特点及应用领域存在一 定差异,两者均有各自的优势,两者无法实现相互替代。

铸造主轴制造技术成本优势明显。铸造主轴在满足主轴的机械性能要求的基础上, 相对于锻造主轴工艺流程更简单、原材料消耗更少,铸件快速一次成型,生产效 率和材料利用率都较高。据《浙江佳力风电机组主轴铸造技术填补空白》一文, 同样制成一个 6 吨左右的主轴,在保证产品质量的前提下,采用铸造技术可以使 原材料耗用量节省近 50% ,产品单位成本下降约 60%,铸造主轴成本优势凸显。

海上风电大型化&轻量化驱动,大型薄壁铸造轴有望成未来主流。双馈机型整体 造价较低,基于经济性考虑,陆上风电多采用双馈机型。但双馈机型高速传动的 特性对齿轮箱的损耗更严重,后期维修更换概率较高,而海上风电施工和后期维 护的难度及成本均较高,半直驱机型中速传动特性对齿轮箱损耗较轻,后期维修 更换概率较小,基于降低后期维护难度和成本的考虑,海上风电多采用半直驱机 型,半直驱机型主轴以性价比为导向,大型薄壁铸造轴有望成为未来主流。

2.2 风机装机量快速释放,主轴市场需求攀升

根据 GWEC 预测,2023-2027 年平均每年全球新增装机将达到 136GW,CAGR 达 15%。2022 年全球新增风电装机 77.6GW,同比减少 9%,其中陆风装机 68.8GW, 同比减少 5%;海风装机 8.8GW,同比减少 58%。GWEC 预计 2023 年全球装机量 回升,全球风电总装机容量达到 115GW,其中陆风装机 97GW,海风装机 18GW。由于低碳承诺和能源安全的紧迫性,GWEC 预计 2022-2026 年全球将新增 557GW 的新产能,这意味着每年将有超过 110GW 的新装机,而风电市场装机量的积极表 现也将同时带动主轴需求。

“十四五”期间各省份风电规划超 300GW,有力支撑我国风电发展。《“十四五”现 代能源体系规划》指出到 2025 年,发电装机总容量达到约 30 亿千瓦,非化石 能源发电量比重达到 39%左右,《“十四五”可再生能源发展规划》提到“十四五” 期间,可再生能源发电量增量在全社会用电量增量中的占比超过 50%,风电和太 阳能发电量实现翻倍。

2023 年招标量与装机量 74GW 剪刀差有望收敛。国家能源局发布 2022 年全国电 力工业统计数据,风电新增装机量为 37.63GW,同比下降 21.0%;而根据金风科 技官网数据,2021 年作为中国陆上风电进入全面平价阶段的第一年,陆上风电的 新增招标规模在需求和经济效益的双重刺激下大幅增长,2021 年全国风电招标量 实现 54.2GW,2022 年新增装机量仅占到上一年招标量的 69.4%。装机数据相对 招标量偏低,两者落差有望在 2023 年收敛。截止 2022 年 9 月 30 日,国内公开招 标市场新增招标量 76.5GW,比去年同期增长了 82.1%,陆上新增招标容量 64.9GW, 海上新增招标容量 11.4GW。2022 全年累计招标 111.92GW,其中陆上 85.92GW, 海上 26.00GW。我们预计 2023 年将是风电装机大年,装机量有望突破 90GW。

大兆瓦摊薄主轴用量,半直驱机型渗透率提升。根据公司招股说明书披露 1.5MW 级风电主轴锻件毛坯通常重量约 10 吨,对应每 MW 锻造主轴用量 6.6 吨;3MW 风电主轴锻件毛坯重量约 25 吨,对应每 MW 锻造主轴用量为 8.3 吨。根据公司 2020 年和 2021 业务数据显示,公司主轴出货量分别为 12.49 万吨、14.7 万吨,根 据对应主轴匹配装机容量为 19.89GW、24.43GW,我们得出 2020/2021 年每单位 MW 锻造主轴用量分别为 6.3 吨和 6.1 吨。随着风电主轴大型化,我们预计单位锻 造&铸造主轴用量将会持续下降。大型化趋势下,随着双馈机型比重下降,半直驱 机型比重逐渐上升,我们预测对应锻造主轴渗透率将持续下降,铸造主轴渗透率 将持续上升。

