引 言
社会的发展，经济的持续增长，能源消耗的持续增加……
面对日益严峻的能源形势：化石燃料日益枯竭，全球范围的能源困局。迫使世界各国不得不讨论后续能源的接续问题。
在各种各样的选择中，风力发电已逐渐成为最值得考虑的选择。风能资源是清洁的可再生能源，风力发电是新能源中技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的可再生能源技术，在远期有可能成为世界重要的替代能源。
世界上很多国家对风电的开发给予了高度重视及政策激励。风电装机规模不断增大，机组单机容量也不断扩大，海上风电已经起步并逐步商业化。
欧洲风能协会和绿色和平组织的《风力12：关于2020年风电达到世界电力总量12%的蓝图》正是基于此而出台的。
中国风能资源丰富，主要集中在三北地区及东部沿海风能丰富带。设计、制造、建设及管理能力的逐步提高，使我国已经具备大规模发展风电的前提条件。
1. 世界风电发展现状
1.1 世界风电发展现状简况
国际原油价格持续高涨及京都议定书的实施，产业化条件最为成熟的风力发电成为欧美发达国家推动可再生能源发展的首选项目。
2005年世界风电市场，仍以欧美发达国家为主，亚洲地区目前尚处于开发状态，潜力不容小觑。亚洲的风电市场领头羊印度，2005年的累计容量容量为4430MW，超越丹麦成为全世界第四大风力发电国家。中国（不包括台湾省装机）及日本所安装的风机容量皆突破1000MW大关。
1.2 装机规模持续高速增长
世界上很多国家，尤其是发达国家，已充分认识到风电在调整能源结构、缓解环境污染等方面的重要性，对风电的开发给予了高度重视及政策激励。
2004年全球新增风电装机约760万kW，风电装机累积4791万kW。2005年全球新增风电装机约1141万kW，风电装机累积5932万kW。
2001~2005年全球风力发电装机容量年均增长率超过25%。
图1 2001~2005全球累计装机容量（略）
从图2可以看出风电的发展主要仍集中在欧美发达国家，而亚洲的印度及中国则是未来十年最被看好的潜力市场。
2005年新增装机容量以美国为最多，达到2431MW，而2004年仅有389MW。美国主要受惠于2005年风力发电PTC(Production Tax Credit)法案延长至2007年所致。
欧洲的发展现状 以法国成长最快，为达到2010年4000MW的风力发电发展目标，2005年法国新增367MW风力发电装机容量，较2004年成长1.6倍，预计2007年初将完成7个项目，风力发电容量将新增278.3MW。而全球第一及第二大风力发电国家，德国和西班牙在2005年新增风力发电装机容量的表现却令人大失所望，皆呈现负成长，合计较去年减少超过500MW的新增装机量。德国因新财政措施、管理限制及可再生能源法案(Erneuerbare-Energien-Gesetz, EEG)宣布降低风力发电购买价格等因素，不利于风力发电项目的开发；加上陆地市场早已饱和，海上风场设置尚待观察的影响，2005年的新增容量更较2004年减少12%。虽然西班牙在2005年较2004年短减14.5%，但累计风力发电装置容量首次突破10GW。且为达到该国政府2010年20,000MW的风力发电目标，预估西班牙风力发电市场未来仍会持续成长。
亚洲风能三小龙：印度、中国及日本
亚洲地区在2005年累计风机装置容量达7,135MW，年成长率超过49%；新增容量则为2,352ＭＷ。其中，印度新增风力发电装机容量达1,430ＭＷ居冠，其次为中国（不包含台湾省装机）为498MW，日本则新增295MW屈居第三。印度在2005年累计装机容量方面达4,430MW，成为全球第四大风力发电国家。而中国因预期2006年1月实施的《可再生能源法》将带来庞大商机，2005年风力发电市场较2004年成长超过1.5倍，累计装置容量达1,266MW。预计在2006年底止，中国将安装2,000MW的风机容量，以达到国家发展与改革委员会制定的风机装机容量目标：2010年达到5,000MW。日本风机装置容量大都集中在北海道及本州岛北部地区，约占6成之多，2005年11月更在北海道北端的宗谷岬风场建成全日本最大的风力发电站－57MW装机容量，全数采用国产三菱重工MWT-1000A机型。相较于印度及中国风力发电市场的急剧增长，日本则有停滞现象，故若要达2010年前装置3,000MW的风电目标，日本政府关于风电推进政策成为关键。
