風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片材料的技術(shù)發(fā)展路線

      據(jù)國(guó)際咨詢公司UtiliPoint總裁Bob Bellemare稱：對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)而言，碳纖維是即將來(lái)臨的潮流。一般較小型的葉片(如22m長(zhǎng))選用量大價(jià)廉的E-玻纖增強(qiáng)塑料，樹(shù)脂基體以不飽和聚酯為主，也可選用乙烯酯或環(huán)氧樹(shù)脂，而較大型的葉片(如42m以上)一般采用CFRP或CF與GF的混雜復(fù)合材料，樹(shù)脂基體以環(huán)氧為主。GE風(fēng)能的葉片工程的全球經(jīng)理Ramesh Gopalakrishnan說(shuō)，設(shè)計(jì)師們?cè)趯ふ逸p質(zhì)高強(qiáng)度材料的過(guò)程中，選擇了碳纖維應(yīng)用于葉片設(shè)計(jì)中。因此，玻璃纖維和碳纖維是目前葉片制造中最為重要的兩種材料。
    葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)中最基礎(chǔ)和最關(guān)鍵的部件，其良好的設(shè)計(jì)、可靠的質(zhì)量和優(yōu)越的性能是保證機(jī)組正常穩(wěn)定運(yùn)行的決定因素。惡劣的環(huán)境和長(zhǎng)期不停地運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)葉片的要求有：比重輕且具有最佳的疲勞強(qiáng)度和機(jī)械性能，能經(jīng)受暴風(fēng)等極端惡劣條件和隨機(jī)負(fù)荷的考驗(yàn)；葉片的彈性、旋轉(zhuǎn)時(shí)的慣性及其振動(dòng)頻率特性曲線都正常，傳遞給整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的負(fù)荷穩(wěn)定性好；耐腐蝕、紫外線照射和雷擊的性能好；發(fā)電成本較低，維護(hù)費(fèi)用最低。
    為滿足上述要求，提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，葉片的尺寸增大可以改善風(fēng)力發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性，降低成本。葉片長(zhǎng)度從1980年的4.5m發(fā)展到今天的61.5m，容量從當(dāng)初的55kW發(fā)展到今天的5MW。1970年的風(fēng)力機(jī)葉片主要有鋼材、鋁材或木材制成，今天選擇的材料以E-玻纖增強(qiáng)塑料(GFRP)居多，目前已開(kāi)始采用碳纖維復(fù)合材料(CFRP)，葉片材料的開(kāi)發(fā)順應(yīng)了葉片大型化和輕量化的方向發(fā)展。
    木制葉片及布蒙皮葉片
    近代的微、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)也有采用木制葉片的，但木制葉片不易做成扭曲型。大、中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)很少用木制葉片，采用木制葉片的也是用強(qiáng)度很好的整體木方做葉片縱梁來(lái)承擔(dān)葉片在工作時(shí)所必須承擔(dān)的力和彎矩。
    鋼梁玻璃纖維蒙皮葉片