2.3 大兆瓦铸件行业壁垒高筑,中长期供给趋紧

2.3.1 大兆瓦铸件行业存在多重壁垒

高能耗叠加重资产属性,产能提升不易。2019 年,三部委发布《关于重点区域严 禁新增铸造产能的通知》,中东部的北方及南方部分省份难以新增铸件产能,有 的只能进行等量或减量置换。同时大兆瓦铸件尺寸大、精度要求进一步提高,对 精加工设备、工艺以及生产管理水平提出了更高的要求。部分铸件厂商规模偏小、 资金实力不足,产能落后,不能够满足当前大型重工装备铸件加工业务的发展需 要,将逐渐被行业淘汰。

铸造项目投入资金大、建设周期长。以公司海上风电核心部件数字化制造项目一 期为例,拟投资金额 20.5 亿,占地 724 亩,规划建设生产车间及配套设施约 30 万 平方米,建设期 18 个月。风电主轴的生产涉及金属冶炼、锻压、热处理、机械加 工、涂装等多个工艺环节,设备及相关能源动力、生产组织配套整体投入巨大。 此外,风电铸件主要原材料生铁、废钢、铝锭、树脂等采购占用大量资金,生产 经营周转需要较大金额的流动资金。因此,新进入者必须具备较强的资金实力, 本行业具有一定资金壁垒。 整机制造商认证严格。由于各个风电整机制造商均拥有自己独立的技术规格要求, 因此风电主轴生产具有典型的多品种、多规格并向特种需求发展的特点。风电整 机制造商对其零部件供应商通常会进行长时间的严格考察,并均有自行制订的供 应商认证体系。

2.3.2 风电铸件需求旺盛,2021-2025 年 CAGR 达 13%

2025 年全球风电铸件需求预计为 356 万吨。下游风机大型化导致铸造主轴需求增 加,假设 2023/2024 年全球风电新增装机量为 128/149GW,考虑到大型化摊薄效 应,假设铸件单 GW 用量为 2.20/2.15 万吨,则我们预计 2023/2024 年铸件需求分 别为 281.85 万吨/320.95 万吨 ,对应供需缺口为 64.72 万吨/68.82 万吨,风电大兆 瓦铸件供给趋紧,市场前景广阔。

2.4 公司适时切入铸造业务,有望快速抢占市场空间

2.4.1 铸造产能平稳释放,主轴全流程供应链不断成熟

铸造产能持续加码,铸造工艺深厚积累。公司适时布局大型风电铸件领域,抢占 市场先机。8000 支 MW 级风电主轴生产线优化升级改造项目于 2021 年 5 月正式 投产。后续公司依托山东省海上风电资源在东营港广利港区海上风电装备产业园 分别规划了海上风电核心部件数字化制造项目一期,二期,三期,项目目前仍在 建设中,预计增加铸件产能 40 万吨。公司此前具备铸造主轴受托加工经验,积累 了风电铸件机加工和涂装技术基础;同时公司已完成薄壁件铸造主轴工艺研究, 通过该项目完成了部分铸件的技术开发。

公司加快铸造市场开发节奏,产能利用率不断提升。截止 2023 年 2 月 16 日,公 司已完成部分铸造主轴客户的样件开发并实现了批量交付,目前意向客户铸件业 务开发顺利,为公司赢得更多订单奠定了良好基础,公司目前已经实现最大规格 8MW 铸造主轴的交付。自 8000 支 MW 级风电主轴生产线优化升级改造项目正式 投产至 2022 年上半年主要为铸件客户、产品开发认证阶段,公司取得批量铸件订 单较少,因此该期间铸件产能利用率仅为 17.31%;2022 年三季度开始公司取得批 量铸件订单大幅增加。

