國際能源署（IEA）2025年3月發布的《全球能源評估報告》顯示，2024年全球能源需求同比增長2.2%，這一增速達到近十年平均水平的兩倍。這一顯著增長主要受到四大因素的驅動：極端天氣條件下制冷用電需求激增、全球工業生產復蘇帶來的電力消耗增加、交通運輸領域電氣化進程加速，以及人工智能數據中心爆發式擴張帶來的巨大能耗。值得注意的是，雖然各類能源包括化石燃料和清潔能源的需求都在增長，但可再生能源和核能貢獻了全球新增電力供應的80%，并首次在全球總發電量中占比達到40%這一里程碑。

在這場能源轉型浪潮中，復合材料憑借其獨特的性能優勢正在發揮關鍵作用。這類材料具有輕量化、高強度、耐腐蝕等顯著特點，使其成為支撐多種清潔能源技術的理想選擇。特別是在風電領域，復合材料已經成為不可或缺的關鍵材料。現代風電葉片主要由玻璃纖維增強塑料（GFRP）制成，而作為主要承力結構的梁帽（spar cap）則越來越多地采用碳纖維復合材料（CFRP），這種設計不僅提高了葉片的整體剛度，還顯著增強了其抗疲勞性能，使現代風機能夠適應更惡劣的運行環境并延長使用壽命。

全球風能理事會（GWEC）2025年4月發布的數據顯示，2024年全球新增風電裝機容量達到117吉瓦（GW），與創紀錄的2023年基本持平。這一成績來之不易，因為風電行業在過去一年中面臨著多重挑戰：全球利率持續上升增加了融資成本，通貨膨脹推高了原材料價格，供應鏈壓力導致關鍵部件交付延遲，貿易壁壘和關稅政策增加了跨國業務難度，以及部分地區政治不確定性帶來的投資風險。盡管如此，風電行業仍然保持了強勁的發展勢頭，這充分證明了其在全球能源轉型中的重要地位。

從區域分布來看，中國繼續領跑全球風電市場，緊隨其后的是美國、德國、印度和巴西等國家。GWEC報告顯示，雖然北美、拉丁美洲和歐洲地區的新增裝機量較2023年有所下降，但亞太地區仍保持了7%的同比增長，而非洲和中東地區更是實現了驚人的107%增長，其中埃及和沙特阿拉伯是主要的推動力量。特別值得關注的是，在全球前十大風電整機制造商中，中國企業已經占據六席，包括金風科技、遠景能源、明陽智能等行業巨頭。這些中國企業不僅主導著國內市場，還正在積極拓展歐洲等海外市場。其余四家則為歐洲的維斯塔斯、西門子歌美颯、Nordex和美國的GE Vernova，顯示出全球風電設備制造業已經形成了中、歐、美三足鼎立的競爭格局。

技術創新是推動風電行業持續發展的核心動力。在海上風電領域，中國企業的表現尤為突出。東方電氣在2024年11月宣布成功研制出全球單機容量最大的26兆瓦（MW）海上風機，據測算，在10米/秒的風速條件下，單臺機組年發電量可達1億千瓦時，能夠滿足5.5萬戶家庭的全年用電需求。明陽智能也在2024年8月完成了其18-20兆瓦海上風機平臺MySE18.X-20MW的首臺安裝，該平臺年發電量預計可達8000萬千瓦時。更令人矚目的是，明陽智能已經著手研發22兆瓦的更大容量機型，繼續推動海上風電技術的邊界。這些超大容量機組的研發離不開復合材料的進步，以明陽智能的MySE292機型為例，其143米長的葉片采用了亨斯邁公司獨家供應的碳纖維織物作為增強材料。

歐洲風電企業也在積極應對來自中國的競爭壓力。西門子歌美颯在丹麥測試了21兆瓦海上風機原型機，而維斯塔斯的V236-15.0MW機型已經獲得超過6吉瓦的全球訂單。在陸上風電領域，風機大型化趨勢同樣明顯。中國制造商三一重能推出的SY1310A機型配備了131米長的葉片，采用玻璃纖維預制縫合技術、碳纖維復合材料梁帽、大型復合材料葉片長距離自動灌注技術等創新工藝，并引入聚氨酯結構件以提高可回收性。歐洲廠商如Nordex、維斯塔斯和Enercon也都在過去幾年推出了升級版的陸上風電機組。

