能源是經(jīng)濟社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，要實現(xiàn)2020年我國GDP翻兩番的宏偉目標(biāo)和國民經(jīng)濟的持續(xù)高速增長，僅靠常規(guī)能源難以解決能源和電力短缺。占電力供應(yīng)70%的煤電燃料-煤炭，探明的剩余開采儲量為1390億噸，按2003年開采速度16. 67億噸/年，僅能維持83年，并將帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染。我國的石油資源不足，天然氣資源也不夠豐富，天然鈾資源短缺。水能資源經(jīng)濟可開發(fā)量為4.02億千瓦，年發(fā)電量1.7萬億千瓦時，再經(jīng)過20～30年的開發(fā)，70 %左右將被開發(fā)完，僅靠水能解決不我國的電力短缺。
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| 圖1 |
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| 表1 |
我國的風(fēng)能資源十分豐富，根據(jù)國家氣象局估計，我國10米高度以內(nèi)可開發(fā)利用的地表風(fēng)電能源約為10億千瓦，其中陸地為2.5億kW，海上7.5億千瓦，如果擴展到50～60米以上高度，風(fēng)力資源將有望擴展到20～25億千瓦。因此，風(fēng)力發(fā)電是我國能源可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)實而重要的選擇。風(fēng)電機組(主要指并網(wǎng)風(fēng)電機組) 是風(fēng)力發(fā)電的核心設(shè)備，其投資約占總投資的60 %～80 %。風(fēng)電機組的生產(chǎn)和制造水平也是反映一個國家風(fēng)電發(fā)展水平的重要因素，由進口轉(zhuǎn)化為國產(chǎn)，可大大降低風(fēng)電廠的投資，從而有力地促進風(fēng)電的快速發(fā)展。
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| 圖3 |
風(fēng)電將是一種重要的替代能源
近幾年來，世界風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展不斷超越人們預(yù)期的發(fā)展速度。到2003年末全球風(fēng)電累計裝機容量已達40 GW，過去5年的年平均增長率一直保持在33%。歐州風(fēng)能協(xié)會預(yù)計，僅歐州到2010年就可達60 GW，占?xì)W州電力需求的10%；2020年將達150 GW。世界能源委員會預(yù)計，全世界到2020年可達180～470 GW。非政府組織預(yù)計2030年可達1.07～1.9 TW(T= 1012) 。
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2003年歐洲風(fēng)能協(xié)會與綠色和平組織簽署了《風(fēng)力12%：關(guān)于2020年風(fēng)電達到世界電力總量12%的藍圖》的報告，期望并預(yù)測2020 年全球的風(fēng)力發(fā)電裝機將達到1.231 TW，年裝機容量達到150 GW，風(fēng)力發(fā)電量將占全球發(fā)電總量的12%?！帮L(fēng)力12 %”的藍圖展示出，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為解決世界能源不可缺的重要力量。風(fēng)力發(fā)電不再是一種可有可無的補充能源，已經(jīng)成為具有商業(yè)化發(fā)展前景的成熟技術(shù)和新興的朝陽產(chǎn)業(yè)，有可能成為世界未來最重要的替代能源。
歐盟于1997年頒布了可再生能源發(fā)展白皮書，提出到2050年，可再生能源在整個歐盟國家的能源構(gòu)成中達到50% ，成為重要的戰(zhàn)略能源。德國和英國都承諾，2010年和2020年可再生能源發(fā)電量的比例，將分別達到10%和20%；西班牙表示，2010年其可再生能源發(fā)電的比例將達到29 %以上。世界風(fēng)電裝機容量發(fā)展趨勢如圖1所示。
表1給出了自2002年以來到2005期間主要地區(qū)的平均增長率（累計裝機總量）?？梢泽@奇地發(fā)現(xiàn)中國在最近的三年里，平均增長率最高，然后是印度；在歐洲，英國是增長最快的市場。在過去的三年里，前10個國家的平均增長率達到了20.8%。
我國的風(fēng)電發(fā)展政策和趨勢
2006 年1 月1 日《可再生能源法》正式實施，該法的頒布和實施為我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了良好的機遇，使風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展有了法律保證。為了貫徹落實這部法律，國家發(fā)展改革委正抓緊組織制訂有關(guān)的配套法規(guī)和實施細(xì)則，同時組織編制了《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃綱要（2004~2020）》，明確了未來風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的目標(biāo)和前景；其中并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電總裝機容量到2010年達到500萬千瓦，2020年達到3000萬千瓦。
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| 圖5 |