2.4.2 做强风电铸轴,发力轮毂底座

布局轮毂、底座、轴承座等风电配套零部件的生产,新增 40 万铸件产能。公司高 起点配置设备设施,投资建设超高厂房和深合箱浇注地坑,配备大型混砂机等先 进设备,工艺上通过成分定制技术、成分精准检测和控制技术、铁液活性技术、 铁液纯化技术,结合专有的钢锭生产金属型铸造技术生产材质性能高、致密性好、 表面洁净的优质球墨铸铁件。 截止 2022 年 12 月,公司已签订的风电铸件订单金额约 1.3 亿元。公司利用产品 质量优势、成本优势与交货工期保证优势,选择优质国内外客户进行重点开拓, 率先通过一些国内外优质客户的供应商资格认证。公司目前通过上海电气、远景 能源、东方电气、金风科技、哈电风能、西门子歌美飒等风电整机制造商铸件产 品认证,并已取得上海电气、远景能源、东方电气、西门子歌美飒等客户批量铸 件订单。

2.4.3 东营基地优越区位保障大铸件运输

临海厂区极大便利大兆瓦铸件生产运输。公司在东营投资建设的海上风电核心部 件数字化制造项目预计投产后将能够满足 8-20MW 铸造轴的需求,并制造 40 万 吨铸造产能。大型风机铸件远距离运输成本越来越高、难度越来越大,东营基地 近海优势,可以解决大体积、大重量风电铸件运输难题。所在地东营港广利港区 海上风电装备产业园依托山东省海上风电资源开发,全力打造集风电装备研发制 造、检测认证、智慧管控和出运于一体、“档次高、品种全、链条长、辐射广”的高 端风电装备产业集群。产业园项目布局包括风电主机生产基地以及核心零部件、 叶片、关键材料制造基地。项目一期工程已于 2022 年开工建设,项目建设期 18 个月,计划投资约 22.37 亿元,预计 2023 年下半年投产。

3 锻造主轴龙头地位稳固,自由锻业务增长亮眼

3.1 设备先进配套齐全,锻件工艺技术先进

行业首创超大孔径异形空心主轴的锻造技术。随着风力发电机组大型化的发展, 海上风机主轴尺寸逐渐加大,为减轻重量,通常设计大型内孔,且内孔多带有台 阶、锥孔等,内孔界面差非常大,仿形锻造非常困难。超大孔径异形空心主轴的 锻造技术有效减少了加工余量,降低原材料成本。大孔径异形空心主轴的锻造技 术方案在业界内属于行业首创,具有世界先进领先水平,在提高效率和降低原材 料方面,较现有的空心主轴锻造生产方式具备技术上的天然优势。 锻造设备种类多,设备水平居行业领先。公司现拥有三条全流程锻件生产线,包 括锻造加热炉、锻后热处理炉、蓄能式天然气炉等设备,拥有精加工机床及其配 套设备; 涂装线的建造与世界著名机器人厂家进行了自动化作业的联合设计,处 于世界领先水平;公司实验室拥有各类精密检测、计量设备可对铸锻件产品进行 无损探伤、机械性能、金相组织、元素含量、残余气体含量等项目的检验,保证 了交付产品良好的质量口碑。根据金雷股份非公开发行股票反馈意见回复,3MW 以下主轴可以用 20MN 或 40MN 锻压机进行生产,而 3MW 及以上主轴则需用 80MN 锻压机。在海上风机容量的不断增加,主轴尺寸随之加大,锻造难度增加 的背景下,公司多种类设备及行业领先水平有力保障大兆瓦锻造主轴生产。

3.2 全球锻造主轴龙头,市场份额稳步提升

2021 年,金雷股份、通裕重工风电主轴市场占有率分别占据全球风电主轴市场的 26.10%与 15.78%,合计占比 41.88%,行业集中率高。同年公司风电主轴业务实现 销量 14.7 万吨,较去年同期增长 17.74%,实现销售收入 15.08 亿元,增长 9.05%; 在 2021 年海上风电“抢装潮”结束的大背景下,公司风电主轴业务仍有营业收入增 长。