图2 2005年全球前十大新增装机容量国家（略）
图3 全球前十一位累计装机容量国家（略）
1.3 单机容量不断扩大
风电机组的技术沿着增大单机容量、减轻单位kW重量、提高转换效率的方向发展。
全球MW级机组的市场份额明显增大，1997年及以前还不到10%，2001年则超过一半，2002年达到62.1%，2003年达到71.4%。2003年安装的风电机组平均单机容量达到1.2MW。我国风电机组单机容量也从600kW逐步走向MW级。
更大型、性能更好的机组也已经开发出来，并投入生产试运行。如丹麦新建的几个风电场，单机容量都在2兆瓦以上；摩洛哥在北方托莱斯建造的风电场，采用的风电机组功率达到2.1兆瓦。
据报道，德国REpower公司5MW的机组是目前世界上单机容量最大的风力发电机，其叶轮直径为126米，面积相当于2个足球场。发电机塔身和发电机总重量为1100吨，发电机由3片叶片推动，每片长61.5米，叶片最高点离地面183米。该风电场生产出来的电量之大，相当于常规电厂，而且可以在几个月的时间内建成。
随着海上风电场的建设，需要单机容量更大的机组。预计2010年将开发出单机容量10MW的风电机组。
1.4 主要风电设备供应商
根据有关公司年销售额的业绩，风电机组主要制造商依然集中在欧美国家。亚洲的代表为印度SUZLON能量公司及日本三菱重工（MHI）。
表1和表2分别列出了2003年及2004年世界前10位风电设备供应商及其所占市场份额。
从表1和表2可知，全球当之无愧的风电领头羊丹麦Vestas风能系统公司在2004年成功并购NEG Micon后仍保持了较高的增长率，其市场份额扩大为34.1%；市场份额增长最快的是西班牙Gamesa公司，从2003年的第4位跃升至2004年的第2位，市场份额达到17%（另一说为18.1%）；GE风能则因美国国内市场的疲软而退居第4；SIEMENS在收购丹麦Bonus公司后一直未有大的动作。在2004年前10位中最值得一提的是印度SUZLON公司，跃居第6位，向世界充分显示了它的强劲发展势头。
表1 2003年全球前10位风电机组供应商及其所占市场份额统计（略）
表2 2004年全球前10位风电机组供应商及其所占市场份额统计（略）
1.5 海上风电场
2002年丹麦在Horns Rev海域建成了世界上最大的海上风电场，拥有80台2MW机组，装机容量16万kW，标志着大规模的商业化海上风电场“起飞”。2003年又建成更大的近海风电场，拥有72台2.3MW机组，装机容量16.56万kW。目前，世界近海风电总装机容量为53万kW。
德国正在北海建设近海风电场，总功率在100万千瓦，单机功率为5MW，可为6000户家庭提供用电，计划2004年投产。
我国风电发展策略是先陆上，后海上。随着风电技术成熟，成本下降后，我国也将大规模开发海上风电。
1.6 展望及预测
国际能源署(IEA)在《世界能源展望2002》(World Energy Outlook 2002)中的预测，按照“参考情景(reference scenario)”预计，全世界风电装机远景展望如下：2010年：5500万kW；2020年：1.12亿kW；2030年：1.95亿kW。2020年时风力发电量将占世界总发电量的10%。
欧洲风能协会和绿色和平组织签署了《风力12——关于2020年风电达到世界电力总量的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12.31亿KW（是2002年世界风电装机容量的38.4倍），年安装量达到1.5亿KW，风力发电量将占全球发电总量的12％”。
中国的风电装机容量预计到2020年达到2000万kW，按发电量计，届时风电将占中国总发电量的1%。
2. 中国风能资源及其分布
2.1 风能资源
据有关研究成果估计，我国风能仅次于俄罗斯和美国，居世界第三位，理论储量32260GW，陆地上离地10m高可开发和利用的风能储量约为2.53亿kW(依据陆地上离地10m高度资料计算)，近海（水深不超过10米）区域，离海面10米高度层可开发和利用的风能储量约为7.5亿kW，共计10亿kW，风能资源非常丰富。