從1985 年在海南省東方縣安裝第一臺55千瓦并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機組開始到2004年底，20年來我國并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電總裝機容量只有76.4萬千瓦，未來15年我國風(fēng)力發(fā)電裝機如能達到3000萬千瓦，將是前20年的40倍，任務(wù)非常艱巨，目標(biāo)也非常宏偉，對投資者來說有很強的吸引力，也給風(fēng)電帶來了難得的機遇和發(fā)展空間。
2005年中國的風(fēng)電裝機容量增長了一倍多，達到498 MW，累計超過了1000 MW的大關(guān)，目前中國的裝機達到了1264 MW。國內(nèi)風(fēng)電設(shè)備制造廠商金風(fēng)集團穩(wěn)居第二，西班牙GAMESA Eolica公司位居第一。其它的主要國外供應(yīng)商有Vestas、Enercon和GE wind。
我國第四期風(fēng)電特許權(quán)項目招標(biāo)近日對外發(fā)標(biāo)。本期特許權(quán)招標(biāo)包括3個項目，分別為內(nèi)蒙古錫盟輝騰梁300 MW風(fēng)電場、內(nèi)蒙古包頭巴音200 MW風(fēng)電場和河北省張北單晶河200 MW風(fēng)電場，總裝機容量700 MW。這次風(fēng)電特許權(quán)招標(biāo)的最大特點是風(fēng)電設(shè)備制造商直接參與投標(biāo)，風(fēng)電設(shè)備制造商既可以作為投標(biāo)人單獨投標(biāo)，也可與一個投資人組成聯(lián)合體作為供貨商共同投標(biāo)，主要條件是設(shè)備制造企業(yè)必須提出完整的實現(xiàn)風(fēng)電設(shè)備制造國產(chǎn)化的方案和實現(xiàn)該方案的措施。
我國風(fēng)電發(fā)展始于20世紀(jì)80年代末，經(jīng)過近20年的發(fā)展，現(xiàn)已取得了較大成績，到2005年底，全國已建成風(fēng)電裝機容量126萬千瓦，但風(fēng)電設(shè)備主要從國外進口，風(fēng)電建設(shè)成本高，市場競爭力不強，嚴(yán)重影響了我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。為了有效降低風(fēng)電建設(shè)成本，實現(xiàn)風(fēng)電設(shè)備制造國產(chǎn)化，2003年推行了風(fēng)電項目特許權(quán)建設(shè)方式，通過公開招標(biāo)方式以上網(wǎng)電價最低為條件選擇投標(biāo)者，要求風(fēng)電設(shè)備國產(chǎn)化率不低于70%。通過風(fēng)電特許權(quán)項目招標(biāo)方式，風(fēng)電價格大幅降低，風(fēng)電建設(shè)規(guī)模迅速擴大，有力促進了我國風(fēng)電設(shè)備的國產(chǎn)化及風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
我國風(fēng)電資源豐富，具有發(fā)展風(fēng)電的良好條件，目前制約風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素是風(fēng)電技術(shù)研發(fā)和設(shè)備制造能力不強，還不能適應(yīng)大規(guī)模風(fēng)電建設(shè)的需要。因此盡快提高我國風(fēng)電設(shè)備技術(shù)的研發(fā)和制造能力，是現(xiàn)階段風(fēng)電建設(shè)的重要任務(wù)。
風(fēng)電的規(guī)模化建設(shè)，為國內(nèi)風(fēng)電設(shè)備制造提供了穩(wěn)定的市場需求。這次特許權(quán)項目招標(biāo)，就是要為設(shè)備制造企業(yè)提供可靠的市場，同時也加大設(shè)備制造企業(yè)的責(zé)任，促進其高度重視設(shè)備的國產(chǎn)化工作，盡快掌握風(fēng)電設(shè)備的研究開發(fā)技術(shù)。通過提出明確的設(shè)備國產(chǎn)化要求，加快培育國內(nèi)風(fēng)電設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)，提高國內(nèi)零部件制造商的綜合實力，鼓勵國內(nèi)制造企業(yè)提高自主創(chuàng)新能力和引進技術(shù)的消化吸收能力，推進外商向國內(nèi)企業(yè)轉(zhuǎn)讓先進成熟的風(fēng)機設(shè)計和制造技術(shù)。這次招標(biāo)將把投標(biāo)者提出的實現(xiàn)風(fēng)電機組國產(chǎn)化方案作為重要的中標(biāo)條件。
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| 圖5 |
目前，為能進入我國風(fēng)電設(shè)備市場，很多國外優(yōu)勢企業(yè)來尋找國內(nèi)有潛力的合作伙伴。丹麥Vestas公司等紛紛在國內(nèi)設(shè)廠或與國內(nèi)企業(yè)合作。我國利用國外先進技術(shù)提高自身水平的努力也開始顯現(xiàn)成效。例如，落戶上海的GE全球研發(fā)中心目前正與國內(nèi)一些風(fēng)能廠商合作，其中中國北車集團永濟電機廠依托先進的GE電機制造技術(shù)，就相繼研制成功了一批風(fēng)力發(fā)電機。2005年春季Nordex公司與中航（保定）惠騰風(fēng)電設(shè)備有限公司合作生產(chǎn)兆瓦級風(fēng)輪葉片；12月，Nordex同中國的本土公司二度結(jié)盟建立了合資公司，擬生產(chǎn)兆瓦級的大規(guī)模風(fēng)力機組，并已有了200 MW的訂單，合作方為寧夏電力公司（持股40%）和寧夏天凈電能開發(fā)集團（持股10%）。
