《可再生能源法》的正式实施为我国风电产业发展提供了良好的机遇，使风力发电的发展有了法律保证，中国风电市场更将生机勃勃。德固赛（中国）投资有限公司上海分公司的胡培先生在本文介绍了我国风电行业及复合材料风机叶片的发展情况。
能源是经济社会发展的重要物质基础，要实现2020年我国GDP翻两番的宏伟目标和国民经济的持续高速增长，仅靠常规能源难以解决能源和电力短缺。占电力供应70%的煤电燃料-煤炭，探明的剩余开采储量为1390亿吨，按2003年开采速度16. 67亿吨/年，仅能维持83年，并将带来严重的环境污染。我国的石油资源不足，天然气资源也不够丰富，天然铀资源短缺。水能资源经济可开发量为4.02亿千瓦，年发电量1.7万亿千瓦时，再经过20～30年的开发，70 %左右将被开发完，仅靠水能解决不我国的电力短缺。
图1 表1
我国的风能资源十分丰富，根据国家气象局估计，我国10米高度以内可开发利用的地表风电能源约为10亿千瓦，其中陆地为2.5亿kW，海上7.5亿千瓦，如果扩展到50～60米以上高度，风力资源将有望扩展到20～25亿千瓦。因此，风力发电是我国能源可持续发展的现实而重要的选择。风电机组(主要指并网风电机组) 是风力发电的核心设备，其投资约占总投资的60 %～80 %。风电机组的生产和制造水平也是反映一个国家风电发展水平的重要因素，由进口转化为国产，可大大降低风电厂的投资，从而有力地促进风电的快速发展。
图2
风电将是一种重要的替代能源
近几年来，世界风力发电的发展不断超越人们预期的发展速度。到2003年末全球风电累计装机容量已达40 GW，过去5年的年平均增长率一直保持在33%。欧州风能协会预计，仅欧州到2010年就可达60 GW，占欧州电力需求的10%；2020年将达150 GW。世界能源委员会预计，全世界到2020年可达180～470 GW。非政府组织预计2030年可达1.07～1.9 TW(T=1012) 。
根据《风力12%：关于2020年风电达到世界电力总量12%的蓝图》的报告，期望并预测2020 年全球的风力发电装机将达到1.231 TW，年装机容量达到150 GW，风力发电量将占全球发电总量的12%。“风力12 %”的蓝图展示出，风力发电已经成为解决世界能源不可缺的重要力量。风力发电不再是一种可有可无的补充能源，已经成为具有商业化发展前景的成熟技术和新兴的朝阳产业，有可能成为世界未来最重要的替代能源。
欧盟于1997年颁布了可再生能源发展白皮书，提出到2050年，可再生能源在整个欧盟国家的能源构成中达到50% ，成为重要的战略能源。德国和英国都承诺，2010年和2020年可再生能源发电量的比例，将分别达到10%和20%；西班牙表示，2010年其可再生能源发电的比例将达到29%以上。世界风电装机容量发展趋势如图1所示。
表1给出了自2002年以来到2005期间主要地区的平均增长率（累计装机总量）。可以惊奇地发现中国在三年里，平均增长率最高，然后是印度；在欧洲，英国是增长最快的市场。在过去的三年里，前10个国家的平均增长率达到了20.8%。
图3
我国的风电发展政策和趋势
2006 年1 月1 日《可再生能源法》正式实施，该法的颁布和实施为我国风电产业发展提供了良好的机遇，使风力发电的发展有了法律保证。为了贯彻落实这部法律，国家发展改革委正抓紧组织制订有关的配套法规和实施细则，同时组织编制了《可再生能源中长期发展规划纲要（2004~2020）》，明确了未来风力发电发展的目标和前景；其中并网风力发电总装机容量到2010年达到500万千瓦，2020年达到3000万千瓦。
从1985 年在海南省东方县安装第一台55千瓦并网风力发电机组开始到2004年底，20年来我国并网风力发电总装机容量只有76.4万千瓦，未来15年我国风力发电装机如能达到3000万千瓦，将是前20年的40倍，任务非常艰巨，目标也非常宏伟，对投资者来说有很强的吸引力，也给风电带来了难得的机遇和发展空间。
2005年中国的风电装机容量增长了一倍多，达到498 MW，累计超过了1000 MW的大关，目前中国的装机达到了1264 MW。国内风电设备制造厂商金风集团稳居第二，西班牙GAMESA Eolica公司位居第一。其它的主要国外供应商有Vestas、Enercon和GE wind。
我国第四期风电特许权项目招标近日对外发标。本期特许权招标包括3个项目，分别为内蒙古锡盟辉腾梁300 MW风电场、内蒙古包头巴音200 MW风电场和河北省张北单晶河200 MW风电场，总装机容量700 MW。这次风电特许权招标的最大特点是风电设备制造商直接参与投标，风电设备制造商既可以作为投标人单独投标，也可与一个投资人组成联合体作为供货商共同投标，主要条件是设备制造企业必须提出完整的实现风电设备制造国产化的方案和实现该方案的措施。