2.2 风能资源分布
我国幅员辽阔，地形条件复杂，风能资源状况及分布特点随地形、地理位置不同而有所不同。风能资源丰富的地区主要分布在东南沿海及附近岛屿以及“三北”(东北、华北、西北)地区。另外，内陆也有个别风能丰富点，海上风能资源也非常丰富。
2.2.1“三北”(东北、华北、西北)地区
“三北”地区包括东北3省、河北、内蒙古、甘肃、青海、西藏和新疆等省／自治区近200km宽的地带，风功率密度在200~300W／m2以上，有的可达500W／m2以上，可开发利用的风能储量约2亿kW，约占全国陆地可利用储量的79%。
该地区风电场地形平坦，交通方便，没有破坏性风速，是我国连成一片的最大风能资源区，有利于大规模的开发风电场。
2.2.2 东南沿海及岛屿地区
包括山东，广西和海南等省／市沿海近10km宽的地带，年有效风功率密度在200W／m2以上，沿海岛屿风功率密度在500W／m2以上，风功率密度线平行于海岸线，可开发利用储量为0.11亿kW，约占全国陆地可利用储量的4%。东南沿海及其岛屿是我国风能最佳丰富区。我国有海岸线约1800km，岛屿6000多个，大有风能开发利用的前景。
该地区经济发达，风能资源丰富，风电场接入系统方便，与水电具有较好的季节互补性。
2.2.3 内陆局部风能丰富区
在陆上除两个风能丰富带之外，风功率密度一般在100W／m2以下，可以利用小时数在3000h以下。但是在一些地区由于湖泊和特殊地形的影响，形成一些风能丰富点，如鄱阳湖附近地区、湖北的九宫山和利川以及湖南八面山等地区，适合建设零星的中小型风电场。
2.2.4 海上风能丰富区
海上风速高，而且很少有静风期，可以有效利用风电机组发电容量。海水表面粗糙度低，风速随高度的变化小，可以降低塔架高度。海上风的湍流强度低，没有复杂地形对气流的影响，减少风电机组的疲劳载荷，延长使用寿命。一般估计风速比平原沿岸高20%，发电量增加70%，在陆上设计寿命20年的风电机组在海上可达25年到30年。
我国海上风能资源丰富，10m高度可利用的风能资源超过7亿kW，而且距离电力负荷中心很近。随着海上风电场技术的发展成熟，经济上可行，将来必然会成为重要的可持续能源。
3. 中国风电产业状况
3.1 中国风电现状
在国家科技部等有关部门的主持下，通过“六五”、“七五”、“八五”、“九五”的科技攻关，在原国家计委“乘风计划”和原国家经贸委“国债风电”项目的带动下，我国大型风力发电机组及其部件的设计制造方面取得很大的进展。形成了以风力发电机组总装企业为龙头、风力发电机组零部件制造厂相配套的格局；完成了以600kW风力发电机组为主导机型的国产化进程。自主研发的750kW机组已批量投放市场。“十五”期间，为了赶超国际风力发电机组设计、制造先进水平，国家科技部又投入资金支持研制开发MW级风力发电机组。具有自主知识产权的1.2MW直驱型已于2005年研制成功并投入试运行。
我国风电产业开始步入稳步发展阶段。
2005年内退役的机组21台，1720kW，减少1个风电场。
2005年中国除台湾省外新增风电机组592台，装机容量50.3万kW（此数据选自<2005年中国风电场装机容量统计/施鹏飞>，另一普遍采用数据49.8万kW）。与2004年当年新增装机19.8万kW相比，2005年当年新增装机增长率为254%。
2005年中国（除台湾省）外累计风电机组1864台，装机容量126.6万kW，风电场62个。分布在15个省（市、区、特别行政区）。与2004年累计装机76.4万kW相比，2005年累计装机增长率为65.6%。2005年风电上网电量约15.3亿千瓦时。
随着风电技术水平不断提高，一个明显的趋向是朝着单机容量大型化发展。我国迄今为止单机容量最大的机组为1500kW风力发电机组，2005年共计装机69台（不包括台湾省装机，其中GE风能装机62台，东方汽轮机厂4台，NORDEX 3台）。
2005年，新疆自治区累计装机296台，累计装机容量达181410kW，重新回到全国第一位。其次是内蒙古自治区，累计装机260台，累计装机容量达165740kW；第三是广东省，累计装机271台，累计装机容量达140540kW。
国外风力发电机组仍然占据着国内风电市场的主要地位。