不難發(fā)現(xiàn)，在中國，風(fēng)電行業(yè)作為朝陽產(chǎn)業(yè)，正在迅速崛起。中國的風(fēng)力資源豐富，隨著近期政府各項相關(guān)扶植政策的逐步到位，中國風(fēng)電市場更將生機勃勃。風(fēng)電設(shè)備制造雖然剛剛起步，但是不少跨國企業(yè)已經(jīng)注意到了這塊誘人的蛋糕，相信不久的將來會有更多企業(yè)進駐。另一方面中國風(fēng)電設(shè)備國產(chǎn)化水平亦不斷提高，已對中國的風(fēng)電市場產(chǎn)生很大影響——風(fēng)機的價格從8000～10000元/千瓦降到了4500～5000元/千瓦，還培育出了幾十家零部件制造商，但兆瓦級的大型機組及其采用的高新技術(shù)的研發(fā)能力，仍然有待加強。同時應(yīng)加強專業(yè)人才的儲備和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前期準(zhǔn)備。
復(fù)合材料在風(fēng)電產(chǎn)業(yè)中的發(fā)展趨勢
風(fēng)力發(fā)電機的葉片和機艙罩都使用了復(fù)合材料，葉片重量的90%是復(fù)合材料。
從90年代初期到現(xiàn)在，風(fēng)力發(fā)電機的容量從150 kW到2 MW，增加了十幾倍。葉片的長度也隨之增加。風(fēng)力機葉片以玻璃纖維強化樹脂材質(zhì)為最多，主要是利用其質(zhì)輕、價廉、易成型及耐腐蝕、耐疲勞等特性。E.C.公司資助的研究計劃中說明，在直徑120 m葉片轉(zhuǎn)子中添加碳纖維能有效減少總體質(zhì)量達38%。另外，亦可使得玻璃纖維設(shè)計成本減少14 %。但是，因為目前碳纖維的供應(yīng)短缺一直困擾著其在葉片上的應(yīng)用推廣。多數(shù)葉片生產(chǎn)廠家采用了先進的玻璃纖維縫編材料，局部采用碳纖維，結(jié)合優(yōu)化的設(shè)計方法，滿足葉片長度增加以后對重量、強度和剛度的要求。圖4給出了風(fēng)機葉片直徑和重量的關(guān)系。
風(fēng)機葉片的結(jié)構(gòu)和材料
風(fēng)力發(fā)電機葉片是一個復(fù)合材料制成的薄殼結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)上分三個部分。
◆根部：材料一般為金屬結(jié)構(gòu)。
◆外殼：一般為玻璃鋼，通常為樹脂復(fù)合的雙/多軸織物?？椢锟梢跃哂胁煌慕Y(jié)構(gòu)，和不同的材料進行復(fù)合，再用樹脂進行連接，模塑成半個外殼。一對半外殼粘在一起形成一個承載外殼。圖5所示為風(fēng)機葉片的輪廓圖和葉片截面圖。
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◆龍骨（即加強筋或加強框）：一般為玻璃纖維或碳纖維增強復(fù)合材料。
目前風(fēng)力發(fā)電所產(chǎn)電能已可輸出介于1.5～3.0 MW之間的能量，生產(chǎn)的風(fēng)葉片直徑已可達到80 m，此外也有數(shù)個風(fēng)葉片開發(fā)公司具有生產(chǎn)直徑達到90～120 m葉片的能力。而隨著風(fēng)力機的大型化，勢必尋求葉片的大型化、輕量化及長壽化，而玻纖增強樹脂（GFRP）有其強度等物性上的限制，因此加入物性較強之碳纖維是必然趨勢，碳纖維主要被應(yīng)用于改善風(fēng)葉片的質(zhì)量和成本。 ■
德固賽（中國）投資有限公司上海分公司；
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圖片說明：圖1. 世界風(fēng)電裝機容量發(fā)展趨勢（數(shù)據(jù)來源：BTM Consult Aps，2006 年3月）
表1：前十個國家的增長率
圖2. 風(fēng)力發(fā)電機結(jié)構(gòu)示意圖
圖3. 風(fēng)機葉片的發(fā)展過程和廠家
圖5. 風(fēng)機葉片的輪廓圖和葉片截面圖
《可再生能源法》的正式實施為我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了良好的機遇，使風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展有了法律保證，中國風(fēng)電市場更將生機勃勃。德固賽（中國）投資有限公司上海分公司的胡培先生在本文介紹了我國風(fēng)電行業(yè)及復(fù)合材料風(fēng)機葉片的發(fā)展情況。
能源是經(jīng)濟社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，要實現(xiàn)2020年我國GDP翻兩番的宏偉目標(biāo)和國民經(jīng)濟的持續(xù)高速增長，僅靠常規(guī)能源難以解決能源和電力短缺。占電力供應(yīng)70%的煤電燃料-煤炭，探明的剩余開采儲量為1390億噸，按2003年開采速度16. 67億噸/年，僅能維持83年，并將帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染。我國的石油資源不足，天然氣資源也不夠豐富，天然鈾資源短缺。水能資源經(jīng)濟可開發(fā)量為4.02億千瓦，年發(fā)電量1.7萬億千瓦時，再經(jīng)過20～30年的開發(fā)，70 %左右將被開發(fā)完，僅靠水能解決不我國的電力短缺。
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我國的風(fēng)能資源十分豐富，根據(jù)國家氣象局估計，我國10米高度以內(nèi)可開發(fā)利用的地表風(fēng)電能源約為10億千瓦，其中陸地為2.5億kW，海上7.5億千瓦，如果擴展到50～60米以上高度，風(fēng)力資源將有望擴展到20～25億千瓦。因此，風(fēng)力發(fā)電是我國能源可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)實而重要的選擇。風(fēng)電機組(主要指并網(wǎng)風(fēng)電機組) 是風(fēng)力發(fā)電的核心設(shè)備，其投資約占總投資的60 %～80 %。風(fēng)電機組的生產(chǎn)和制造水平也是反映一個國家風(fēng)電發(fā)展水平的重要因素，由進口轉(zhuǎn)化為國產(chǎn)，可大大降低風(fēng)電廠的投資，從而有力地促進風(fēng)電的快速發(fā)展。