風電葉片的梁帽材料正在經歷重要革新。碳纖維增強聚合物（CFRP）復合材料梁帽因其更輕的重量和更高的剛度強度，正逐漸取代傳統的玻璃纖維復合材料。荷蘭技術供應商We4Ce為印度蘇司蘭集團開發的2.5-3兆瓦轉子葉片原型采用了一種創新設計：使用干碳纖維布通過環氧樹脂灌注成型來制造梁帽，替代了傳統的拉擠成型工藝。這種新工藝不僅實現了更均勻的材料分布，降低了開裂和分層的風險，還因為使用干法織物而更具成本優勢。2025年1月，該原型葉片成功通過了IEC61400-5:2020標準的最終驗證測試，為這種新工藝的商業化應用鋪平了道路。

制造工藝的優化也是行業關注的重點。TPI復合材料公司與德克薩斯大學達拉斯分校合作開展了一項研究項目，旨在通過基于物理信息的機器學習算法來優化風電葉片的固化工藝。該項目利用模具中的多區溫控系統，通過實時模擬和優化固化過程，在保證力學性能的同時縮短生產周期。TPI首席工程師Shaghayegh Rezazadeh博士指出，這種方法"彌合了確定性多物理場模擬與車間實際固化動力學之間的鴻溝"。該項目獲得了美國能源部能效與可再生能源辦公室的資助，其成果不僅適用于風電行業，還可為其他復合材料制造領域提供參考。

美國國家可再生能源實驗室（NREL）的研究人員則在探索機器人技術在葉片制造中的應用。雖然機器人已經在葉片噴漆和拋光環節得到應用，但NREL正在測試由Orbital Composites公司提供的機器人系統執行更復雜的任務，包括葉片修整、打磨和研磨等。這些自動化技術不僅能夠提高生產效率，還能顯著改善工作環境的安全性。在葉片維護領域，機器人技術的應用也在快速推進，使得高空作業和損傷修復變得更加安全和高效。

提高葉片的耐用性也是技術研發的重要方向。橡樹嶺國家實驗室（ORNL）的科學家們開發了一種創新的防雷擊保護（LSP）技術，他們制造了一個6.5英尺長的玻璃纖維和定制導電碳纖維復合的葉片尖端原型。這種特殊的碳纖維能夠將雷電能量均勻分散到整個葉片表面，從而減少局部損傷。ORNL設計的這種纖維不僅成本低廉，可以直接替代傳統葉片尖端的玻璃纖維，還能通過常規工藝進行加工，并且完全可回收。目前，該實驗室正在推進這項技術的商業化進程。

在海上風電領域，新型漂浮式風機設計不斷涌現。荷蘭TouchWind公司與We4Ce合作開發了一種獨特的單葉片漂浮式風機TW6，其玻璃纖維/環氧樹脂轉子采用傾斜自升式設計。這種設計使其能夠承受高達250公里/小時的風速（相當于風電行業標準中的最高風級），同時預計商業版本的發電成本將顯著低于傳統風機，且具有更高的發電效率。TouchWind聲稱，這種創新設計特別適合深海區域的風電開發，為海上風電的進一步發展開辟了新途徑。

可持續材料研發也取得重要進展。NREL開發了一種名為"PolyEster Covalently Adaptable Network"（PECAN）的生物質衍生樹脂，這種材料以糖類為原料，性能與標準樹脂相當，但具有更好的可回收性。研究人員通過制造一個9米長的原型葉片驗證了其加工性能。在歐洲，名為EOLIAN的跨企業合作項目于2024年6月啟動，計劃用3.5年時間開發新一代智能可持續風電葉片。該項目將結合可回收的玻璃纖維和玄武巖天然纖維，使用可修復的vitrimer樹脂，并集成結構健康監測傳感器，目標是延長葉片使用壽命并提高可靠性。