2005年累计市场份额：国内产品占22.7%，进口产品占77.3%（2004年为18% ：82%）。2005年，国内风电市场仍以国外产品为主，占当年新增容量的70.6%（2004年为75%）。
3.2 国内风力发电机组整机开发单位
（1）、新疆金凤科技股份有限公司
1997年引进德国Jacobs公司600kW风力发电机技术，现已产100余台（2005年数据未统计入内）。2003年开发成功750kW风电机组，于2004年投放市场。600kW机组已完全国产化，750kW机组已60%国产化。
（2）、浙江运达风力发电设备有限公司
与丹麦BONUS公司合作生产120kW风力发电机，独立开发200kW、250kW机组，国产化率达90%以上，拥有完全自主知识产权。2003年开发成功750kW机组并投入运行。
（3）、西安维德风电设备有限公司
1999年与德国NORDEX公司组建合资公司，组装600kW机组。但国产化率不高。
（4）、沈阳工业大学
2005年开发成功1MW机组，与7月投入试运行。据称与特变电工组成风电合资公司，共同开发风力发电机。
（5）、东方汽轮机厂
2004年11月与德国REpower公司签定1.5MW机组生产许可证合同。正在开发、生产，预计2006年3月出第一批整机。
（6）、大连重工
2004年底与德国Fuhrlander公司签定1.5MW机组生产许可证合同。正在开发、生产。
（7）、保定惠阳航空螺旋桨制造厂惠德风电工程公司
2004年底与德国Fuhrlander公司签定1.0MW机组生产许可证合同组建合资公司。1MW机组已于日前投入试运行。
（8）、中国运载火箭研究院万源工业公司
北京航天万源安迅能新能源有限公司
南通航天万源安迅能风电设备制造公司
2005年6月与西班牙EHN签定合资合同。
（9）、上海电气电站集团
重组原上海申新风电设备有限公司。
2005年与德国DEWIND公司签定1.25MW机组生产许可证合同。正在开发、生产。
另外，已与德国Aerodyn公司签约，自主开发2兆瓦风力发电机组。
（10）、哈尔滨哈飞威达风电设备有限公司
由哈尔滨飞机工业（集团）有限责任公司和芬兰WinWind Oy 共同出资，于2005年3月注册成立。
主导产品为1MW和3MW变桨变速并网型风力发电组。其中，1MW机组已投入试运行。
（11）、重庆船舶工业公司
已于1月17日同德国Aerodyn公司签约，开发具有自主知识产权并适合中国国情的2兆瓦风力发电机组，首批样机将于2007年上半年在风场试运行。
（12）、其他
其他如哈尔滨、三门峡、南通等地皆有引进技术、合资风能整机公司的组建。
3.3 国外风电设备商在国内的动态
VESTAS公司自并购其主要竞争对手NEG-Micon后，其在中国市场份额已高达55%。目前，VESTAS中国工厂已经取得营业执照。在天津经济技术开发区设立风电叶片生产厂，VESTAS预期在2006年上半年产出第一批产品，即长度为39米的V80型2MW风机叶片。工厂全部达产后年产量将达到约600只风电叶片。该项目总投资为2500万欧元（3000万美元）。最新讯息表明该工厂建设已经完成，首片叶片也已下线。VESTAS并进一步在天津设立发电机工厂。
西班牙GAMESA公司已准备在天津设立总装厂。目前，暂无设立叶片工厂之相关信息。在国内主力机型为G52/850kW机型。其技术源自VESTAS。
GE收购原安然旗下风能公司后，其在全球市场占有率一路攀升，2003年一度占据全球第二位置。GE风能已在上海设立风能研发中心：整机和叶片。GE能源（沈阳）公司。
西门子（SIMENS）收购原丹麦BONUS风能公司后，一直还未有大的动作。已明确宣称近期不会关注中国风能市场。
全球排位第六（2004年）亚洲最大的印度SUZLON公司也将工厂（总装厂、控制柜厂，据了解其投资金额为6000万美元）设于天津，暂无在国内设立叶片工厂之计划。在印度国内，其小功率叶片购买自LM（印度）公司，大功率叶片自制。
德国ENERCON公司在中国台湾有装机，最大单机容量为2MW。
REpower公司已与东方汽轮机厂展开合作，于2004年11月签定生产许可证合同。
德国第四大风能设备供应商NORDEX公司在中国市场大有卷土重来之势：宁夏合资公司的设立；西安维德在国内市场份额节节攀升；与保定惠腾合作生产叶片等等。
4. 国内风电产业发展规划
国家发展和改革委员会规划的风电发展目标是：
