近二十年來，能源格局發(fā)生了結(jié)構(gòu)性的變化，可再生能源：水電、太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)發(fā)電、沼氣等開發(fā)利用對于保障能源安全，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。由于風(fēng)力發(fā)電的技術(shù)成熟，2000年以后在全發(fā)展非常迅速。
這兩年，我國頒布了《可再生能源法》，今年6月國務(wù)院審議并原則通過了《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》，這對我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)帶來強(qiáng)勁東風(fēng)。從2001年以來，我國風(fēng)電企業(yè)借助歐洲的技術(shù)和經(jīng)驗，大力拓展風(fēng)電場的建設(shè)，推進(jìn)了我國風(fēng)電設(shè)備和技術(shù)的提高，尤其05-06兩年間，我國風(fēng)電業(yè)和風(fēng)電市場同步快速成長，年增長率達(dá)到了70%，裝機(jī)容量到06年達(dá)到2600兆瓦，排名第六。風(fēng)電業(yè)不僅帶來巨大的清潔能源，并且也拉動了我國玻璃鋼復(fù)合材料的發(fā)展。據(jù)初步了解，2006年我國風(fēng)電配套的葉片、機(jī)倉罩、機(jī)頭罩等一系列玻璃鋼復(fù)合材料制品總量達(dá)到了四萬多噸。其中合成樹脂（環(huán)氧、環(huán)氧乙烯基酯樹脂，不飽和聚脂樹脂）和玻璃纖維及其玻纖技術(shù)織物分別達(dá)到二萬多噸，國內(nèi)葉片市場的年產(chǎn)值超過30億。玻璃鋼復(fù)合材料葉片是一個在不斷更新、不斷完善的受力結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，葉片的輕量化、功能化要求將推進(jìn)我們材料不斷向高性能和高技術(shù)方面發(fā)展。
一、風(fēng)力發(fā)電―能源新格局
能源是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，常規(guī)能源煤、天然氣、石油等燃料消耗量近年來的急劇增長，大量的二氧化碳排放到空氣中，對大氣帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染，涉及到能源安全和變暖及生態(tài)環(huán)境的破壞。眾所周知，維持人居環(huán)境的平衡是由于綠色植物的光合作用消耗二氧化碳，使大氣中二氧化碳的含量基本上保持不變，一般大約穩(wěn)定在0.03%（體積分?jǐn)?shù)）左右；又因為二氧化碳直接存在于人類、動物、植物生命活動過程中的攝入物和排入物之中，因此，通常不被人們認(rèn)為是一種大氣污染物。近二十年來，工業(yè)化的加速發(fā)展，溫室氣體的排放量有增無減。據(jù)有關(guān)資料報導(dǎo)，美國、新加坡、澳大利亞、加拿大、德國、俄羅斯、日本、歐盟等國已是人均溫室氣體排放量大的和地區(qū)。（附表）
今年七月，BP公司發(fā)布的《BP能源統(tǒng)計2007》顯示，2006年煤炭消費增長雖低于2005年，但仍然高于過去10年平均增長率。作為上煤炭消費國，2006年消費量有所減緩，但仍高于平均水平。據(jù)有關(guān)調(diào)查報告指出，種種原因，能夠吸收二氧化碳的森林面積在不斷減少，草場退化嚴(yán)重，土地荒漠化加劇，致使空氣中的二氧化碳含量不斷增大。當(dāng)空氣中二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到1%時，就會使人呼吸加快；達(dá)到2%時，就會使人感到輕度不適；達(dá)到3%時，有明顯的不舒適感；達(dá)到4%時，會感到呼吸困難，意識遲鈍；達(dá)到5%時，會感到難以忍受；達(dá)到10%時，可引起窒息，死亡。因此，大氣中的二氧化碳污染已危及生命和環(huán)境。對此，各國如美國、歐盟、澳大利亞、加拿大等國已把二氧化碳作為大氣污染物質(zhì)對待，這些已相應(yīng)頒布征收排放碳稅和排放標(biāo)準(zhǔn)的指令。歐洲委員會日前提出，到2020年二氧化碳減排20%。
