风电叶片产业国外发展分析
第一节 国外风电叶片产业政策实施
一、强制性政策
国外对风电相关产业的推动力表现为政策的“强制性”,如规模限定政策、强制性市场准入政策、强制性购电政策等。规模限定政策是对风电发展规模的宏观调控,主要对风机装机容量和风电份额做出限定,是保证目前经济性不具优势的风电在电力市场上占有足够份额的有效手段。如,日本政府制定到2010年风机装机容量达到300万kW的目标;德国
规划,到2010、2020、2050年风电比例分别上升到10%、20%和50%。丹麦政府计划到2030年风电占总电能的40%~50%。
强制性市场准入政策是通过法律法规强制电力供应商购买一定数量或比例的风电产品,为风电的市场需求提供保障,以降低生产商的市场风险、保障经济收益。最典型的是可再生能源配额制。这一政策结合绿证交易制度适度地将市场机制引入风电发展,有利于提高风电自生能力,对世界风电的发展产生极大的促进作用。如美国可再生能源配额制(RPS)要求实施地区的电力消费中必须有规定比例的可再生能源电力,这个义务由供电公司承担;日本可再生能源配额制规定,2010年每个电力零售商销售电量的1.35%必须来自再生能源;德国规定,电力公司必须允许风电就近上网并包销电量;西班牙规定,能源供给企业必须收购可再生能源电力并给予合理的补偿。
二、激励性政策
投资激励政策旨在通过拓宽融资渠道、投资补贴、税收减免等手段拓宽融资渠道,提高投资商的投资积极性。目前世界各国风电发展资金来源除政府财政出资和银行贷款外,还有私有资本投资。丹麦大多数风机是由私人或专风能利用合作社购买的,超过15万丹麦家庭或者是风机的持有者或者占有一定股份;德国政府对风电项目给予25%的投资补贴;比利时工业与贸易部给予近海风电25%-30%的投资补贴,同时返还风电0.6美分/(kW•h)的能源税;印度政府为风电投资者提供多种优惠,包括扣除资本费用、免征消费税和营业税,风电项目在投产后的10年内免征80%风电生产所得税。
生产激励政策主要是通过补贴、奖励等措施提高生产商的积极性,提高风电总产出。如,德国1989年按电量给予税收返还性质的补贴,支持风电示范项目,1991年起对风电上网提供0.06马克/(kW•h)的补贴《可再生能源法》修订后,对风况较好的海边和海岛前5年奖励8.5美分(约0.144马克)。以后为6美分(约0.102马克);对风况不好的地方,奖励0.178马克。加拿大从2003年开始执行风电激励政策,为风电提供0.01美元/(kW•h)的补贴。
第二节 国外重点国家或地区发展现状

第三节 国外风电叶片产业新技术应用情况
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。
第四节 国外风电叶片产业发展预测
随着科学技术的不断发展,人们对风机使用的要求也越来越高,就目前国外风机技术发展趋势而言,将沿着风机容量不断增大、高效化、高速小型化和低噪音的方向发展。
1、大型风机容量继续增大
各种工业装置规模的日益大型化,客观上需要各类风机的容量也随之不断增加,大机号的风机在未来几年在市场中将会受到欢迎。
2、高效化
为提高效率,三元流动叶轮已在通风机中得到越来越广泛的应用。其他的如斜流风机等特殊用途的风机发展将会更有市场。
3、高速小型化
各类风机采用三元流动叶轮后,在提高效率的同时,压力也可提高。所以在同等条件下,叶轮外径可减少10%~30%,这样就取得缩小体积和减轻重量的双重效果。提高转速也是风机小型化的重要途径之一。
4、低噪声化
风机的噪声是工业生产中噪声污染源最主要来源之一。风机大型化和高速化更使得噪声问题十分突出。对低频噪声,风机主要通过改进风机结构设计,降低本体噪声,若达不到要求,可采取加装消声器等措施。
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