风能是指空气相对于地面作水平运动时所产生的动能，风能的大小取决于风速和空气密度。据气象专家估算，一个来自海洋直径为800km的台风的能源相当于50万颗1945年在广岛爆炸的原子弹的能量。专家们估计，全球的风能约为2.74×10¹²kW，其中可利用的风能为2×10¹⁰kW。

风能的局限性在于其含能量很低，利用不便。由于风能来源于空气的流动，而空气的密度很小，因此它的能量密度很低。其次风能不稳定，有很大波动，随季节变化明显，影响了利用。地区差异性也比较大。

风力发电是目前世界上技术最成熟的一种风能利用方式。风的动能通过风力机转换成机械能，再带动发电机发电，转换成电能。依据风车技术，大约是每秒三米的速度（微风的程度），便可以开始发电。

从示意图可以看出，风力发电的装置主要包括风轮、支撑塔、发电机舱等部分。具体来看，支撑塔及发电机舱的主要部件是轴承、铸件、发电机、变频器、塔筒等，主要材料以金属、混凝土等；而风轮部分主要是风轮叶片与轮毂，叶片所用材料随着其大小不同而有所差异。

未来风机大型化是行业发展趋势。全球风能理事会GWEC预测，2020-2025年新增风机的平均叶轮直径将达到150m，各家风电整机厂商也都推出了直径超过200m的机型，这就对叶片材料提出了更高的要求。

将风电叶片拆分后可以看出，其关键材料包括：表面涂层、基体材料、夹芯材料及增强材料。常用的基体材料主要是环氧树脂、不饱和聚酯树脂等，近年来也有聚氨酯逐渐应用到基体中。而基体材料的树脂成型过程还需要固化剂，包括聚醚胺类固化剂和顺酐酸酐类固化剂。增强材料则主要是玻纤增强复合材料和碳纤维增强复合材料。夹芯材料以PVC泡沫最为常见，此外其他的泡沫及轻木、天然纤维也可用于夹芯材料。表面涂层主要有聚氨酯、含氟聚合物及聚丙酸酯三类，其中聚氨酯最为广泛使用。

• 环氧树脂

环氧树脂是一种高分子聚合物，分子式为(C11H12O3)n，是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称。它是环氧氯丙烷与双酚A或多元醇的缩聚产物。由于环氧基可以开环生成网状结构，因此可固化交联成具有优良的物理机械性能及电绝缘性能的工程塑料。另外，环氧树脂除了对聚烯烃等非极性塑料粘结性不好之外，对于各种金属材料如铝、铁、铜；非金属材料如玻璃、木材、混凝土等；以及热固性塑料如酚醛、氨基、不饱和聚酯等都有优良的粘接性能，因此有万能胶之称。

中国环氧树脂下游应用主要是涂料、电子电器、复合材料及胶黏剂领域。

聚合物材料的一大优势是，可以通过各种化学及物理改性方式，改善产品的各种不同性能，尤其是可以根据具体应用场景的需求进行改性。因此，各企业根据各自对环氧树脂的改性，可能拥有不同性能参数的材料。虽然国内市场相对分散，但是头部企业依然拥有各自的产品优势。

环氧树脂在风电材料中，不仅用于灌注树脂形成基体材料，也用于结构胶，作为胶黏剂使用。

高端环氧树脂进口量依然较大，从市场份额上看，海外企业，如瀚森、欧林、亨斯曼等仍占据主导地位。

作为结构胶应用的环氧树脂技术难度更大，毛利率较高，风电结构胶属于结构胶的高端品种，主要市场参与者有瀚森、陶氏化学及国内的康达新材，且康达新材在国内市占率最高。

• 聚氨酯

聚氨酯目前主要用于灌注树脂使用，作为环氧树脂的替代材料之一，可达到降本效果，性能表现也良好。

聚氨酯全名为聚氨基甲酸酯，也是一种高分子化合物。与环氧树脂类似，聚氨酯是一类高分子材料的统称，通过改变其不同的单体结构或者官能团，可能形成各种不同性能的产品。

软质聚氨酯主要是具有热塑性的线性结构，它比PVC发泡材料有更好的稳定性、耐化学性、回弹性和力学性能，具有更小的压缩变型性。隔热、隔音、抗震、防毒性能良好。因此用作包装、隔音、过滤材料。硬质聚氨酯塑料质轻、隔音、绝热性能优越、耐化学药品，电性能好，易加工，吸水率低。它主要用于建筑、汽车、航空工业、保温隔热的结构材料。聚氨酯弹性体性能介于塑料和橡胶之间，耐油，耐磨，耐低温，耐老化，硬度高，有弹性。主要用于制鞋工业和医疗业。聚氨酯还可以制作粘合剂、涂料、合成革等。

