风,作为可再生能源,取之不尽,用之不竭,与天然气发电相比,风能不受价格的影响,石油天然气最终会枯竭,而风不会。与煤相比,风能没有污染,不仅如此,风能发电可以减排二氧化碳等有害物。据资料报导,平均每装一台单机容量为1兆瓦的风能发电机,每年可以减排2000吨二氧化碳,10吨二氧化硫,6吨二氧化氮。因此,世界各国十分关注未来是否能有足够的能源?如何使用能源而又不影响气候。由于风电能源具有建设时间很短,并可提供安全、清洁和经济的电力,因此风力发电在全世界发展很快。2000年4月德国《可再生能源法》生效,其中重要的内容就是对生产可再生能源实行补贴。这项法律,推动了德国可再生能源的发展。德国已成为全球风力发电装机容量最大的国家,达到1.84万兆瓦。其后依次是西班牙、美国、印度、丹麦和中国。迄今为止,欧洲在风力发电领域中占主导地位。据欧洲风能协会提供统计数据,全球风力发电装机容量已达7.42万兆瓦,其中欧洲为3.4万兆瓦。近几年,世界风能发电平均以30%以上的速度增长。由于风能技术和设备的不断更新,成本会越来越低。据美国有关风能资料报导,风能发电平均每千瓦时的成本费用在强风区是4美分,弱风区为6美分,但在20世纪80年代每千瓦时的成本为80美分。美国研究人员透露,随着技术设备的改善和来自航天工业的新发电技术支撑,风力发电的成本会大幅降低。国际原油价格上涨,全世界利用风力发电的国家越来越多,达到70多个,同时也给风电设备公司带来巨大商机。这个行业正处于重大转变时刻。随着市场的扩大,世界上著名的传统发电设备厂商日本三菱重工,德国西门子和美国通用电气公司开始生产大型风力发电涡轮机。全球前10大风电设备公司所产设备占了93.2%。从新装机容量来看,Vestas、Camesa、Enercon、通用,西门子等公司位列前5名,占全球市场81.5%。全世界涌现了排名前十位的风电主机公司和叶片制造公司。(附表)
2000年后,世界风电产业从欧洲吹向中国、印度、中东地区,这些公司优秀的风电设备和叶片制造技术开始转移到中国。据有关资料显示,2004年中国风电设备新增市场份额中,国产设备只占25%,进口占75%; 2005年新增市场份额中进口设备占70%以上;2006年国内风电设备市场60%的需求仍由进口设备满足。这些数据告诉我们,引进国际先进风电技术,促进我国风电产业的集成创新,加快风电设备国产化进程十分紧迫和重要。
二、国外兆瓦级风机叶片制造技术动向
风力发电依靠涡轮机完成,其中配套涡轮机的FRP复合材料叶片是重要的零部件,其占整个风电设备成本的20%左右。叶片的设计、选材和工艺又是决定风电装置性能与功率的主要因素,以及风力发电的单位成本。纵观全球叶片技术的发展趋势,并兼顾风机效能和降低成本两因素,叶片的制作正向大型化发展。单机功率愈大,每KW的发电成本就愈低。因此全球风电设备都在向兆瓦级大功率和长叶片方向开发。典型的丹麦LM公司是全球风力发电最大的集团,具有25年的生产实践经验。其叶片月产达7000片以上,已在中国天津设厂。LM公司也是全球唯一有In-House测试能力的公司,可针对其叶片进行Full-Scale的测试,所有的新设计叶片均可通过20年运转状况的测试才能获准投产。这些测试项目包括静态、动态、雷击测试等,其测试设备中的激光扫描仪,更为叶片提供精确的几何数据。LM公司目前生产最长的叶片为61.5m,是全球最长的叶片,重量为17.7吨,材质为环氧基玻纤增强复合材料,叶端等处采用碳纤,已按装在芬兰REpower公司的5MW海上风机上。LM公司叶片制造技术包括多功能机械手铺设玻纤,以提高铺设进度25%;在螺栓的支撑力上进行创新,可增加叶片20%的长度;采用RIM法缩短树脂渗透时间15-20%;以FRP模具取代钢模,实现低成本。可以认为,LM的兆瓦级叶片的设计,制造技术是全球最先进,最富竞争力的。