近二十年来，世界能源格局发生了结构性的变化，可再生能源：水电、太阳能、风能、生物质发电、沼气等开发利用对于保障能源安全，保护生态环境，实现可持续发展具有重要意义。由于风力发电的技术成熟，2000年以后在全世界发展非常迅速。

　　这两年，我国颁布了《可再生能源法》，今年6月国务院审议并原则通过了《可再生能源中长期发展规划》，这对我国风电产业带来强劲东风。从2001年以来，我国风电企业借助欧洲的技术和经验，大力拓展风电场的建设，推进了我国风电设备和技术的提高，尤其05-06两年间，我国风电业和全球风电市场同步快速成长，年增长率达到了70%，装机容量到06年达到2600兆瓦，排名世界第六。风电业不仅带来巨大的清洁能源，并且也拉动了我国玻璃钢复合材料的发展。据初步了解，2006年我国风电配套的叶片、机仓罩、机头罩等一系列玻璃钢复合材料制品总量达到了四万多吨。其中合成树脂（环氧、环氧乙烯基酯树脂，不饱和聚脂树脂）和玻璃纤维及其玻纤技术织物分别达到二万多吨，国内叶片市场的年产值超过30亿。玻璃钢复合材料叶片是一个在不断更新、不断完善的受力结构产品，叶片的轻量化、功能化要求将推进我们材料不断向高性能和高技术方面发展。

　　一、风力发电—世界能源新格局

　　能源是经济社会发展的重要物质基础，常规能源煤、天然气、石油等燃料消耗量近年来的急剧增长，大量的二氧化碳排放到空气中，对大气带来严重的环境污染，涉及到能源安全和全球变暖及生态环境的破坏。众所周知，维持人居环境的平衡是由于绿色植物的光合作用消耗二氧化碳，使大气中二氧化碳的含量基本上保持不变，一般大约稳定在0.03%（体积分数）左右；又因为二氧化碳直接存在于人类、动物、植物生命活动过程中的摄入物和排入物之中，因此，通常不被人们认为是一种大气污染物。近二十年来，全球工业化国家的加速发展，温室气体的排放量有增无减。据有关资料报导，美国、新加坡、澳大利亚、加拿大、德国、俄罗斯、日本、欧盟等国已是全球人均温室气体排放量最大的国家和地区。（附表）

　　今年七月，BP公司发布的《BP世界能源统计2007》显示，2006年全球煤炭消费增长虽低于2005年，但仍然高于过去10年平均增长率。作为世界上煤炭消费国中国，2006年消费量有所减缓，但仍高于世界平均水平。据有关调查报告指出，种种原因，全球能够吸收二氧化碳的森林面积在不断减少，草场退化严重，土地荒漠化加剧，致使空气中的二氧化碳含量不断增大。当空气中二氧化碳的体积分数达到1%时，就会使人呼吸加快；达到2%时，就会使人感到轻度不适；达到3%时，有明显的不舒适感；达到4%时，会感到呼吸困难，意识迟钝；达到5%时，会感到难以忍受；达到10%时，可引起窒息，死亡。因此，大气中的二氧化碳污染已危及生命和环境。对此，世界各国如美国、欧盟、澳大利亚、加拿大等国已把二氧化碳作为大气污染物质对待，这些国家已相应颁布征收排放碳税和排放标准的指令。欧洲委员会日前提出，到2020年二氧化碳减排20%。

　　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。

　　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。

　　在叶片设计上，LM公司还在10年前推出了一种新型具有弹性挠度的叶片概念，简称为预弯型叶片。该叶片在叶尖部分向外弯曲，使叶片在转动状态下，甚至处于强风时还能与塔体保持一定距离，避免叶片撞击塔架。预弯型叶片因其许可弯曲量变大，刚度相当，从而材料用量减少，重量减轻，而获取更多的风能。据有关方面透露，这种预弯型叶片与标准型叶片相比，风场在2.6m/秒风速条件下即可起动。LM公司设计的这种预弯型叶片于2004年在中国申请了发明专利。另据了解，LM公司与GE公司合作的项目中对开发加长叶片增加电量进行案例分析测定。GE公司用40.3m长的叶片替换了原有1.5MW风机上的37.5m长的叶片，结果标明发电量增加7%，究其原因是其外圆扫风面积比内圆扫风面积增加了14.8%。