除了傳統的水平軸風機，其他形式的風能利用技術也在發展。空中風電系統（AWE）就是其中之一，它通過系留風箏或無人機在高空捕捉更強更穩定的風能。愛爾蘭復合材料技術實驗室（CTL）正在開展"HAWK"項目，研究解決AWE系統在材料選擇、產品安全認證、技術可行性和供應鏈建設等方面的挑戰。雖然這類技術仍處于早期發展階段，但為未來風能利用提供了更多可能性。

隨著早期安裝的風電機組陸續達到設計壽命，葉片回收問題日益凸顯。目前主要的回收方法包括機械粉碎、熱化學處理和化學溶解等。美國Regen Fiber公司在愛荷華州建立的工廠每年可處理3萬噸退役葉片，通過粉碎提取有用組分后制成建筑材料。丹麥Isodan公司則開發了集裝箱式的移動粉碎設備，可以直接在風電場進行葉片處理。西班牙Acciona能源公司開發的WALUE工藝通過先粉碎后熱解的方式，分離出可再利用的纖維和樹脂油，這些材料已經被用于制造運動鞋和沖浪板等產品。耶魯大學學生創立的WindLoop公司開發了一種基于"綠色化學原則"的工藝，據稱可以回收90%以上的葉片材料，并保留97%的材料價值。

在歐盟范圍內，多個合作研究項目正在推進葉片回收技術。REFRESH項目利用區塊鏈技術追蹤整個回收價值鏈；DecomBlades項目建立了熱解和粉碎的中試設施；ZEBRA項目驗證了使用Arkema公司可回收Elium樹脂制造的熱塑性復合材料葉片的可行性；ECORES WIND項目致力于開發更易回收的樹脂體系；REWIND項目則專注于風電系統退役后的拆解、檢測和再利用技術。這些項目顯示出行業對可持續發展的堅定承諾。

除了技術回收，創意性的直接再利用也成為一種趨勢。Re-Wind Network組織在2022年用退役葉片在愛爾蘭建造了一座5米長的人行橋。美國Canvus公司將舊葉片改造成長椅、花盆等戶外家具，并邀請當地藝術家進行彩繪創作。德國GP Renewables集團則開發了葉片橋梁、戶外家具以及建筑用土工砌塊等多種產品。瑞典隆德市甚至計劃用退役葉片作為停車場的立面裝飾材料。這些創新應用為退役葉片找到了新的存在價值。

行業領導者也在積極推動可回收葉片的發展。西門子歌美颯宣布計劃到2040年實現葉片100%可回收，并在2021年推出了首款可回收葉片RecyclableBlade。2022年，該公司與臺灣上緯公司達成合作，使用后者的EzCiclo可降解環氧樹脂。2024年，雙方進一步深化合作，計劃到2026年實現所有供應樹脂的可回收性。2025年1月，上緯與印度Adani新能源公司簽署諒解備忘錄，計劃為印度首個"完全可回收"風電場提供樹脂材料。

挪威Ventum Dynamics公司與英國ExoTechnologies合作開發的VX175屋頂風機是另一個創新案例。這款專為工商業屋頂設計的風機采用了天然纖維增強的熱塑性復合材料"Danu"，據稱完全可回收。其獨特的導流罩設計可以捕捉各個方向的風，預計年發電量可達3000-5000千瓦時。西班牙Aitiip技術中心發起的Blade2Circ項目則致力于開發新一代高性能生物基復合材料葉片，進一步推動行業的可持續發展。

GWEC預測，按照當前8.8%的年均增長率，到2030年全球風電裝機容量將再增加981吉瓦。然而，GWEC主席Jonathan Cole警告說："我們的速度還不夠快。要實現2030年裝機容量翻三倍的關鍵目標（以滿足全球脫碳承諾），風電安裝速度需要持續提升，而不是保持穩定或下降。"這一表態凸顯了行業面臨的挑戰與機遇。在政策支持、技術進步和市場需求的多重推動下，復合材料將繼續在可再生能源革命中扮演關鍵角色，為全球能源轉型提供堅實的技術支撐。

參考資料：

1、HANNAH MASON, “Composites end markets: Energy (2025)”，Composites World, May 29 2025, https://www.compositesworld.com/articles/composites-end-markets-energy-(2025)

2、IEC, Global Energy Review” ,March 2025, https://www.iea.org/reports/global-energy-review-2025