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風(fēng)電將是一種重要的替代能源
近幾年來，世界風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展不斷超越人們預(yù)期的發(fā)展速度。到2003年末全球風(fēng)電累計裝機容量已達40 GW，過去5年的年平均增長率一直保持在33%。歐州風(fēng)能協(xié)會預(yù)計，僅歐州到2010年就可達60 GW，占?xì)W州電力需求的10%；2020年將達150 GW。世界能源委員會預(yù)計，全世界到2020年可達180～470 GW。非政府組織預(yù)計2030年可達1.07～1.9 TW(T= 1012) 。
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2003年歐洲風(fēng)能協(xié)會與綠色和平組織簽署了《風(fēng)力12%：關(guān)于2020年風(fēng)電達到世界電力總量12%的藍圖》的報告，期望并預(yù)測2020 年全球的風(fēng)力發(fā)電裝機將達到1.231 TW，年裝機容量達到150 GW，風(fēng)力發(fā)電量將占全球發(fā)電總量的12%。“風(fēng)力12 %”的藍圖展示出，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為解決世界能源不可缺的重要力量。風(fēng)力發(fā)電不再是一種可有可無的補充能源，已經(jīng)成為具有商業(yè)化發(fā)展前景的成熟技術(shù)和新興的朝陽產(chǎn)業(yè)，有可能成為世界未來最重要的替代能源。
歐盟于1997年頒布了可再生能源發(fā)展白皮書，提出到2050年，可再生能源在整個歐盟國家的能源構(gòu)成中達到50% ，成為重要的戰(zhàn)略能源。德國和英國都承諾，2010年和2020年可再生能源發(fā)電量的比例，將分別達到10%和20%；西班牙表示，2010年其可再生能源發(fā)電的比例將達到29 %以上。世界風(fēng)電裝機容量發(fā)展趨勢如圖1所示。
表1給出了自2002年以來到2005期間主要地區(qū)的平均增長率（累計裝機總量）?？梢泽@奇地發(fā)現(xiàn)中國在最近的三年里，平均增長率最高，然后是印度；在歐洲，英國是增長最快的市場。在過去的三年里，前10個國家的平均增長率達到了20.8%。
我國的風(fēng)電發(fā)展政策和趨勢
2006 年1 月1 日《可再生能源法》正式實施，該法的頒布和實施為我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了良好的機遇，使風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展有了法律保證。為了貫徹落實這部法律，國家發(fā)展改革委正抓緊組織制訂有關(guān)的配套法規(guī)和實施細(xì)則，同時組織編制了《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃綱要（2004~2020）》，明確了未來風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的目標(biāo)和前景；其中并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電總裝機容量到2010年達到500萬千瓦，2020年達到3000萬千瓦。
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從1985 年在海南省東方縣安裝第一臺55千瓦并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機組開始到2004年底，20年來我國并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電總裝機容量只有76.4萬千瓦，未來15年我國風(fēng)力發(fā)電裝機如能達到3000萬千瓦，將是前20年的40倍，任務(wù)非常艱巨，目標(biāo)也非常宏偉，對投資者來說有很強的吸引力，也給風(fēng)電帶來了難得的機遇和發(fā)展空間。
2005年中國的風(fēng)電裝機容量增長了一倍多，達到498 MW，累計超過了1000 MW的大關(guān)，目前中國的裝機達到了1264 MW。國內(nèi)風(fēng)電設(shè)備制造廠商金風(fēng)集團穩(wěn)居第二，西班牙GAMESA Eolica公司位居第一。其它的主要國外供應(yīng)商有Vestas、Enercon和GE wind。
我國第四期風(fēng)電特許權(quán)項目招標(biāo)近日對外發(fā)標(biāo)。本期特許權(quán)招標(biāo)包括3個項目，分別為內(nèi)蒙古錫盟輝騰梁300 MW風(fēng)電場、內(nèi)蒙古包頭巴音200 MW風(fēng)電場和河北省張北單晶河200 MW風(fēng)電場，總裝機容量700 MW。這次風(fēng)電特許權(quán)招標(biāo)的最大特點是風(fēng)電設(shè)備制造商直接參與投標(biāo)，風(fēng)電設(shè)備制造商既可以作為投標(biāo)人單獨投標(biāo)，也可與一個投資人組成聯(lián)合體作為供貨商共同投標(biāo)，主要條件是設(shè)備制造企業(yè)必須提出完整的實現(xiàn)風(fēng)電設(shè)備制造國產(chǎn)化的方案和實現(xiàn)該方案的措施。