我国风电发展始于20世纪80年代末，经过近20年的发展，现已取得了较大成绩，到2005年底，全国已建成风电装机容量126万千瓦，但风电设备主要从国外进口，风电建设成本高，市场竞争力不强，严重影响了我国风电产业的持续健康发展。为了有效降低风电建设成本，实现风电设备制造国产化，2003年推行了风电项目特许权建设方式，通过公开招标方式以上网电价最低为条件选择投标者，要求风电设备国产化率不低于70%。通过风电特许权项目招标方式，风电价格大幅降低，风电建设规模迅速扩大，有力促进了我国风电设备的国产化及风电产业的快速发展。
我国风电资源丰富，具有发展风电的良好条件，目前制约风电产业发展的主要因素是风电技术研发和设备制造能力不强，还不能适应大规模风电建设的需要。因此尽快提高我国风电设备技术的研发和制造能力，是现阶段风电建设的重要任务。
风电的规模化建设，为国内风电设备制造提供了稳定的市场需求。这次特许权项目招标，就是要为设备制造企业提供可靠的市场，同时也加大设备制造企业的责任，促进其高度重视设备的国产化工作，尽快掌握风电设备的研究开发技术。通过提出明确的设备国产化要求，加快培育国内风电设备制造产业，提高国内零部件制造商的综合实力，鼓励国内制造企业提高自主创新能力和引进技术的消化吸收能力，推进外商向国内企业转让先进成熟的风机设计和制造技术。这次招标将把投标者提出的实现风电机组国产化方案作为重要的中标条件。
图5
目前，为能进入我国风电设备市场，很多国外优势企业来寻找国内有潜力的合作伙伴。丹麦Vestas公司等纷纷在国内设厂或与国内企业合作。我国利用国外先进技术提高自身水平的努力也开始显现成效。例如，落户上海的GE全球研发中心目前正与国内一些风能厂商合作，其中中国北车集团永济电机厂依托先进的GE电机制造技术，就相继研制成功了一批风力发电机。2005年春季Nordex公司与中航（保定）惠腾风电设备有限公司合作生产兆瓦级风轮叶片；12月，Nordex同中国的本土公司二度结盟建立了合资公司，拟生产兆瓦级的大规模风力机组，并已有了200 MW的订单，合作方为宁夏电力公司（持股40%）和宁夏天净电能开发集团（持股10%）。
不难发现，在中国，风电行业作为朝阳产业，正在迅速崛起。中国的风力资源丰富，随着近期政府各项相关扶植政策的逐步到位，中国风电市场更将生机勃勃。风电设备制造虽然刚刚起步，但是不少跨国企业已经注意到了这块诱人的蛋糕，相信不久的将来会有更多企业进驻。另一方面中国风电设备国产化水平亦不断提高，已对中国的风电市场产生很大影响——风机的价格从8000～10000元/千瓦降到了4500～5000元/千瓦，还培育出了几十家零部件制造商，但兆瓦级的大型机组及其采用的高新技术的研发能力，仍然有待加强。同时应加强专业人才的储备和产业发展的前期准备。
复合材料在风电产业中的发展趋势
风力发电机的叶片和机舱罩都使用了复合材料，叶片重量的90%是复合材料。
从90年代初期到现在，风力发电机的容量从150 kW到2 MW，增加了十几倍。叶片的长度也随之增加。风力机叶片以玻璃纤维强化树脂材质为最多，主要是利用其质轻、价廉、易成型及耐腐蚀、耐疲劳等特性。E.C.公司资助的研究计划中说明，在直径120 m叶片转子中添加碳纤维能有效减少总体质量达38%。另外，亦可使得玻璃纤维设计成本减少14 %。但是，因为目前碳纤维的供应短缺一直困扰着其在叶片上的应用推广。多数叶片生产厂家采用了先进的玻璃纤维缝编材料，局部采用碳纤维，结合优化的设计方法，满足叶片长度增加以后对重量、强度和刚度的要求。表2给出了风机叶片直径和重量的关系。
风机叶片的结构和材料
风力发电机叶片是一个复合材料制成的薄壳结构。结构上分三个部分。
◆根部：材料一般为金属结构。
◆外壳：一般为玻璃钢，通常为树脂复合的双/多轴织物。织物可以具有不同的结构，和不同的材料进行复合，再用树脂进行连接，模塑成半个外壳。一对半外壳粘在一起形成一个承载外壳。图5所示为风机叶片的轮廓图和叶片截面图。
◆龙骨（即加强筋或加强框）：一般为玻璃纤维或碳纤维增强复合材料。
目前风力发电所产电能已可输出介于1.5～3.0 MW之间的能量，生产的风叶片直径已可达到80 m，此外也有数个风叶片开发公司具有生产直径达到90～120 m叶片的能力。而随着风力机的大型化，势必寻求叶片的大型化、轻量化及长寿化，而玻纤增强树脂（GFRP）有其强度等物性上的限制，因此加入物性较强之碳纤维是必然趋势，碳纤维主要被应用于改善风叶片的质量和成本。
德固赛（中国）投资有限公司上海分公司；
pei.hu@degussa.com；
www.degussa.com
图片说明：图1. 世界风电装机容量发展趋势（数据来源：BTM Consult Aps，2006 年3月）
表1：前十个国家的增长率
图2. 风力发电机结构示意图
图3. 风机叶片的发展过程和厂家
图5. 风机叶片的轮廓图和叶片截面图风电材料设备
