盡管2019年中國減少了對(duì)新能源產(chǎn)業(yè)的補(bǔ)貼，但2020年，中國新增風(fēng)電裝機(jī)容量仍達(dá)到52GW(吉瓦，1G=109即10億)，使目前我國的風(fēng)電裝機(jī)容量超過歐洲、非洲、中東、拉丁美洲的總和，穩(wěn)穩(wěn)地坐在了世界風(fēng)能大國的頭把交椅上。
2020年，東亞地區(qū)風(fēng)電裝機(jī)容量占全球的五分之三，而我國的裝機(jī)容量約占東亞地區(qū)的94%，也就是說，我國的風(fēng)能裝機(jī)容量占全球的56.4%。據(jù)全球風(fēng)能理事會(huì)數(shù)據(jù)，2021年到2025年，中國每年需要新增50GW以上的風(fēng)電裝機(jī)容量;從2026年起，需要新增超過60GW/a的風(fēng)電裝機(jī)容量，才能在2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。
建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)首先要建風(fēng)機(jī)、發(fā)電系統(tǒng)、換流站、輸送線路等，在這些工程與結(jié)構(gòu)和設(shè)施中，鋁材都可以大顯身手，如槳葉、塔架和連接座可以用鋁合金制造，發(fā)電系統(tǒng)和換流站內(nèi)的許多零部件、箱柜和支架等也可用鋁材制造，電線電纜除一部分必須用銅線的，其余均可使用鋁線。
除了海上風(fēng)電，我國還有張北(張家口市以北)草原上的風(fēng)電，或是山坡上的風(fēng)電，其旋轉(zhuǎn)槳葉、立柱和其它結(jié)構(gòu)的許多零部件，以及臺(tái)架與箱柜等都可以用鋁材制造，但槳葉與立柱是其最大的結(jié)構(gòu)件，筆者匡算，如果按用材量計(jì)算，鋁材可占其用材比例的65%。而在風(fēng)力發(fā)電裝備中，槳葉是最大也是最重要的工件，它的長度可達(dá)五六米或十幾米，鋁合金優(yōu)點(diǎn)很多，是制造風(fēng)力發(fā)電機(jī)特別是制造海上發(fā)電機(jī)的優(yōu)異材料。如果設(shè)計(jì)者認(rèn)為鋁合金的強(qiáng)度還不夠，也可以用碳纖維增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料(鋁含量>90%)制造，直升機(jī)等的旋翼槳葉都是用這兩種材料制備的。其中，中國南昌飛機(jī)制造集團(tuán)公司完全掌握了槳葉的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，可以批量制備8米～14米的鋁基復(fù)合材料槳葉。制造槳葉的工藝有：擠壓法、鍛壓法和機(jī)械加工法。
風(fēng)機(jī)的立柱高度有高有低，一般為30米～100米，是用變徑管材一節(jié)一節(jié)焊接的，50米以下的管也可以是通長擠壓的，可根據(jù)管的直徑大小采用不同擠壓力的擠壓機(jī)生產(chǎn)，中國有擠壓力45MN～160MN的大擠壓機(jī)約180臺(tái)，遍布全國各地，還有2臺(tái)225MN超大擠壓機(jī)，可生產(chǎn)工業(yè)上用的所有型材與管材。
還有一個(gè)大零件是連接槳葉、立柱、旋轉(zhuǎn)桿的底座，它是結(jié)構(gòu)復(fù)雜且受力大的工件，宜用鍛造機(jī)械加工工藝制造，可用2XXX系鍛造鋁合金制備。風(fēng)力發(fā)電站的立柱與槳葉可用6XXX系鋁合金;其它裝備零部件與線纜可用常規(guī)的鋁合金制造，但海上風(fēng)電設(shè)備最好采用抗海洋氣候腐蝕的鋁合金材料。
筆者測(cè)算，在清潔新能源產(chǎn)業(yè)中，風(fēng)力發(fā)電每kW裝機(jī)容量的用鋁量是最多的，其次是太陽能，但太陽能電池框與支架用的鋁材都是較小的擠壓材，而風(fēng)力渦輪機(jī)用的是大的、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鋁型材，生產(chǎn)技術(shù)較高，難度也大一些。風(fēng)電場(chǎng)的用鋁潛力不可小覷，鋁加工廠宜向渦輪機(jī)制造廠提供可組裝的鋁合金零部件，如認(rèn)為必要或可能的話，也可建設(shè)專業(yè)化槳葉與立柱生產(chǎn)線或制造廠。
(王祝堂)
