风电零部件系列专题（三）：风电铸件—大型化趋势提高行业壁垒，厚 [Table_Industry]
机械设备行业专题
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2022年7月17日
风电零部件系列专题（三）：风电铸件--大型化趋势提高行业壁垒，厚大断面球铁技术持续精进
[Table_ReportDate]2022年7月17日本期内容提要:
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本周专题：铸件下游应用领域较为广泛，风电领域需求占比约5%。铸件是集材料研发、熔炼、浇注、热处理、机加工和检测为一体的高技
术产品，是重工装备制造业的关键基础部件之一。铸件产业链的上游
原材料主要是生铁和废钢，辅助材料为树脂、球化剂、孕育剂、固化
剂等，其中生铁、废钢所占生产成本比重较大。下游端，大型重工装
备铸件广泛应用于重工装备制造的各个细分行业，是电力、通用机械、能源、造船、机床、矿山、冶金、石化等下游行业的基础性行业。在
下游应用领域中，汽车领域应用占比为28.9%，机床工具占比16.4%，内燃机及农机占比10.40%，工
程机械应用占比9.40%，发电设备及电
力需求占比4.8%（风电铸件属于发电设备及电力）。风电铸件主要包
括轮毂、底座、轴及轴承座、梁、齿轮箱部件（主要包括齿轮箱箱体、扭力臂、行星架)等，约占风电整机成本的8%-10%。根据中国铸造协
会对风电设备行业平均水平进行测算，每MW风电整机大约需要20-25
吨铸件，其中轮毂、底座、轴及轴承座、梁等合计约需15-18吨，齿
轮箱部件约需5-7吨。
我国风电铸件产业保持全球领先地位，本土企业规模优势持续扩大。 风电行业产业链全球化效应显著，在国内外风电市场融合发展及风电
关键装备国产化政策的指导下，我国已形成一批具备全球竞争力的风
电零部件制造企业。在风电铸件方面，以往全球大型重工装备铸件生
产能力集中在欧洲、日本和韩国等发达地区，主要企业有法国克鲁索、德国辛北尔康普、日本制钢所、日本铸锻钢公司、神户制钢等等，这
些企业由于发展历史悠久，其技术水平和生产能力拥有较大竞争力，
但发达国家受人工成本、下游产业转移等因素的影响，铸件产业面临
着整体性的结构调整和战略转移，随着国内企业产品技术的不断提高，国内生产的铸件在价格性能等方面具有较高的市场竞争力。全球风电
铸件80%以上产能集中在我国，其余20%产能主要位于欧洲和印度。
截至2019年末，全球风电铸件市场的前5家企业行业集中率达64%， 风电铸件行业进入壁垒较高，大型化趋势下技术要求提高。因大型风力发电机地理环境、使用年限等原因，风电机组对风电铸件性能要求
更为苛刻，企业以研发应用球墨铸铁厚大断面技术为战略方向。由于
大型风力发电机大多是装在条件比较恶劣的峡谷、高原、海边，加上
一般风力发电机组的塔架高度都在70~90m，大型风电零部件都有几
十吨，甚至上百吨，吊装费用不菲，因而，风电铸件要适应温度变化
大，从40℃到-20℃，甚至-40℃及以下，需承受交变和冲击载荷以及
潮湿和盐雾腐蚀等，而高空和海上更换成本巨大，要求有高可靠性，
必须保证陆上风电20年不更换，海上风电30年不更换。目前市场上
风电公司在研发技术方面，多以厚大断面球墨铸铁技术研发作为技术
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。
厚大断面风电铸件与普通球墨铸铁件相比，属于高韧性球墨铸铁。球
墨铸铁是通过球化和孕育处理得到的球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。
而厚大断面球墨铸铁通常壁厚较大，壁厚大于100mm的球墨铸铁件为厚大断面球墨铸铁件。厚大断面球墨铸铁应用领域较广，已经广泛地应用于矿山机械、电力、机床、动力、工程机械、装备等领域。国外发达国家在厚大断面球墨铸铁件的研制方面具有较高水平。当前，我国具备生产厚大断面球墨铸铁条件的企业有多家，主要有中国一重、中国二重、江苏吉鑫、宁波日月、宁夏共享、中信重工、永冠科技等。