• 聚醚胺

聚醚胺（PEA）是一类主链为聚醚结构，末端活性官能团为胺基的聚合物，通过选择不同的聚氧化烷基结构，可调节聚醚胺的反应活性、韧性、粘度以及亲水性等一系列性能，而胺基提供给聚醚胺与多种化合物反应的可能性。其特殊的分子结构赋予了聚醚胺优异的综合性能，商业化的聚醚胺包括单官能、双官能、三官能，分子量从230到5000的一系列产品。在聚脲喷涂、大型复合材料制成以及环氧树脂固化剂和汽车汽油清净剂等众多领域得到了广泛应用。

端氨基聚醚黏度低，无色，与环氧树脂相容性好，适用期长，粘接强度高。端氨基聚醚若过量使用，则会降低环氧胶黏剂的粘接强度。也可用作聚酯的活性扩链剂，还用作聚氨酯和聚脲固化剂。

聚醚胺的高端产品同样以海外企业为主，亨斯曼、巴斯夫拥有显著优势。国内企业主要有正大、阿科力及晨化等。根据正大新材料招股书披露，中国聚醚胺在2016-2020年需求的复合年增长率为24.5%。2020年主要受到抢装影响销量特别多，风电用端氨基聚醚胺市场与风电装机量基本呈正比关系。

• PVC泡沫

叶片中芯材是重要的结构，叶片通过芯材将其所受的剪切力从表层向内部传递，提高叶片的载荷能力。

传统芯材是以轻木为主，又称巴沙木，但是树木生长有一定周期，容易导致供需不平衡，价格高。现在更多使用泡沫塑料等材料作为新型芯材，其中PVC结构泡沫材料应用比较成熟，目前使用量最大。

PVC泡沫质量轻，强度高，耐候性好；不过也存在耐高温性能较差的特点。高温工艺（局部可能达到100℃或以上）也对泡沫材料形成更高的要求。硬质交联PVC泡沫约有八成以上用于风电叶片，其他应用也在建筑节能行业。主要的供应商是海外企业，包括DIAB，固瑞特，3A，JSB等。

• 玻纤增强材料

增强材料（如玻纤）嵌入热固性树脂基体（如环氧树脂）中形成增强复合材料，基体材料提供韧性与耐久度，增强纤维材料则主要提供结构足够的刚度与强度。

目前玻璃纤维增强材料仍是风电叶片最主要的增强材料。我国是全球玻璃纤维最大的生产国，中国产量占全球产量的60%以上，且行业集中度高。

头部企业目前均向高模量高强度玻纤方向进行新的研发，以实现更经济化的结构。目前一些高性能玻纤材料，已经具备更高的拉伸强度、拉伸模量和更好的耐疲劳性能。

• 碳纤维增强材料

碳纤维，carbon fiber，简称CF，是一种含碳量在90%以上的高强度高模量纤维的新型纤维材料。碳纤维具有质量轻、强度高、耐腐蚀等特性，不仅具有碳材料的本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代的增强纤维。

碳纤维共有有种生产工艺流程，原料分别是丙烯腈、沥青和浆粕，风电叶片目前已经是碳纤维下游第一大应用领域。

碳纤维的密度比玻纤低30%，强度高40%，模量高3-8倍，因此大型叶片采用碳纤维增强可以充分发挥高弹、轻质的优点。碳纤维还可提高叶片抗疲劳性能，能更好地适应恶劣气候条件。碳纤维可应用于更长的叶片结构上，同时还具备振动阻尼特性。叶片大型化的趋势可能将会提升碳纤维的渗透率。

目前大规模应用主要的制约仍然是成本因素。