中国风电叶片专用环氧树脂行业行业技术水平、特点及发展趋势
思瀚产业研究院    2023-10-30

风电零部件中，叶片的技术迭代速度相对较快。风电叶片材料经历了由木质材料→金属材料→复合材料的演变过程。相比原来的金属材料制作的叶片，复合材料风电叶片具有质量轻、比强度高、刚性好、成型工艺简单、抗震性好、抗疲劳性能好、耐腐蚀性和耐气候性好、易于修补等特点，复合材料成为了大型风力发电机叶片材料的首选。

复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、韧性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代木材及金属合金，广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域，随着现代社会的飞快发展，各行各业对复合材料的性能要求精益求精、日益苛刻。行业对新型复合材料用环氧树脂的要求也不断的提高，需要更高效的阻燃性能、更高的比强度、更快的成型工艺。

电子电气绝缘封装用环氧树脂方面，行业已稳定多年，行业供应产品大部分功能差异不大。行业现阶段发展方向主要为环保、稳定、高品质，以及迅速响应客户对产品的新需求。

随着环氧树脂应用技术的发展，以及未来下游行业进行技术升级和工艺更新，对环氧树脂的性能、物理指标等提出了更高、更新的要求，环氧树脂的生产技术、产品质量及技术服务也在不断地提高。

（1）风电叶片用环氧树脂技术发展趋势

①风电叶片用环氧树脂需要满足风电叶片大型化、轻量化趋势要求

技术发展趋势上，风电机组单机容量将逐渐提升，无论是陆上风电与海上风电均会向大型化发展。在全球市场范围内，陆上风电领域，随着平价大基地项目、分散式风电项目的需求增加，对机组的风资源利用率要求提高，陆上风机功率已经逐步迈入 4MW、5MW 时代。

《“十四五”现代能源体系规划》提出推广应用低风速风电技术，低风速风电技术要求风电叶片大型化、轻量化。2022 年 8 月，工业和信息化部、财政部、商务部、国务院国有资产监督管理委员会、国家市场监督管理总局印发《加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划》，计划提出，重点发展 8MW 以上陆上风电机组及 13MW以上海上风电机组。

随着发电机组向大型化发展，风机的叶片长度不断增加。更大的叶片尺寸还对材料重量、强度提出更高要求，叶片质量的减小和刚度的增加，可以有效改善叶片的空气动力学性能，降低叶片对机塔和轮轴的负载，风机的输出功率更平滑更均衡、运行效率更高，更有利于风机的风力收集。

相同叶片长度下，采用碳纤维复合材料制作的重量远远低于玻璃纤维复合材料制作的重量。目前，风电叶片主要以玻璃纤维作为增强材料，但为满足风电机组叶片的大型化和轻质化要求，未来中国在风电叶片的生产中将更多使用碳纤维。这就要求风电叶片用环氧树脂以最优程度实现与碳纤维的复合，成为具有高性能的复合材料，用于风电叶片的灌注成型。思瀚发布《2023-2028年中国风电叶片专用环氧树脂市场现状及投资研究报告》

风电机组单机容量不断上升势必要求风电叶片长度越来越长，这对风电叶片材料供应商也提出了更高要求。叶片长，叶根变大，将导致叶片树脂灌注时间延长及树脂放热峰变得难以控制；也带来铺层时间、脱模时间等都相继延长，而制造时间延长带来制造成本上升。叶片用灌注树脂的技术发展趋势，将朝着快速灌注、低放热峰、缩短后固化时间、材料及制作工艺降本方向发展。

②海上风电作为风电未来发展的新趋势，对上游材料供应商的要求更高

因海上风力资源丰富且风源稳定，发展海上风电在全球已经成为一种新趋势。海上风电的优势主要是风速较陆上更大，风垂直切变更小，湍流强度小，有稳定的主导方向，年利用小时长。此外，海上风电不占用土地资源，且接近沿海用电负荷中心，就地消纳避免了远距离输电造成的资源浪费。未来风电发展的主要方向将转向海上风电。

海上风电领域，由于相较陆上风电面临更为复杂的环境，需要考虑海上恶劣自然条件和环境条件带来的影响，如盐雾腐蚀、海浪载荷、海冰冲撞、台风破坏等制约因素。未来海上风电的发展趋势是深水远海化，对产品本身和成本管控能力将不断提出新要求，大兆瓦机型推出的趋势更为突出，这将对风电叶片的研发、相关装备制造等环节也提出更高的要求。除满足海上风电叶片大型化要求外，还需在抗腐蚀、抗台风、抗海水冲撞等方面具有优异的性能。

此外，随着海上风电的发展，对浅海区风力资源的开发利用越来越高，浅海区风力潜在资源越来越少，未来海上风电的发展趋势是深水远海化。《“十四五”现代能源体系规划》提出推进海上风电向深水远岸区域布局。

2022 年 8 月，工业和信息化部、财政部、商务部、国务院国有资产监督管理委员会、国家市场监督管理总局印发《加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划》，计划提出，研发深远海漂浮式海上风电装备。加强深远海域海上风电勘察设计及安装。推动

12-15MW 级超大型海上风电装备应用，推进远海深水区域漂浮式风电装备基础一体化设计、建造施工与应用。与当前主流的固定式海上风电技术相比，漂浮式海上风电技术适用于更加广阔的海上空间，不受海床地质条件影响，在 50 米及以上水深区域里，更加具备成本优势。对于海上漂浮式风力发电机主要组成部分的海上漂浮装置，可大量使用环氧树脂基复合材料。

③风电运维市场发展方向

在风电存量市场和新增市场双轮驱动下，风电运维市场也处在一个需求迫切、增长快速的快车道上。我国风电运维市场规模逐年增长，风电运维市场将朝着专业化、智能化、集成化的方向发展。风电产品维修和保养需要定制，具有较高的专业门槛。叶片全年可用于维修的时间修补要求周期短，因此叶片修补树脂将朝着低温快速固化、紫外光固化、双组分胶管包装、施工工艺便捷性、低粘度等方向发展。

（2）新型复合材料用环氧树脂技术发展趋势

复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、韧性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代木材及金属合金，广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域。随着现代社会的飞快发展，各行各业对复合材料的性能要求精益求精、日益苛刻。行业对新型复合材料用环氧树脂的要求也不断的提高，需要更高效的阻燃性能、更高的比强度、更快的成型工艺等。

（3）电子电气绝缘封装用环氧树脂技术发展趋势

随着电子设备向小型化、轻量化、高性能化和高功能化的发展，电子器件也相应向高集成化、薄型化、多层化方向发展，因此要求提高环氧树脂封装材料的耐热性、介电性能和力学性能，降低吸水性和内应力。当前开发的重点是高纯度、高耐热性、低吸水性和高韧性的环氧树脂和固化剂。未来电子电气绝缘封装用环氧树脂产品突破将以重大集成、半导体微纳米级晶体及精细光学为发展方向。