我国厚大断面球墨铸铁铸件技术已经较强，但与发达国相比，在技术水平、人员素质、成本控制、管理实效等方面仍有一定差距，随本土企业厚大断面球铁技术的持续进步，有望在核心成长赛道如风电领域取得较快增长，同时也有望在其他大型装备领域实现工艺替代和国产替代，掌握核心技术能力的企业未来将具备较大的成长空间。
风险因素：疫情反复风险、政策变动风险等。
目录
球墨铸铁铸造风电铸件—大型化趋势提高行业壁垒，厚大断面球铁技术持续精进 (5)
铸件下游应用领域较为广泛，风电领域需求占比约5% (5)
铸件上游原材料供应较为稳定，我国铸件产量占全球比例49% (7)
我国风电铸件产业保持全球领先地位，本土企业规模优势持续扩大 (8)
风电铸件行业进入壁垒较高，大型化趋势下技术要求提高 (10)
厚大断面球铁应用广泛，国产企业随技术提升有望拓展更多市场 (13)
表目录
表1：国内主要铸件制造厂商业务基本情况 (9)
表2：主要公司大型球墨铸铁件及厚断面技术掌握情况 (12)
表3：日月股份铸件核心技术 (12)
表4：普通球墨铸铁件与风电大型球墨铸铁件的性能要求比较 (12)
图目录
图1：铸件产业链 (5)
图2：2020年中国铸件下游行业需求占比情况 (5)
图3：风电机组结构图示 (6)
图4：2020年风电机各部分结构成本占比情况 (6)
图5：风电铸件图示 (6)
图6：我国总发电量及风力发电量变化（亿千瓦时） (7)
图7：我国2017-2021陆上/海上风电累计装机量（MW） (7)
图8：铸件上游原材料价格/产量变化 (7)
图9：中国及全球铸件2011年-2020年铸件产量（万吨） (8)
图10：2020年全球铸件产量分布 (8)
图11：2019年中国主要企业风电铸件产能分布情况（万吨） (9)
图12：风电铸件工艺流程 (11)
图13：铸造工艺分类 (11)
图14：5.0MW轮毂图示 (13)
图15：行星架铸造工艺示意图 (13)
风电铸件—大型化趋势提高行业壁垒，厚大断面球铁技术持续精进
铸件下游应用领域较为广泛，风电领域需求占比约5%
铸件是集材料研发、熔炼、浇注、热处理、机加工和检测为一体的高技术产品，是重工
装备制造业的关键基础部件之一。铸件产业链的上游原材料主要是生铁和废钢，辅助材
料为树脂、球化剂、孕育剂、固化剂等，其中生铁、废钢所占生产成本比重较大。下游
端，大型重工装备铸件广泛应用于重工装备制造的各个细分行业，是电力、通用机械、
能源、造船、机床、矿山、冶金、石化等下游行业的基础性行业，下游行业的发展为大
型重工装备铸件行业提供了市场支撑，但由于下游行业需求的铸件产品种类繁多、规格
各异，又往往具有特定技术和性能要求，因此大型重工装备铸件行业的专业划分工较为
明显。
图1：铸件产业链
资料来源：信达证券研发中心
在下游应用领域中，汽车领域应用占比为28.9%，机床工具占比16.4%，内燃机及农机
占比10.40%，工程机械应用占比9.40%，发电设备及电力需求占比4.8%（风电铸件属
于发电设备及电力）。随着电力需求持续增长，可再生能源政策持续利好，风电产业装
机量将保持持续增长，从而带动风电铸件需求持续增长。
图2：2020年中国铸件下游行业需求占比情况
资料来源：华经情报网，信达证券研发中心
风电铸件主要包括轮毂、底座、轴及轴承座、梁、齿轮箱部件（主要包括齿轮箱箱体、
扭力臂、行星架)等，约占风电整机成本的8%-10%（即风电铸件与主轴、齿轮箱等零部
件所用铸件占比之和）。根据中国铸造协会对风电设备行业平均水平进行测算，每MW
风电整机大约需要20-25吨铸件，其中轮毂、底座、轴及轴承座、梁等合计约需15-18
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