　　为降低发电成本，除叶片设计外，材料和工艺成型日新月异，通过材料和工艺的选择达到轻量化和功能化，从而提高风能的效能。叶片制造通常经过五个步骤完成：叶梁→叶片分瓣外壳→组装粘结→固化加热硬化→离模后装修磨光处理。从1992~1999年，欧洲风电单机平均功率为200~700kw，叶片长度从12m~22m。2000年开始，单机功率增至900kw，叶片长度达25m。这两年单机功率由1~2.0MW以上发展，叶片长度达到40m，当前研发正朝着3-5MW，叶片长度向50~60m迈进。

　　制造叶片的材料工艺对其成本具有决定性，因此，材料的选择，制作工艺的优化十分重要，通常材料根据叶片长度不同而选用不同的复合材料，目前最普通采用的是GF/UP、GF/VE、GF/EP。随着发电机功率的增大，叶片长度不断加长，因此必须使用先进的材料来减轻重量，以达到轻质高强和高刚性。

　　E玻璃纤维：E玻纤为目前叶片主流增强材料，与许多树脂、成型工艺匹配性较佳，目前开发的许多编织形式，如单轴向、双轴向、三轴向、四轴向甚至三维立体结构等，以满足不同的需要，使灵活的结构设计得到更好的体现。但是，E玻璃纤维的密度比较大，因此，超大型叶片上较难适合。

　　S玻璃纤维：S玻璃纤维模量能达到85.5Gpa，比E玻璃纤维高18%，且强度高出33%，从技术角度而言，人们对于应用高强度高断裂应变的S玻璃纤维在风力机叶片上比较感兴趣，但价格很高，因此未能成为叶片主导增强材料。一些生产商看到了S玻璃纤维在风能市场的潜力，美国AGY公司决定加强S-2玻纤的生产规划和投资。

　　PVC轻质夹芯和导流技术：PVC轻质夹芯概念应用于结构，据瑞典DIAB公司资料报导可用于60米长的风机叶片芯件。采用这种芯材及导流技术，可减少50%的周期时间，降低30%的劳动力成本。与敞开放型技术相比，夹芯导流技术减少90%的苯乙烯散发，并使整个叶片达到轻质高强。DIAB公司在中国昆山厂推出的PVC轮廓板根据产品“量体裁衣”直接用到了叶片制作上，省时省料，降低成本。

　　碳纤维或碳/玻Hybrid纤维（3D织物）：叶片长度的不断增加使得轻质、高强的碳纤维在风力发电上应用不断扩大，大丝束碳纤维价格的下降成为风力机的首选结构材料，同样是34米长的叶片，采用GF/UP质量为5800公斤，采用GF/EP质量为5200公斤，采用CF/EP质量为3800公斤。因此，叶片材料开发的趋势是采用CF/EP，但同时也面临价格的压力。国外正在从原材料、工艺技术、质量控制等各方面深入研究降低成本。

　　可回收利用的热塑性叶片的开发：GaothTecTeo与三菱重工以及Cyclics公司签署了一份合作协议，共同为全球大规模风场开发热塑性复合材料风机叶片，制作了全球首个12.6米可循环风力机叶片，此叶片退役后，平均每套风力机可回收19吨叶片塑料材料，此在风电工业上堪称史无前列。虽然热塑性树脂较热固性树脂轻，它易于发生蠕变，且用胶粘剂胶接热塑性树脂基复合材料壳体较困难，因此，不适用于大型风力机叶片的开发。