国内外市场份额稳步提升,2022 年公司全球市场份额跃升至 31%。2022 年全球 新增风电装机量 77.6GW,同比下降 17%,在此背景下公司风电行业铸锻件出货 量 14.68 万吨,较去年同期仅下降 0.17%,公司作为风电主轴龙头,市占率不降反 升。公司已与 GE、西门子歌美飒、运达股份、远景能源、电气风电、国电联合动 力、恩德安信能、维斯塔斯、东方电气、金风科技、三一重能、中国中车等全球 高端风电整机制造商建立了良好的战略合作关系。随着金风科技产品发货和哈电、 明阳客户开发,全球市占率已增长至 31%,创历史新高。

3.3 自由锻件营收占比逐年提升

2014-2022 年公司主轴业务占比基本为 80%以上,2019-2022 年公司自由锻件业务 占比由 3.18%提升至 8.88%。公司自 2006 年成立以来,专注于风电主轴的开发, 生产及销售,现已成为全球最大,最专业的风电主轴制造商之一,2022 年风电主 轴占公司营业收入 87.31%。 自由锻件业务有望成为又一增长极。2022 年自由锻件业务实现销量 1.42 万吨,同 比+46.22%;收入 1.73 亿元,同比+62.59%,自由锻业务增长迅速,主要受益于公 司在市场开拓、技术创新、生产管理等方面进行了重点突破。2021 年公司实现了 GE 水电轴精加工产品交付,水电全流程开发成功,极大增加了公司在水电市场 的竞争力。

3.4 钢锭自供降本成效卓越

公司钢锭实现自供,原材料外购金额降低。随着公司年产 8000 支 MW 级风电主 轴铸锻件项目及其优化升级项目的投产,主要原材料由外购钢锭变为外购废钢、 镍铁、生铁等,原材料外购金额降低。原材料自供后极大降低了公司外购原材料 在成本中的占比,在 2022 年内,原材料价格虽先升后降,但全年平均仍处于高位, 公司将“技术降本”和“工艺降本”双管齐下,对公司成本的压力起到一定的缓 解作用,促使 2022 年内产品毛利呈现恢复趋势。

3.5 客户群体优秀,品牌优势显著

客户合作的深度和广度在行业内占有领先优势。公司长期专注于风电主轴的市场 开发和销售,选择优质国内外客户进行重点开拓,对现有国内优质客户资源以及 新客户不断挖掘,凭借过硬的产品质量、稳定的供货能力、及时的供货效率、完 善的售后服务等,已与多家国内外高端风电整机制造商建立了良好的战略合作关 系。

产品型号覆盖 1.5MW-8MW,是生产规模最大、技术水平最先进、专业化程度最 高的全球风电主轴的主要制造商之一。公司通过 IS09001 质量管理体系及其他体 系认证、并取得 ABS、DNVGL、CCS、LR 船级社船用锻件工厂认可、DNVGL 风 电主轴工厂认可,拥有一套严格完整的质量控制流程,从供应商选择、原材料检 验、生产过程、成品检测、到产品发货、客户对产品信息反馈,及产品质量成本 统计分析等方面均严格把控。过硬的产品质量赢得了客户认可,公司的风电主轴 产品多次获得客户颁发的“最佳质量奖”、“最佳供应商奖”、“最佳战略合作伙伴奖” 等荣誉称号。

海外业务占比下降,内外销售毛利率优秀。2022 年公司境内收入 12.86 亿元,境 外收入为 5.26 亿元,内销外销收入占比为 70.97%和 29.03%,内销毛利率为 31.42% 略高于外销毛利率 26.80%。海外业务占比下降原因在于我国出口退税税率由 16% 下调至 13%,同时海外客户政府相关进口政策发生变化,为降低海外政策对公司 经营的不确定性影响,公司采取降低出口业务占比的举措。


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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