2005年累计装机容量达到100万kW（实际数据为126.6万kW，已超过），2010年400万kW（据悉已更新为500万kW），2015年1000万kW，2020年达到2000万kW(有消息称此一数据已改为3000万kW)，这表明国内的风电产业将有一个快速的增长阶段。
为了促进可再生能源的开发利用，增加能源供应，改善能源结构，保障能源安全，保护环境，实现社会经济的可持续发展。中华人民共和国第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议于2005年2月28日通过《中华人民共和国可再生能源法》，自2006年1月1日起施行，旨在建立利用国家可持续能源的法律框架。到2020年可再生能源装机容量将达到120，000MW的发展目标，表明了中国政府在发展清洁能源方面已有宏伟的计划。
5．复合材料在风力发电上的应用简介
5.1 复合材料在风力发电上的应用简介
复合材料在风力发电上的应用，主要是叶片（blade)、机舱（nacelle、含导流罩spinner）。对于机舱有些机组也不用复合材料。
风力发电装置最关键、最核心的部分是叶片，叶片的设计和采用的材料决定风力发电装置的性能和功率，也决定风力发电机组的成本。
风力发电叶片占风力发电整个装置成本的20%左右，制造叶片的材料工艺对其成本存在决定性。因此，材料的选择，制备工艺优化对风力发电叶片十分重要。
风力发电叶片用的材料根据叶片长度不同而选用不同的复合材料，目前最普遍采用的是玻璃纤维增强聚酯树脂、玻璃纤维增强环氧树脂，并局部采用玻纤或碳纤增强环氧树脂作为主承力结构。
总体而言，对同风轮直径叶片采用玻璃纤维增强聚酯树脂作为叶片用复合材料比采用玻璃纤维增强环氧树脂作为叶片材料时，叶片要重不少。而同型号同材料叶片，因控制方式（失速控制与变桨控制）的不同，重量也不一样。
下表节选列出了LM不同型号叶片的一些参数
LM公司叶片系列（节选）（略）
5.2 世界风电叶片主要制造商
目前全球风力发电叶片市场基本为三大制造厂所占据，合占叶片市场的85~95%，它们是LM Glasfiber(丹麦)、Vestas Blades(丹麦)及Enercon(德国)。
（1）、LM Glasfiber 丹麦的LM公司是世界上最大的风力发电叶片制造商，占据40%左右的市场。该公司最大的特色是集设计、结构、空气动力、材料、工艺、制造、测试、实验和生产于一体。自1978年公司已累计销售了86,000片风力发电叶片，相当于20,818MW风力发电能力。该公司拥有5.0kW~5.0MW全系列叶片产品，控制形式包括叶尖失速控制和叶片变桨控制两种。
LM公司生产的叶片有GE WIND、SIEMENS（原丹麦BONUS）、SUZLON、REpower、Nordex等风能公司全部或部分采用。
（2）、Vestas Blades 作为全球风电设备龙头企业之附属叶片部门，其制造的叶片配合风机已销售往全球50多个国家或地区，风机数量为26,000余台，按每台3叶片计，则共生产有78,000余片。
该公司为全球第一个生产变浆控制风电叶片的生产商。
（3）、Enercon 作为全球风电装机容量第一大国——德国国内最大的风电设备供应商之附属叶片部门，其生产的叶片以叶型独特、转换效率高而著称。
5.3 国内风电叶片市场
5.3.1 国内风电发展目标
国家发展和改革委员会规划的风电发展目标：
2005年累计装机容量达到100万kW（实际统计结果为126.6万kW）
2010年500万kW
2020年3000万kW
5.3.2 数据选取说明
（1）、单机容量选取国内已经安装并引进技术比较普遍的1.5MW
（2）、选取水平轴三叶片机组
5.3.3 叶片市场容量计算（略）
6 结 语
我国是最早利用风能的国家，相信随着国家对可再生能源的重视，国家发展与改革委员会制定国家风力发电中长期发展规划，相关激励政策的出台，我国风电业将进入一个崭新的大规模高速发展阶段。
相信我国广大风电业者早有迈出国门走向世界的愿望和雄心。
“乘风破浪会有时，直挂云帆济沧海”
这既是一则风能利用的生动写照，又表明了我国风能事业必将逐步壮大。 |
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