大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)復(fù)合材料葉片技術(shù)及進(jìn)展

    1　引　言
    目前風(fēng)能仍然是增長(zhǎng)最快的能源。在近5年中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量年平均增長(zhǎng)率大于35%。據(jù)世界風(fēng)能協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)資料，截至2003年底，世界風(fēng)力發(fā)電機(jī)組總裝機(jī)容量為39151.3MW，比上年增長(zhǎng)了22%，2003年度新增容量為7981MW。5個(gè)主要風(fēng)電市場(chǎng)裝機(jī)占全世界新增容量的80%。其中德國(guó)新增裝機(jī)2608MW，美國(guó)新增裝機(jī)1685MW，西班牙新增裝機(jī)1372MW，印度新增裝機(jī)408MW，后起之秀奧地利新增276MW(200%的增長(zhǎng)率)。預(yù)計(jì)到2008年，全世界風(fēng)電裝機(jī)總?cè)萘繉⑦_(dá)到100000MW。2020年風(fēng)力發(fā)電量將占世界總發(fā)電量的11.81%。
    隨著現(xiàn)代風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展與日趨成熟，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的技術(shù)沿著增大單機(jī)容量、減輕單位千瓦重量、提高轉(zhuǎn)換效率的方向發(fā)展。上世紀(jì)末，風(fēng)電機(jī)組主力機(jī)型是750kW。到2002年前后，主力機(jī)型已經(jīng)達(dá)到1.5MW以上。1997年兆瓦級(jí)機(jī)組占當(dāng)年世界新增風(fēng)電裝機(jī)容量的9.7%，而2001年和2003年分別占到52.3%和71.4%。海上風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)要求單機(jī)容量更大的機(jī)組，，歐洲已批量安裝3.6MW機(jī)組，5MW機(jī)組也已安裝運(yùn)行
     葉片是風(fēng)力機(jī)的關(guān)鍵部件之一，涉及氣動(dòng)、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)、工藝等領(lǐng)域。在兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組中，葉片更是技術(shù)關(guān)鍵。如1.5MW主力機(jī)型風(fēng)力機(jī)葉片長(zhǎng)34～37m，每片重6t，設(shè)計(jì)制造難度很高。在國(guó)外葉片集中在幾家專業(yè)公司生產(chǎn)。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(chǎn)商。目前在全世界正在運(yùn)行的風(fēng)機(jī)葉片中1/3以上都是LM的產(chǎn)品。至2000年LM已生產(chǎn)6萬(wàn)片葉片，當(dāng)年生產(chǎn)7200片葉片，占居世界市場(chǎng)的45%，近來(lái)一些著名的風(fēng)力機(jī)制造商也開始自己生產(chǎn)葉片。
    我國(guó)可開發(fā)利用的風(fēng)能資源有10億kW。其中陸地2.5億kW，現(xiàn)在僅開發(fā)了不到0.2%；近海地區(qū)有7.5億kW，風(fēng)能資源十分豐富。風(fēng)能資源豐富的地區(qū)主要分布在“三北”(東北、西北、華北)地區(qū)及東南沿海地區(qū)。三北地區(qū)可開發(fā)利用的風(fēng)力資源有2億kW，占全國(guó)陸地可開發(fā)利用風(fēng)能的79%。根據(jù)風(fēng)力發(fā)電中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃，到2005年全國(guó)風(fēng)電總裝機(jī)容量為100萬(wàn)kW，2010年400萬(wàn)kW，2015年1000萬(wàn)kW，2020年2000萬(wàn)kW。2020年以后石化燃料資源減少，火電成本增加，風(fēng)電具備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，發(fā)展更快。2030年后水能資源基本開發(fā)完畢，海上風(fēng)電將進(jìn)入大規(guī)模開發(fā)期。我國(guó)在風(fēng)力機(jī)復(fù)合材料葉片設(shè)計(jì)與制造技術(shù)方面與國(guó)外有一定的差距。為使復(fù)合材料葉片能國(guó)產(chǎn)化，政府有關(guān)部門很重視葉片的研發(fā)，把葉片列入攻關(guān)項(xiàng)目予以支持所研發(fā)的200～750kW系列風(fēng)力機(jī)復(fù)合材料葉片已形成批量生產(chǎn)，兆瓦級(jí)風(fēng)力機(jī)正在開發(fā)中，尚不具備規(guī)模化生產(chǎn)能力。
    2　大型風(fēng)力機(jī)的復(fù)合材料葉片技術(shù)