摘要：風能，是一種可再生能源，即不會隨其自身轉化或人類開發和利用而遞減并可持續供給的清潔能源。本文介紹了玻璃纖維增強塑料在風力發電中的應用及發展前景。

關鍵詞：玻璃纖維增強塑料、風力發電、應用。

風能，作為一種無排放的能源用來發電，始終受到世界各國的重視。目前，各國正加快對風力發電研究的步伐，不斷推出新的技術裝備。風力發電機組，是指由葉片（風輪）、傳動系統、發電機、儲能設備、塔架及電器系統等組成的發電裝置。眾所周知，要獲得較大的風力發電功率，其關鍵在于要具有能輕快旋轉的葉片。

1.玻璃纖維增強塑料在風力發電中的應用

葉片（風輪）的材質強度是風力發電機組性能優劣的關鍵。目前的葉片所用材質已由木質、帆布等發展為玻璃纖維增強塑料復合材料（玻璃鋼）、金屬（鋁合金）等，其中玻璃鋼新型復合材料葉片的重量輕，比強度高。玻璃鋼的比重為1.5—2.0之間，只有鋼材的1/4—1/5。比強度（強度與密度的比值）很高，比合金鋼高1.7倍，比鋁高1.5倍，比鈦鋼高1倍，比航空用松木高1.3倍。因此，玻璃鋼葉片抗疲勞強度高，壽命也較長，在風力發電中的應用效果顯著。例如，美國研制的擠壓成型玻璃鋼風力發電機組葉片成功地安裝在55kW、200kW的大型風力發電機組上，常年運轉正常。

日本三菱重工公司研制成功MWT—250型風力發電設備，其旋轉控制系統采用能任意整定翼角的可變翼角系統，并由玻璃纖維增強工程塑料（玻璃鋼）制成3枚葉片，能經受住常年運行考驗，維持發電系統可靠性。該風車也能跟蹤風向，達到額定輸出功率。風車控制盤與微機相連接，實現了風車平穩起動、停止及各種控制的自動化。遇超速、油壓降低、異常振動、發電機過載等異常情況時，風車安全裝置能保證其安全迅速地停止運行。風車單機額定功率250kW，玻璃鋼葉片直徑25m，轉速48r/min，額定風速為13.2m/s。

日本機械技術研究所利用杠桿原理開發的抗強風柔性結構風力發電系統引人注目。其葉片半徑7.5m，采用玻璃纖維增強工程塑料制造，塔高15m、重3.2t。發電機組采用活絡式轉子，允許槳葉、輪轂搖動，能緩和空氣動力負荷反復變動的沖擊，以及高速氣流引起葉片、輪轂部位的振動；玻璃鋼葉片及輪轂具有優異的抗疲勞強度和韌性，工作壽命長。另外，由于采用了軸與葉片柔性連接的新結構，使強風時加到葉片上的力可減少50；又由于隨著風力增強，該葉片的角度會自動變化，使風在葉片后方自行消減。借助這種結構，即使風速變化，風車也得到有效控制，維持80r/min的穩定轉速，風速為8m/s～25m/s時可穩定輸出15kW電力，可滿足周圍10戶家庭的用電。發電系統的輸出和轉速的控制是通過在槳葉、輪轂部分安裝調速機構進行節距控制來實現的。

柔性的適應風速變動的思想，貫穿于風輪機葉片、輪轂及其整個發電裝置的設計中，從而發電機可以變速運行，即異步電動機在37.5～187.5的額定轉速范圍內運行，產生的電力，通過DC連接方式的電力轉速裝置，以50Hz額定頻率并入電網。

日本荏原制作所推出的風力發電揚排水系統已投入運轉，該系統由風力發電機，揚水泵、整流器等構成，風力發電機功率為72W～10kW，系統還可以與太陽能發電等組合使用，以利用再生能源。發電系統的另一特色是可靠性好，葉片材質采用玻璃纖維增強塑料復合材料；其互換性與通風性好，強度高，只需每年維修1次，軸承每10年更換1次。適合于農村排、灌水使用。

日本三菱重工制造的水平軸螺旋槳式可變葉片型風車頗具特色。它安裝了測定風速的新型傳感器件，塔高30m；安裝長為14m的3塊玻璃纖維增強工程塑料制葉片，在平均風速5.5m/s以上即可起動，當測出瞬間風速24m/s以上時立即停止運轉，籍此以保護發電機組，當平均風速12.4m/s時發電功率可達250kW。

日本以新能源和產業技術綜合開發機構為中心，正在開發高效利用風力的大型風力發電技術。在青森縣龍飛岬的275kW風力發電裝置采用了玻璃纖維增強塑料作為葉片，每片葉片全長12m，重量達1t。葉片在風速為6m/s時開始旋轉，風速為13m/s時即達到額定功率270kW。然而，為了保護風力發電裝置，當風速超過13m/s時即開始減速，當風速高達24m/s時，則葉片即自動停止旋轉。

最近美國、德國、澳大利亞及歐共體國家研制的風力發電機組具有高效、靈巧、可靠性高等特色，采用了高科技的玻璃纖維增強工程塑料復合材料制造葉片，安裝有變速裝置及先進的電子控制裝置。大型風輪機的葉片長度超過10m。投入運轉的風力發電機單機功率已發展到500kW，有的已達到500～750kW，風輪直徑達50m。而每臺發電機組體積只相當于普通火力發電站的千分之一。

2.發展前景

國際能源機構預測，到2020年可再生能源將在全球能源消費中的比例達到30。面對即將到來的可再生能源時代，各國加強了對可再生能源的利用。丹麥的風力發電已達到總電力的18，而德國2002年風力發電已經占世界風力發電量的三分之一。法國計劃在2025年風力發電達到發電總量的25。

我國風能資源開發潛力巨大，可開發總容量達到10億KW，這樣大的儲量讓國外不少專家也發出羨慕的驚嘆。據新華社報道，目前中國已建成的風力發電能力為345MW。如內蒙古研制出50W～10KW系列風力發電設備，從1989年到1999年的10年中，僅內蒙古就實施了12個風力發電項目，裝機總容量達45375KW。我國預計到2020年風力發電裝機總容量達到2000萬KW。

風力發電的設備投資往往占到項目總投資的70～80，而在風力發電設備中，最核心的部分是葉片。保定中航惠騰風電設備有限公司是我國唯一擁有自主知識產權、自行開發生產風力發電葉片的企業，是推動我國風電設備國產化的核心企業。2005年訂單超過2億元，2006年的定貨合同已達3億元。

我國政府近期頒布的《可再生能源法》、《國務院做好建設節約型社會重點工作的通知》與《京都議定書》等給新能源產業提供了強大支持。

從目前各國風力發電的發展趨勢來看，到2010年，全世界風力發電的總裝機容量可望達到3600萬kW，風力發電市場前景誘人，玻璃鋼在風力發電中的應用市場發展前景廣闊。

參考文獻：

[1]彭惠民.新能源及其新技術.世界產品與技術，1998（4）：19～20.

[2]任懷良等.世界各國大力開發風力電站.世界產品與技術，1996（5）：16.

[3]肖勁松等.全球風能市場報告.太陽能，2002（3）：27.