1引言
    隨著煤、石油、天然氣等傳統(tǒng)化石能源耗盡時間表的日益臨近，風能的開發(fā)和利用越來越得到人們的重視，已成為能源領域最具商業(yè)推廣前景的項目之一，目前在國內(nèi)外發(fā)展迅速。中國2005年冬到2006年春的用電缺口達到了1500萬kW，電力增長仍有極大的潛力。而與之對應的現(xiàn)階段我國的電力構成中，風力發(fā)電僅占1%左右^[1]，風力的開發(fā)和利用仍有很大的空間，幾乎每個省份都有在建或擬建的風電項目^[2]。據(jù)國外媒體報道，為取代“911”恐怖襲擊中倒塌的世貿(mào)雙子塔樓而設計的1776英尺高的“自由塔”的樓頂也將設置風力發(fā)電機，風力發(fā)電在當今世界之熱門程度由此可見。
    商業(yè)通信公司預測，今后若干年內(nèi)世界大型風力機市場將會以年20%左右的速率增長，中國的增長速率可能會更快。據(jù)估計，2006~2010年之間，我國風電葉片的需求量大約在7000多片，2011~2020年的需求量則將達到驚人的50000片^[3]。巨大的市場前景使得目前風機行業(yè)的競爭空前激烈。整機方面，目前國際市場格局已初步成型。2005年全球超過75%的市場份額被丹麥Vestas、西班牙Gamesa、德國Enercon和美國GE WIND四家企業(yè)占據(jù)，新進入企業(yè)的生存空間不大；國內(nèi)的整機生產(chǎn)企業(yè)中，新疆金風、浙江運達、大連重工集團、東方汽輪機廠等幾家的市場前景被業(yè)界看好，這其中又以新疆金風科技在國內(nèi)品牌中的市場份額最大。葉片市場的情況與整機基本類似，單是丹麥LM Glasfiber公司一家就占據(jù)了國際市場40％以上的份額，其產(chǎn)品被GE WIND、西門子（原丹麥BONUS）、SUZLON、Repower、Nordex等公司全部或部分采用^[4]；另外Vestas和Enercon公司也擁有各自的葉片生產(chǎn)部門。國內(nèi)的葉片生產(chǎn)企業(yè)主要有中航保定惠騰、連云港中復連眾復合材料集團等。
2復合材料風電葉片的材料體系及制造工藝
    復合材料在風力發(fā)電中的應用主要是轉子葉片、機艙罩和整流罩的制造。相對而言，機艙罩和整流罩的技術門檻較低，生產(chǎn)開發(fā)的難度不大。而風力發(fā)電機轉子葉片則是風力發(fā)電機組的關鍵部件之一，其設計、材料和工藝決定風力發(fā)電裝置的性能和功率。在風力發(fā)電機興起100多年的歷史里，葉片材料經(jīng)歷了木制葉片、布蒙皮葉片、鋁合金葉片等。隨著聯(lián)網(wǎng)型風力發(fā)電機的出現(xiàn)，風力發(fā)電進入高速發(fā)展時期，傳統(tǒng)材料的葉片在日益大型化的風力發(fā)電機上使用時某些性能已達不到要求，于是具有高比強度的復合材料葉片發(fā)展起來。現(xiàn)在，幾乎所有的商業(yè)級葉片均采用復合材料為主體制造，風電葉片已成為復合材料的重要應用領域之一。
    采用復合材料葉片主要有以下優(yōu)點：①輕質(zhì)高強，剛度好。眾所周知復合材料性能具有可設計性，可根據(jù)葉片受力特點設計強度與剛度，從而減輕葉片重量；②葉片設計壽命按20年計，則其要經(jīng)受10⁸周次以上的疲勞交變，因此材料的疲勞性能要好。復合材料缺口敏感性低，內(nèi)阻尼大，抗震性能好，疲勞強度高；③風力機安裝在戶外，近年來又大力發(fā)展海上風電場，要受到酸、堿、水汽等各種氣候環(huán)境的影響，復合材料葉片耐候性好，可滿足使用要求；④維護方便。復合材料葉片除了每隔若干年在葉片表面進行涂漆等工作外，一般不需要大的維修。
2.1復合材料葉片的材料體系