我國風(fēng)電發(fā)展始于20世紀(jì)80年代末，經(jīng)過近20年的發(fā)展，現(xiàn)已取得了較大成績，到2005年底，全國已建成風(fēng)電裝機容量126萬千瓦，但風(fēng)電設(shè)備主要從國外進口，風(fēng)電建設(shè)成本高，市場競爭力不強，嚴(yán)重影響了我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。為了有效降低風(fēng)電建設(shè)成本，實現(xiàn)風(fēng)電設(shè)備制造國產(chǎn)化，2003年推行了風(fēng)電項目特許權(quán)建設(shè)方式，通過公開招標(biāo)方式以上網(wǎng)電價最低為條件選擇投標(biāo)者，要求風(fēng)電設(shè)備國產(chǎn)化率不低于70%。通過風(fēng)電特許權(quán)項目招標(biāo)方式，風(fēng)電價格大幅降低，風(fēng)電建設(shè)規(guī)模迅速擴大，有力促進了我國風(fēng)電設(shè)備的國產(chǎn)化及風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
我國風(fēng)電資源豐富，具有發(fā)展風(fēng)電的良好條件，目前制約風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素是風(fēng)電技術(shù)研發(fā)和設(shè)備制造能力不強，還不能適應(yīng)大規(guī)模風(fēng)電建設(shè)的需要。因此盡快提高我國風(fēng)電設(shè)備技術(shù)的研發(fā)和制造能力，是現(xiàn)階段風(fēng)電建設(shè)的重要任務(wù)。
風(fēng)電的規(guī)?；ㄔO(shè)，為國內(nèi)風(fēng)電設(shè)備制造提供了穩(wěn)定的市場需求。這次特許權(quán)項目招標(biāo)，就是要為設(shè)備制造企業(yè)提供可靠的市場，同時也加大設(shè)備制造企業(yè)的責(zé)任，促進其高度重視設(shè)備的國產(chǎn)化工作，盡快掌握風(fēng)電設(shè)備的研究開發(fā)技術(shù)。通過提出明確的設(shè)備國產(chǎn)化要求，加快培育國內(nèi)風(fēng)電設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)，提高國內(nèi)零部件制造商的綜合實力，鼓勵國內(nèi)制造企業(yè)提高自主創(chuàng)新能力和引進技術(shù)的消化吸收能力，推進外商向國內(nèi)企業(yè)轉(zhuǎn)讓先進成熟的風(fēng)機設(shè)計和制造技術(shù)。這次招標(biāo)將把投標(biāo)者提出的實現(xiàn)風(fēng)電機組國產(chǎn)化方案作為重要的中標(biāo)條件。
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| 圖5 |
目前，為能進入我國風(fēng)電設(shè)備市場，很多國外優(yōu)勢企業(yè)來尋找國內(nèi)有潛力的合作伙伴。丹麥Vestas公司等紛紛在國內(nèi)設(shè)廠或與國內(nèi)企業(yè)合作。我國利用國外先進技術(shù)提高自身水平的努力也開始顯現(xiàn)成效。例如，落戶上海的GE全球研發(fā)中心目前正與國內(nèi)一些風(fēng)能廠商合作，其中中國北車集團永濟電機廠依托先進的GE電機制造技術(shù)，就相繼研制成功了一批風(fēng)力發(fā)電機。2005年春季Nordex公司與中航（保定）惠騰風(fēng)電設(shè)備有限公司合作生產(chǎn)兆瓦級風(fēng)輪葉片；12月，Nordex同中國的本土公司二度結(jié)盟建立了合資公司，擬生產(chǎn)兆瓦級的大規(guī)模風(fēng)力機組，并已有了200 MW的訂單，合作方為寧夏電力公司（持股40%）和寧夏天凈電能開發(fā)集團（持股10%）。
不難發(fā)現(xiàn)，在中國，風(fēng)電行業(yè)作為朝陽產(chǎn)業(yè)，正在迅速崛起。中國的風(fēng)力資源豐富，隨著近期政府各項相關(guān)扶植政策的逐步到位，中國風(fēng)電市場更將生機勃勃。風(fēng)電設(shè)備制造雖然剛剛起步，但是不少跨國企業(yè)已經(jīng)注意到了這塊誘人的蛋糕，相信不久的將來會有更多企業(yè)進駐。另一方面中國風(fēng)電設(shè)備國產(chǎn)化水平亦不斷提高，已對中國的風(fēng)電市場產(chǎn)生很大影響——風(fēng)機的價格從8000～10000元/千瓦降到了4500～5000元/千瓦，還培育出了幾十家零部件制造商，但兆瓦級的大型機組及其采用的高新技術(shù)的研發(fā)能力，仍然有待加強。同時應(yīng)加強專業(yè)人才的儲備和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前期準(zhǔn)備。
復(fù)合材料在風(fēng)電產(chǎn)業(yè)中的發(fā)展趨勢
風(fēng)力發(fā)電機的葉片和機艙罩都使用了復(fù)合材料，葉片重量的90%是復(fù)合材料。
從90年代初期到現(xiàn)在，風(fēng)力發(fā)電機的容量從150 kW到2 MW，增加了十幾倍。葉片的長度也隨之增加。風(fēng)力機葉片以玻璃纖維強化樹脂材質(zhì)為最多，主要是利用其質(zhì)輕、價廉、易成型及耐腐蝕、耐疲勞等特性。E.C.公司資助的研究計劃中說明，在直徑120 m葉片轉(zhuǎn)子中添加碳纖維能有效減少總體質(zhì)量達38%。另外，亦可使得玻璃纖維設(shè)計成本減少14 %。但是，因為目前碳纖維的供應(yīng)短缺一直困擾著其在葉片上的應(yīng)用推廣。多數(shù)葉片生產(chǎn)廠家采用了先進的玻璃纖維縫編材料，局部采用碳纖維，結(jié)合優(yōu)化的設(shè)計方法，滿足葉片長度增加以后對重量、強度和剛度的要求。圖4給出了風(fēng)機葉片直徑和重量的關(guān)系。
風(fēng)機葉片的結(jié)構(gòu)和材料
風(fēng)力發(fā)電機葉片是一個復(fù)合材料制成的薄殼結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)上分三個部分。
