風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪葉片材料的使用方向

1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪葉片材料的使用方向風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪葉片材料的使用方向風(fēng)力發(fā)電是新能源中開發(fā)較早、應(yīng)用廣、技術(shù)成熟的可再生清潔能源。首個(gè)發(fā)電風(fēng)場1891年建立于丹麥，隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的成熟、制造成本的不斷下降，發(fā)電成本也逐年下降，加上各國政府的政策扶植，自上世紀(jì)70年代世界石油危機(jī)以來，風(fēng)能資源的開發(fā)利用逐步得到發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，風(fēng)力發(fā)電從可再生清潔能源中脫穎而出，成為工業(yè)開發(fā)最具價(jià)值的一種新能源，世界風(fēng)電正以迅猛的速度發(fā)展。19

2、94～2000年，全世界風(fēng)電裝機(jī)容量年平均增長率為31％。葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的關(guān)鍵部件，需要良好的設(shè)計(jì)、可靠的質(zhì)量和優(yōu)越的性能。惡劣的環(huán)境對(duì)葉片的要求有：很好的剛度、最佳的疲勞強(qiáng)度和機(jī)械性能，能經(jīng)受暴風(fēng)等極端惡劣條件的考驗(yàn)，具有好的耐腐蝕、耐紫外線和耐雷擊的性能；發(fā)電成本較低，維護(hù)費(fèi)用低。葉片一般是采用梁殼結(jié)構(gòu)，夾心結(jié)構(gòu)的肋梁，內(nèi)填泡沫塑料外覆玻璃鋼蒙皮的殼體結(jié)構(gòu)形式。葉片的縱梁從葉根至葉尖的截面逐漸變小，以滿足扭曲葉片的要求并減輕葉

3、片重量，即做成等強(qiáng)度梁。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片使用的材料根據(jù)葉片長度不同而選用不同的復(fù)合材料，目前最普遍采用的是玻璃纖維增強(qiáng)聚酯樹脂、玻璃纖維增強(qiáng)乙烯基樹脂、玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂和碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂。在發(fā)電機(jī)功率確定的條件下，如何提高發(fā)電效率，以獲得最大的風(fēng)能，一直是風(fēng)力發(fā)電追求的目標(biāo)，而風(fēng)能的利用與葉片的形狀、長度和面積有著密切的關(guān)系，葉片的大小則主要依賴于制造葉片的材料。葉片的材料越輕、強(qiáng)度和剛度越高，葉片有效利用載荷的能力就越強(qiáng)，葉片就

4、可以做得更大，它的風(fēng)能利用能力也就越強(qiáng)。因此，輕質(zhì)高強(qiáng)、耐久性好的復(fù)合材料是目前大型風(fēng)力發(fā)電葉片的首選材料。在復(fù)合材料風(fēng)力發(fā)電葉片的研究開發(fā)過程中，德國、丹麥等風(fēng)能資源利用較好的國家，針對(duì)大型葉片的材料體系、外形設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝等方面作了大量的研究開發(fā)工作，并取得了豐碩的成果?？梢葬槍?duì)不同的地區(qū)風(fēng)力發(fā)電的需要，選擇最佳的設(shè)計(jì)方案和制造技術(shù)，生產(chǎn)適合不同需求的復(fù)合材料風(fēng)力發(fā)電葉片。目前商業(yè)化風(fēng)力發(fā)電所用的電機(jī)容量一般為1.5～2.

5、0MW，與之配套的復(fù)合材料葉片長度為30～40米。現(xiàn)今世界上最大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的裝機(jī)容量為5MW，旋轉(zhuǎn)直徑可達(dá)126米。這是材料、結(jié)構(gòu)和工藝三者完美結(jié)合的成功地體現(xiàn)。在風(fēng)力發(fā)電的初期階段，由于發(fā)電機(jī)的功率較小，需要的復(fù)合材料葉片尺寸也比較小，葉片質(zhì)量分布的均勻性對(duì)發(fā)電機(jī)和塔座的影響不十分顯現(xiàn)；而且，當(dāng)時(shí)人們對(duì)開模成型工藝時(shí)苯乙烯揮發(fā)給大氣環(huán)境造成的污染，對(duì)操作人員造成的身體危害并未引起足夠的認(rèn)識(shí)。因此，最初的小型復(fù)合材料葉片制造基本采用簡

6、單易行的手糊成型工藝。隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率的不斷提高，安裝發(fā)電機(jī)的塔座和捕捉風(fēng)能的復(fù)合材料葉片做的越來越大。為了保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，要求葉片的質(zhì)量輕，而且也要求葉片的質(zhì)量分布均勻、外形尺寸準(zhǔn)確。葉片的制造模具是保證以上要求的基礎(chǔ)。大型葉片的外形尺寸與其模具制造有著極其密切的關(guān)系。為了保證復(fù)合材料葉片外形和尺寸精度，葉片長度越長，對(duì)模具剛度和強(qiáng)度的要求就越高，模具的重量和數(shù)量驚人的，回收和再利用可能產(chǎn)生一個(gè)新興行業(yè)，積極研究開發(fā)新型復(fù)合