大型風力發電機復合材料葉片技術及進展

    1　引　言
    目前風能仍然是增長最快的能源。在近5年中，風力發電機組裝機容量年平均增長率大于35%。據世界風能協會的統計資料，截至2003年底，世界風力發電機組總裝機容量為39151.3MW，比上年增長了22%，2003年度新增容量為7981MW。5個主要風電市場裝機占全世界新增容量的80%。其中德國新增裝機2608MW，美國新增裝機1685MW，西班牙新增裝機1372MW，印度新增裝機408MW，后起之秀奧地利新增276MW(200%的增長率)。預計到2008年，全世界風電裝機總容量將達到100000MW。2020年風力發電量將占世界總發電量的11.81%。
    隨著現代風電技術的發展與日趨成熟，風力發電機組的技術沿著增大單機容量、減輕單位千瓦重量、提高轉換效率的方向發展。上世紀末，風電機組主力機型是750kW。到2002年前后，主力機型已經達到1.5MW以上。1997年兆瓦級機組占當年世界新增風電裝機容量的9.7%，而2001年和2003年分別占到52.3%和71.4%。海上風電場的建設要求單機容量更大的機組，，歐洲已批量安裝3.6MW機組，5MW機組也已安裝運行
     葉片是風力機的關鍵部件之一，涉及氣動、復合材料結構、工藝等領域。在兆瓦級風電機組中，葉片更是技術關鍵。如1.5MW主力機型風力機葉片長34～37m，每片重6t，設計制造難度很高。在國外葉片集中在幾家專業公司生產。最著名的葉片公司是丹麥的LM公司，是世界上唯一一家全球葉片生產商。目前在全世界正在運行的風機葉片中1/3以上都是LM的產品。至2000年LM已生產6萬片葉片，當年生產7200片葉片，占居世界市場的45%，近來一些著名的風力機制造商也開始自己生產葉片。
    我國可開發利用的風能資源有10億kW。其中陸地2.5億kW，現在僅開發了不到0.2%；近海地區有7.5億kW，風能資源十分豐富。風能資源豐富的地區主要分布在“三北”(東北、西北、華北)地區及東南沿海地區。三北地區可開發利用的風力資源有2億kW，占全國陸地可開發利用風能的79%。根據風力發電中長期發展規劃，到2005年全國風電總裝機容量為100萬kW，2010年400萬kW，2015年1000萬kW，2020年2000萬kW。2020年以后石化燃料資源減少，火電成本增加，風電具備市場競爭能力，發展更快。2030年后水能資源基本開發完畢，海上風電將進入大規模開發期。我國在風力機復合材料葉片設計與制造技術方面與國外有一定的差距。為使復合材料葉片能國產化，政府有關部門很重視葉片的研發，把葉片列入攻關項目予以支持所研發的200～750kW系列風力機復合材料葉片已形成批量生產，兆瓦級風力機正在開發中，尚不具備規模化生產能力。
    2　大型風力機的復合材料葉片技術