◆根部：材料一般為金屬結(jié)構(gòu)。
◆外殼：一般為玻璃鋼，通常為樹脂復(fù)合的雙/多軸織物。織物可以具有不同的結(jié)構(gòu)，和不同的材料進行復(fù)合，再用樹脂進行連接，模塑成半個外殼。一對半外殼粘在一起形成一個承載外殼。圖5所示為風(fēng)機葉片的輪廓圖和葉片截面圖。
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◆龍骨（即加強筋或加強框）：一般為玻璃纖維或碳纖維增強復(fù)合材料。
目前風(fēng)力發(fā)電所產(chǎn)電能已可輸出介于1.5～3.0 MW之間的能量，生產(chǎn)的風(fēng)葉片直徑已可達到80 m，此外也有數(shù)個風(fēng)葉片開發(fā)公司具有生產(chǎn)直徑達到90～120 m葉片的能力。而隨著風(fēng)力機的大型化，勢必尋求葉片的大型化、輕量化及長壽化，而玻纖增強樹脂（GFRP）有其強度等物性上的限制，因此加入物性較強之碳纖維是必然趨勢，碳纖維主要被應(yīng)用于改善風(fēng)葉片的質(zhì)量和成本。 ■
德固賽（中國）投資有限公司上海分公司；
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圖片說明：圖1. 世界風(fēng)電裝機容量發(fā)展趨勢（數(shù)據(jù)來源：BTM Consult Aps，2006 年3月）
表1：前十個國家的增長率
圖2. 風(fēng)力發(fā)電機結(jié)構(gòu)示意圖
圖3. 風(fēng)機葉片的發(fā)展過程和廠家
圖5. 風(fēng)機葉片的輪廓圖和葉片截面圖
《可再生能源法》的正式實施為我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了良好的機遇，使風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展有了法律保證，中國風(fēng)電市場更將生機勃勃。德固賽（中國）投資有限公司上海分公司的胡培先生在本文介紹了我國風(fēng)電行業(yè)及復(fù)合材料風(fēng)機葉片的發(fā)展情況。
能源是經(jīng)濟社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，要實現(xiàn)2020年我國GDP翻兩番的宏偉目標(biāo)和國民經(jīng)濟的持續(xù)高速增長，僅靠常規(guī)能源難以解決能源和電力短缺。占電力供應(yīng)70%的煤電燃料-煤炭，探明的剩余開采儲量為1390億噸，按2003年開采速度16. 67億噸/年，僅能維持83年，并將帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染。我國的石油資源不足，天然氣資源也不夠豐富，天然鈾資源短缺。水能資源經(jīng)濟可開發(fā)量為4.02億千瓦，年發(fā)電量1.7萬億千瓦時，再經(jīng)過20～30年的開發(fā)，70 %左右將被開發(fā)完，僅靠水能解決不我國的電力短缺。
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| 圖1 |
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| 表1 |
我國的風(fēng)能資源十分豐富，根據(jù)國家氣象局估計，我國10米高度以內(nèi)可開發(fā)利用的地表風(fēng)電能源約為10億千瓦，其中陸地為2.5億kW，海上7.5億千瓦，如果擴展到50～60米以上高度，風(fēng)力資源將有望擴展到20～25億千瓦。因此，風(fēng)力發(fā)電是我國能源可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)實而重要的選擇。風(fēng)電機組(主要指并網(wǎng)風(fēng)電機組) 是風(fēng)力發(fā)電的核心設(shè)備，其投資約占總投資的60 %～80 %。風(fēng)電機組的生產(chǎn)和制造水平也是反映一個國家風(fēng)電發(fā)展水平的重要因素，由進口轉(zhuǎn)化為國產(chǎn)，可大大降低風(fēng)電廠的投資，從而有力地促進風(fēng)電的快速發(fā)展。
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| 圖3 |
風(fēng)電將是一種重要的替代能源
近幾年來，世界風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展不斷超越人們預(yù)期的發(fā)展速度。到2003年末全球風(fēng)電累計裝機容量已達40 GW，過去5年的年平均增長率一直保持在33%。歐州風(fēng)能協(xié)會預(yù)計，僅歐州到2010年就可達60 GW，占?xì)W州電力需求的10%；2020年將達150 GW。世界能源委員會預(yù)計，全世界到2020年可達180～470 GW。非政府組織預(yù)計2030年可達1.07～1.9 TW(T= 1012) 。
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2003年歐洲風(fēng)能協(xié)會與綠色和平組織簽署了《風(fēng)力12%：關(guān)于2020年風(fēng)電達到世界電力總量12%的藍圖》的報告，期望并預(yù)測2020 年全球的風(fēng)力發(fā)電裝機將達到1.231 TW，年裝機容量達到150 GW，風(fēng)力發(fā)電量將占全球發(fā)電總量的12%?！帮L(fēng)力12 %”的藍圖展示出，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為解決世界能源不可缺的重要力量。風(fēng)力發(fā)電不再是一種可有可無的補充能源，已經(jīng)成為具有商業(yè)化發(fā)展前景的成熟技術(shù)和新興的朝陽產(chǎn)業(yè)，有可能成為世界未來最重要的替代能源。