　　三、国内兆瓦级风机叶片的市场分析

　　我国风能叶片发展起步早，过程长，后劲大。从六十年代初，由当时的上海FRP结构研究所一批科技人员在著名专家朱颐龄教授带领下，研制飞机螺旋桨及风电玻璃钢叶片，叶片长度达到了19m。这个过程走了许多年，到2005年，上海FRP研究院引自德国Aerodyn的技术，再结合自己积累的叶片制造技术，试制完成了1.5MW、37.5M的国内第一片环氧基FRP叶片。这个叶片在依据Aerodyn提供的设计铺层图后，自己制造模具和采用真空灌注工艺完成的。国内另一大叶片制造厂为中复连众复材集团公司。2005年该公司引进德国No1公司技术，研制1.5MW、37.5M的环氧基FRP叶片，到目前为止，中复连众已完成七套模具制作任务，达到700套叶片制造能力。今年连众公司又收购了德国No1公司，从而为连众公司开发5MW级55M长的叶片提供了技术保障。中航（保定）惠腾风电设备有限公司为国内叶片制造的最大企业。该公司由保定惠阳航空螺旋浆厂、中航工业燃机动力集团、中航第二集团和美国美腾风能公司共同投资的企业，是国内唯一的自主技术、自行研发聚脂基FRP叶片的企业。其600kw-750kw叶片占国内的90%以上，2006年叶片装机容量达504MW，占全国的48%比重。该公司在寻求技术合作过程中，先后参与荷兰、德国、英国等九家风叶企业的技术交流与合作，专案确立了中国MW级叶片在国内技术的自主化能力，此外，还与国内主机公司接洽，以性价比为导向进行配套。惠腾叶片技术主要特点包括结构阻尼专利（降低振动）、叶尖专有技术（提供气动性能降低噪音）、镜面模具技术、快速常温固化技术、高精度平衡技术、高精度叶根定位技术等，以1.5MW、6吨重的叶片为例，每支重量误差在1kg以下，重心偏差不超过10mm,因此，其启动风速只需2.6m/秒，发电风速为3m/秒。该公司目前进行二、三期扩建工程，三期达到1.5MW叶片1000套的产能。2007年3月，保定惠德风电公司获得向美国德州出口十台兆瓦级风机供货合同，保定惠腾正在研发2MW环氧基风机叶片。以上三家公司获准了“十一五”国家科技支撑计划“大功率风电机组研究与示范”自发布课题申报核准项目；获得这个核准项目的还有北京玻璃钢研究院。在机仓罩出口方面，山东德州株丕特公司和德州双一集团公司频频接单，受到外商好评。2008年双一公司机仓罩任务已达饱满。到目前为止，全国现有风电主机企业30多家，风叶和机仓罩等制造企业等接近40家，形成了一个蓬勃发展的行业群体。

　　2004年以来，我国风电业的繁荣景象引发了国外、海外等著名的风电公司、叶片制造公司、风电场论证机构、培训机构、测试机构、设计机构以及模具制造、机电配套企业等也纷纷登陆。进入天津地区的有全球著名叶片制造企业Vestas、Lm、Suzlon、Eulking、Nordex等及生产丙烯腈泡沫板的瑞士格瑞特公司。进入江苏太仓的有加拿大红枫模具公司、以生产风机叶片著称的美国TPI公司在太仓的泰鹏公司。早几年进入江苏昆山，以生产PVC泡沫结构板在全球风电行业著称的瑞典DIAB公司，及时赶上了中国风电市场的大好机遇。他们在推进风叶用PVC结构泡沫板同时，积极帮助风叶制造企业掌握兆瓦级叶片抽真空灌注新工艺，使企业在获得新技术和降低生产成本方面得到了实惠。目前，DIAB公司的PVC泡沫结构板在国内市场占有半壁江山。此外，频繁接触我国风电公司的国外设计公司有荷兰CTC和德国Aerodyn公司。

　　围绕着国内兆瓦级风机叶片的开发，国内的相关企业也大胆探索，积极参于，在叶片设计方面有沈阳大学风机研究所、保定华翼风电叶片研发公司等；在模具制造上，北京恒吉星复合材料开发中心率先在国内第一个接受兆瓦级模具制作任务，至今已为国内行业完成了七套环氧模具。这两年，兆瓦级叶片纷纷上马，对抽真空辅助用材料的需求量加大。过去，这些材料主要靠进口。浙江瑞洋高科复合材料公司早在数年前积极组织研发抽真空材料，并出口国外，在取到大量经验后，瑞洋公司大力投放国内市场，为企业解决急需，降低生产成本作出了努力。

　　四、抓住机遇，集成创新，迎接我国风电大规模开发时期

　　根据全国900多个气象站场地10m高度资料进行估算，国内可开发利用的陆上风能储量有2.53亿KW，另外，近海可开发和利用的风能储量有7.5亿KW，共计约10亿KW。国内风能资源主要是三北地区和东南沿海，这是我国具备大规格发展风电的前提条件；据有关研究预测，我国风能仅次于俄罗斯和美国，居世界和第三位。对这一个风电业的“大蛋糕”，国内风电业必须走一条相互合作、集成创新之路。