風(fēng)，作為可再生能源，取之不盡，用之不竭，與天然氣發(fā)電相比，風(fēng)能不受價格的影響，石油天然氣終會枯竭，而風(fēng)不會。與煤相比，風(fēng)能沒有污染，不僅如此，風(fēng)能發(fā)電可以減排二氧化碳等有害物。據(jù)資料報導(dǎo)，平均每裝一臺單機(jī)容量為1兆瓦的風(fēng)能發(fā)電機(jī)，每年可以減排2000噸二氧化碳，10噸二氧化硫，6噸二氧化氮。因此，各國十分關(guān)注未來是否能有足夠的能源？如何使用能源而又不影響氣候。由于風(fēng)電能源具有建設(shè)時間很短，并可提供安全、清潔和經(jīng)濟(jì)的電力，因此風(fēng)力發(fā)電在全發(fā)展很快。2000年4月德國《可再生能源法》生效，其中重要的內(nèi)容就是對生產(chǎn)可再生能源實行補(bǔ)貼。這項法律，推動了德國可再生能源的發(fā)展。德國已成為風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量大的，達(dá)到1.84萬兆瓦。其后依次是西班牙、美國、印度、丹麥和。迄今為止，歐洲在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域中占主導(dǎo)地位。據(jù)歐洲風(fēng)能協(xié)會提供統(tǒng)計數(shù)據(jù)，風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量已達(dá)7.42萬兆瓦，其中歐洲為3.4萬兆瓦。近幾年，風(fēng)能發(fā)電平均以30%以上的速度增長。由于風(fēng)能技術(shù)和設(shè)備的不斷更新，成本會越來越低。據(jù)美國有關(guān)風(fēng)能資料報導(dǎo)，風(fēng)能發(fā)電平均每千瓦時的成本費用在強(qiáng)風(fēng)區(qū)是4美分，弱風(fēng)區(qū)為6美分，但在20世紀(jì)80年代每千瓦時的成本為80美分。美國研究人員透露，隨著技術(shù)設(shè)備的改善和來自航天工業(yè)的新發(fā)電技術(shù)支撐，風(fēng)力發(fā)電的成本會大幅降低。國際原油價格上漲，全利用風(fēng)力發(fā)電的越來越多，達(dá)到70多個，同時也給風(fēng)電設(shè)備公司帶來巨大商機(jī)。這個行業(yè)正處于重大轉(zhuǎn)變時刻。隨著市場的擴(kuò)大，上著名的傳統(tǒng)發(fā)電設(shè)備廠商日本三菱重工，德國西門子和美國通用電氣公司開始生產(chǎn)大型風(fēng)力發(fā)電渦輪機(jī)。前10大風(fēng)電設(shè)備公司所產(chǎn)設(shè)備占了93.2%。從新裝機(jī)容量來看，Vestas、Camesa、Enercon、通用，西門子等公司位列前5名，占市場81.5%。全涌現(xiàn)了排名前十位的風(fēng)電主機(jī)公司和葉片制造公司。（附表）[-page-]
2000年后，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)從歐洲吹向、印度、中東地區(qū)，這些公司優(yōu)秀的風(fēng)電設(shè)備和葉片制造技術(shù)開始轉(zhuǎn)移到。據(jù)有關(guān)資料顯示，2004年風(fēng)電設(shè)備新增市場份額中，國產(chǎn)設(shè)備只占25%，進(jìn)口占75%； 2005年新增市場份額中進(jìn)口設(shè)備占70%以上；2006年國內(nèi)風(fēng)電設(shè)備市場60%的需求仍由進(jìn)口設(shè)備滿足。這些數(shù)據(jù)告訴我們，引進(jìn)國際先進(jìn)風(fēng)電技術(shù)，促進(jìn)我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的集成創(chuàng)新，加快風(fēng)電設(shè)備國產(chǎn)化進(jìn)程十分緊迫和重要。