歐盟于1997年頒布了可再生能源發(fā)展白皮書，提出到2050年，可再生能源在整個歐盟國家的能源構(gòu)成中達到50% ，成為重要的戰(zhàn)略能源。德國和英國都承諾，2010年和2020年可再生能源發(fā)電量的比例，將分別達到10%和20%；西班牙表示，2010年其可再生能源發(fā)電的比例將達到29 %以上。世界風(fēng)電裝機容量發(fā)展趨勢如圖1所示。
表1給出了自2002年以來到2005期間主要地區(qū)的平均增長率（累計裝機總量）?？梢泽@奇地發(fā)現(xiàn)中國在最近的三年里，平均增長率最高，然后是印度；在歐洲，英國是增長最快的市場。在過去的三年里，前10個國家的平均增長率達到了20.8%。
我國的風(fēng)電發(fā)展政策和趨勢
2006 年1 月1 日《可再生能源法》正式實施，該法的頒布和實施為我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了良好的機遇，使風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展有了法律保證。為了貫徹落實這部法律，國家發(fā)展改革委正抓緊組織制訂有關(guān)的配套法規(guī)和實施細(xì)則，同時組織編制了《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃綱要（2004~2020）》，明確了未來風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的目標(biāo)和前景；其中并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電總裝機容量到2010年達到500萬千瓦，2020年達到3000萬千瓦。
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| 圖5 |
從1985 年在海南省東方縣安裝第一臺55千瓦并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機組開始到2004年底，20年來我國并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電總裝機容量只有76.4萬千瓦，未來15年我國風(fēng)力發(fā)電裝機如能達到3000萬千瓦，將是前20年的40倍，任務(wù)非常艱巨，目標(biāo)也非常宏偉，對投資者來說有很強的吸引力，也給風(fēng)電帶來了難得的機遇和發(fā)展空間。
2005年中國的風(fēng)電裝機容量增長了一倍多，達到498 MW，累計超過了1000 MW的大關(guān)，目前中國的裝機達到了1264 MW。國內(nèi)風(fēng)電設(shè)備制造廠商金風(fēng)集團穩(wěn)居第二，西班牙GAMESA Eolica公司位居第一。其它的主要國外供應(yīng)商有Vestas、Enercon和GE wind。
我國第四期風(fēng)電特許權(quán)項目招標(biāo)近日對外發(fā)標(biāo)。本期特許權(quán)招標(biāo)包括3個項目，分別為內(nèi)蒙古錫盟輝騰梁300 MW風(fēng)電場、內(nèi)蒙古包頭巴音200 MW風(fēng)電場和河北省張北單晶河200 MW風(fēng)電場，總裝機容量700 MW。這次風(fēng)電特許權(quán)招標(biāo)的最大特點是風(fēng)電設(shè)備制造商直接參與投標(biāo)，風(fēng)電設(shè)備制造商既可以作為投標(biāo)人單獨投標(biāo)，也可與一個投資人組成聯(lián)合體作為供貨商共同投標(biāo)，主要條件是設(shè)備制造企業(yè)必須提出完整的實現(xiàn)風(fēng)電設(shè)備制造國產(chǎn)化的方案和實現(xiàn)該方案的措施。
我國風(fēng)電發(fā)展始于20世紀(jì)80年代末，經(jīng)過近20年的發(fā)展，現(xiàn)已取得了較大成績，到2005年底，全國已建成風(fēng)電裝機容量126萬千瓦，但風(fēng)電設(shè)備主要從國外進口，風(fēng)電建設(shè)成本高，市場競爭力不強，嚴(yán)重影響了我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。為了有效降低風(fēng)電建設(shè)成本，實現(xiàn)風(fēng)電設(shè)備制造國產(chǎn)化，2003年推行了風(fēng)電項目特許權(quán)建設(shè)方式，通過公開招標(biāo)方式以上網(wǎng)電價最低為條件選擇投標(biāo)者，要求風(fēng)電設(shè)備國產(chǎn)化率不低于70%。通過風(fēng)電特許權(quán)項目招標(biāo)方式，風(fēng)電價格大幅降低，風(fēng)電建設(shè)規(guī)模迅速擴大，有力促進了我國風(fēng)電設(shè)備的國產(chǎn)化及風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
我國風(fēng)電資源豐富，具有發(fā)展風(fēng)電的良好條件，目前制約風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素是風(fēng)電技術(shù)研發(fā)和設(shè)備制造能力不強，還不能適應(yīng)大規(guī)模風(fēng)電建設(shè)的需要。因此盡快提高我國風(fēng)電設(shè)備技術(shù)的研發(fā)和制造能力，是現(xiàn)階段風(fēng)電建設(shè)的重要任務(wù)。