　　从我们调查情况看，为适应即将到来的全球和全国风电形势，我们必须认识到也是一个知识经济的机遇到来。当前叶片厂与主机厂“一窝峰”的暴增将是一大隐患，有些企业根本不具备生产叶片的能力和条件，特别反映在一些暴发的从农村乡镇转制出来的私营企业，对上风电存在着很大的盲目性。这些财主认为，他们有钱，没有办不到的事情。听说一支叶片能赚大钱的“神话”，凭着“英雄气概”把风电热当炒股来盘算。这种公司不要说技术平台，技术人员也是风毛麟角。一些国外公司与这些企业接触后，竟想不到中国的民营企业心中无数，却有如此大的胆气。有资料报告，80年代以来，全球因经营不善甚至“阵亡”的叶片厂近30家。我们应该想到，风电技术涵盖了多学科专业领域。在此以前，上海、江苏一些民营企业在经过深入的调查后，感到这种技术领域和其企业本身的现有技术状况严重不对称后而自动退出。

　　第二个问题是叶片的设计，我国目前一些企业的制造技术主要靠购买国外的技术及生产许可证，但国外的技术是依据他们那里风场的工况来进行设计的。我国东南沿海风场区所面临的工况是多台风地区，所以照搬国外的设计，这些风电站要维持20年的运转期寿命就非常不容易。其次是叶片的成本及材料选择，国外的经验对1兆瓦以下的叶片其基体材料选用不饱和树脂，1兆瓦以上的国外大都采用环氧树脂。从目前国内兆瓦级叶片制造企业的情况看，环氧树脂全来自进口，且“奇货可居”，严重影响生产进程，但国内一些环氧树脂企业又缺少经验和应用数据。因此，一些风叶厂只得依赖进口树脂，采用环氧基的企业已面临成本居高不下的困境。据国外资料报导，1.5兆瓦采用环氧基玻纤材料的单支叶片为5200kg，采用环氧乙烯基脂和不饱和树脂基为5800kg，两种材质相差600kg。国外兆瓦级叶片已开发20年，其增强材料仍然以玻璃纤维为主，而未采用碳纤维，考虑的是成本和市场。好的东西，市场不接受等于没用。

　　第三个问题是建立全国性或区域性的风机和叶片制造技术联盟的迫切性和重要性。国内风机叶片及机仓罩制造单位近四十家，而且每年以30%的量在增长，围绕着叶片等FRP复合材料制品的原材料企业有上百家。因此建立从叶片企业到原材料企业的合作联盟十分必要。我国台湾在兆瓦级风机叶片的设计制造上落后于大陆企业，为了推进台湾兆瓦级风电业发展，由台湾强化塑胶协进会牵头，筹建台湾地区叶片制造技术策略联盟。这个联盟组合了台湾工业研究院、台玻、中益复材、台湾上纬等企业，进行一体化的兆瓦级叶片市场跟踪和技术攻关。该联盟一方面在台湾选择典型风电场引入德国技术；另一方面以大陆漳州为起点，联合湘电风能公司共同开发叶片，从而推进整个台湾地区的风电场开发。台湾协进会的做法获得设计、制造企业的欢迎和赞同，这对加快台湾地区兆瓦级叶片开发，抓住机遇，及时切入两岸风电市场有深远意义。借鉴台湾的做法，我们建议由中国资源综合利用协会可再生能源专业委员会和中国农机工业协会风力机械分会牵头，联合中国玻纤工业协会、中国石化工业协会不饱和聚脂树脂行业协会和环氧树脂行业协会及设计制造企业一起交流情报信息和技术，加强与国际间的合作，促进风电行业的整体水平的提高。

　　进入21世纪以来，我国的工业化、城镇化进程加快，经济持续较快增长，能源需求不断增加。2006年，能源消费总量为24.6亿吨标准煤，其中煤炭消费量占69%，能源消耗和环境污染成为制约中国发展的重要因素。因此，我国政府将采取强制性市场份额、优惠电价和费用分摊、资金支持和税收优惠、建立产业服务体等政策和措施，积极支持可再生能源的技术进步，努力实现到2020年可再生能源消费量达到总能源消费量15%的目标，其中到2020年风电装机容量达到3000万千瓦，这将极大地促进新能源产业的大力发展。2020年以后随着传统燃料资源减少，成本增加，风电将有更强的市场竞争能力，发展更快；2030年以后水能资源大部分也将开发完，近海风电开发又将迎来大规模发展时期，基于风能行业具备稳定且长期的市场前景，我国的风电市场将层出不穷，欣欣向荣，也将大幅度的启动玻璃钢复合材料产业的经济繁荣。