二、國外兆瓦級風(fēng)機(jī)葉片制造技術(shù)動向
風(fēng)力發(fā)電依靠渦輪機(jī)完成，其中配套渦輪機(jī)的FRP復(fù)合材料葉片是重要的零部件，其占整個風(fēng)電設(shè)備成本的20%左右。葉片的設(shè)計、選材和工藝又是決定風(fēng)電裝置性能與功率的主要因素，以及風(fēng)力發(fā)電的單位成本?？v觀葉片技術(shù)的發(fā)展趨勢，并兼顧風(fēng)機(jī)效能和降低成本兩因素，葉片的制作正向大型化發(fā)展。單機(jī)功率愈大，每KW的發(fā)電成本就愈低。因此風(fēng)電設(shè)備都在向兆瓦級大功率和長葉片方向開發(fā)。典型的丹麥LM公司是風(fēng)力發(fā)電大的集團(tuán)，具有25年的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗。其葉片月產(chǎn)達(dá)7000片以上，已在天津設(shè)廠。LM公司也是唯一有In-House測試能力的公司，可針對其葉片進(jìn)行Full-Scale的測試，所有的新設(shè)計葉片均可通過20年運轉(zhuǎn)狀況的測試才能獲準(zhǔn)投產(chǎn)。這些測試項目包括靜態(tài)、動態(tài)、雷擊測試等，其測試設(shè)備中的激光掃描儀，更為葉片提供精確的幾何數(shù)據(jù)。LM公司目前生產(chǎn)長的葉片為61.5m，是長的葉片，重量為17.7噸，材質(zhì)為環(huán)氧基玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料，葉端等處采用碳纖，已按裝在芬蘭REpower公司的5MW海上風(fēng)機(jī)上。LM公司葉片制造技術(shù)包括多功能機(jī)械手鋪設(shè)玻纖，以提高鋪設(shè)進(jìn)度25%；在螺栓的支撐力上進(jìn)行創(chuàng)新，可增加葉片20%的長度；采用RIM法縮短樹脂滲透時間15-20%；以FRP模具取代鋼模，實現(xiàn)低成本?？梢哉J(rèn)為，LM的兆瓦級葉片的設(shè)計，制造技術(shù)是先進(jìn)，富競爭力的。
在葉片設(shè)計上，LM公司還在10年前推出了一種新型具有彈性撓度的葉片概念，簡稱為預(yù)彎型葉片。該葉片在葉尖部分向外彎曲，使葉片在轉(zhuǎn)動狀態(tài)下，甚至處于強(qiáng)風(fēng)時還能與塔體保持一定距離，避免葉片撞擊塔架。預(yù)彎型葉片因其許可彎曲量變大，剛度相當(dāng)，從而材料用量減少，重量減輕，而獲取更多的風(fēng)能。據(jù)有關(guān)方面透露，這種預(yù)彎型葉片與標(biāo)準(zhǔn)型葉片相比，風(fēng)場在2.6m/秒風(fēng)速條件下即可起動。LM公司設(shè)計的這種預(yù)彎型葉片于2004年在申請了發(fā)明。另據(jù)了解，LM公司與GE公司合作的項目中對開發(fā)加長葉片增加電量進(jìn)行案例分析測定。GE公司用40.3m長的葉片替換了原有1.5MW風(fēng)機(jī)上的37.5m長的葉片，結(jié)果標(biāo)明發(fā)電量增加7%，究其原因是其外圓掃風(fēng)面積比內(nèi)圓掃風(fēng)面積增加了14.8%。（附效果圖）
為降低發(fā)電成本，除葉片設(shè)計外，材料和工藝成型日新月異，通過材料和工藝的選擇達(dá)到輕量化和功能化，從而提高風(fēng)能的效能。葉片制造通常經(jīng)過五個步驟完成：葉
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