風(fēng)電的規(guī)?；ㄔO(shè)，為國內(nèi)風(fēng)電設(shè)備制造提供了穩(wěn)定的市場需求。這次特許權(quán)項目招標(biāo)，就是要為設(shè)備制造企業(yè)提供可靠的市場，同時也加大設(shè)備制造企業(yè)的責(zé)任，促進其高度重視設(shè)備的國產(chǎn)化工作，盡快掌握風(fēng)電設(shè)備的研究開發(fā)技術(shù)。通過提出明確的設(shè)備國產(chǎn)化要求，加快培育國內(nèi)風(fēng)電設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)，提高國內(nèi)零部件制造商的綜合實力，鼓勵國內(nèi)制造企業(yè)提高自主創(chuàng)新能力和引進技術(shù)的消化吸收能力，推進外商向國內(nèi)企業(yè)轉(zhuǎn)讓先進成熟的風(fēng)機設(shè)計和制造技術(shù)。這次招標(biāo)將把投標(biāo)者提出的實現(xiàn)風(fēng)電機組國產(chǎn)化方案作為重要的中標(biāo)條件。
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目前，為能進入我國風(fēng)電設(shè)備市場，很多國外優(yōu)勢企業(yè)來尋找國內(nèi)有潛力的合作伙伴。丹麥Vestas公司等紛紛在國內(nèi)設(shè)廠或與國內(nèi)企業(yè)合作。我國利用國外先進技術(shù)提高自身水平的努力也開始顯現(xiàn)成效。例如，落戶上海的GE全球研發(fā)中心目前正與國內(nèi)一些風(fēng)能廠商合作，其中中國北車集團永濟電機廠依托先進的GE電機制造技術(shù)，就相繼研制成功了一批風(fēng)力發(fā)電機。2005年春季Nordex公司與中航（保定）惠騰風(fēng)電設(shè)備有限公司合作生產(chǎn)兆瓦級風(fēng)輪葉片；12月，Nordex同中國的本土公司二度結(jié)盟建立了合資公司，擬生產(chǎn)兆瓦級的大規(guī)模風(fēng)力機組，并已有了200 MW的訂單，合作方為寧夏電力公司（持股40%）和寧夏天凈電能開發(fā)集團（持股10%）。
不難發(fā)現(xiàn)，在中國，風(fēng)電行業(yè)作為朝陽產(chǎn)業(yè)，正在迅速崛起。中國的風(fēng)力資源豐富，隨著近期政府各項相關(guān)扶植政策的逐步到位，中國風(fēng)電市場更將生機勃勃。風(fēng)電設(shè)備制造雖然剛剛起步，但是不少跨國企業(yè)已經(jīng)注意到了這塊誘人的蛋糕，相信不久的將來會有更多企業(yè)進駐。另一方面中國風(fēng)電設(shè)備國產(chǎn)化水平亦不斷提高，已對中國的風(fēng)電市場產(chǎn)生很大影響——風(fēng)機的價格從8000～10000元/千瓦降到了4500～5000元/千瓦，還培育出了幾十家零部件制造商，但兆瓦級的大型機組及其采用的高新技術(shù)的研發(fā)能力，仍然有待加強。同時應(yīng)加強專業(yè)人才的儲備和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前期準(zhǔn)備。
復(fù)合材料在風(fēng)電產(chǎn)業(yè)中的發(fā)展趨勢
風(fēng)力發(fā)電機的葉片和機艙罩都使用了復(fù)合材料，葉片重量的90%是復(fù)合材料。
從90年代初期到現(xiàn)在，風(fēng)力發(fā)電機的容量從150 kW到2 MW，增加了十幾倍。葉片的長度也隨之增加。風(fēng)力機葉片以玻璃纖維強化樹脂材質(zhì)為最多，主要是利用其質(zhì)輕、價廉、易成型及耐腐蝕、耐疲勞等特性。E.C.公司資助的研究計劃中說明，在直徑120 m葉片轉(zhuǎn)子中添加碳纖維能有效減少總體質(zhì)量達38%。另外，亦可使得玻璃纖維設(shè)計成本減少14 %。但是，因為目前碳纖維的供應(yīng)短缺一直困擾著其在葉片上的應(yīng)用推廣。多數(shù)葉片生產(chǎn)廠家采用了先進的玻璃纖維縫編材料，局部采用碳纖維，結(jié)合優(yōu)化的設(shè)計方法，滿足葉片長度增加以后對重量、強度和剛度的要求。圖4給出了風(fēng)機葉片直徑和重量的關(guān)系。
風(fēng)機葉片的結(jié)構(gòu)和材料
風(fēng)力發(fā)電機葉片是一個復(fù)合材料制成的薄殼結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)上分三個部分。
◆根部：材料一般為金屬結(jié)構(gòu)。
◆外殼：一般為玻璃鋼，通常為樹脂復(fù)合的雙/多軸織物?？椢锟梢跃哂胁煌慕Y(jié)構(gòu)，和不同的材料進行復(fù)合，再用樹脂進行連接，模塑成半個外殼。一對半外殼粘在一起形成一個承載外殼。圖5所示為風(fēng)機葉片的輪廓圖和葉片截面圖。
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◆龍骨（即加強筋或加強框）：一般為玻璃纖維或碳纖維增強復(fù)合材料。
目前風(fēng)力發(fā)電所產(chǎn)電能已可輸出介于1.5～3.0 MW之間的能量，生產(chǎn)的風(fēng)葉片直徑已可達到80 m，此外也有數(shù)個風(fēng)葉片開發(fā)公司具有生產(chǎn)直徑達到90～120 m葉片的能力。而隨著風(fēng)力機的大型化，勢必尋求葉片的大型化、輕量化及長壽化，而玻纖增強樹脂（GFRP）有其強度等物性上的限制，因此加入物性較強之碳纖維是必然趨勢，碳纖維主要被應(yīng)用于改善風(fēng)葉片的質(zhì)量和成本。 ■
德固賽（中國）投資有限公司上海分公司；
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圖片說明：圖1. 世界風(fēng)電裝機容量發(fā)展趨勢（數(shù)據(jù)來源：BTM Consult Aps，2006 年3月）
表1：前十個國家的增長率
圖2. 風(fēng)力發(fā)電機結(jié)構(gòu)示意圖
圖3. 風(fēng)機葉片的發(fā)展過程和廠家
圖5. 風(fēng)機葉片的輪廓圖和葉片截面圖
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