碳纖維在風(fēng)電葉片中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

　　（1）提高葉片剛度，減輕葉片重量

　　碳纖維的密度比玻璃纖維小約30％，強(qiáng)度大40％，尤其是模量高3至8倍。大型葉片采用碳纖維增強(qiáng)可充分發(fā)揮其高彈輕質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)。荷蘭戴爾弗理工大學(xué)研究表明，一個(gè)旋轉(zhuǎn)直徑為120米的風(fēng)機(jī)的葉片，由于梁的質(zhì)量超過(guò)葉片總質(zhì)量的一半，梁結(jié)構(gòu)采用碳纖維，和采用全玻纖的相比，重量可減輕40％左右；碳纖維復(fù)合材料葉片剛度是玻璃纖維復(fù)合材料葉片的兩倍。其他的研究也表明，添加碳纖維所制得的風(fēng)機(jī)葉片質(zhì)量比玻璃纖維的輕約32％，而且成本下降約16％。

　?。?）提高葉片抗疲勞性能

　　海上風(fēng)電系統(tǒng)風(fēng)機(jī)總是處在條件惡劣的環(huán)境中，并且24小時(shí)的處于工作狀態(tài)。這就使材料易于受到損害。相關(guān)研究表明，碳纖維合成材料具有出眾的抗疲勞特性，當(dāng)與樹(shù)脂材料混合時(shí)，則成為了風(fēng)力機(jī)適應(yīng)惡劣氣候條件的最佳材料之一。

　?。?）使風(fēng)機(jī)的輸出功率更平滑更均衡，提高風(fēng)能利用效率

　　使用碳纖維后，葉片重量的降低和剛度的增加改善了葉片的空氣動(dòng)力學(xué)性能，減少對(duì)塔和輪軸的負(fù)載，從而使風(fēng)機(jī)的輸出功率更平滑和更均衡，提高能量效率。同時(shí)，碳纖維葉片更薄，外形設(shè)計(jì)更有效，葉片更細(xì)長(zhǎng)，也提高了能量的輸出效率。

　?。?） 利用導(dǎo)電性能避免雷達(dá)擊

　　利用碳纖維的導(dǎo)電性能，通過(guò)特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可有效地避免雷擊對(duì)葉片造成的損傷。

　?。?） 降低風(fēng)力機(jī)葉片的制造和運(yùn)輸成本。

　　由于減少了材料的應(yīng)用，所以纖維和樹(shù)脂的應(yīng)用都減少了，葉片變得輕巧，制造和運(yùn)輸成本都會(huì)下降?？煽s小工廠的規(guī)模和運(yùn)輸設(shè)備。

　　未來(lái)碳纖維在風(fēng)電市場(chǎng)的潛力

　　目前世界風(fēng)力發(fā)電進(jìn)一步向大功率、長(zhǎng)葉片方向發(fā)展。由于風(fēng)力發(fā)電單位成本隨風(fēng)力發(fā)電的單機(jī)功率的增大而降低，因此從安裝第一臺(tái)現(xiàn)代化的風(fēng)力發(fā)電裝置起單機(jī)功率一直增長(zhǎng)、葉片的長(zhǎng)度也在不斷增長(zhǎng)，這給碳纖維帶來(lái)更大空中?，F(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片長(zhǎng)度達(dá)到50米已經(jīng)不稀奇，風(fēng)力發(fā)電葉片最大制造商LM ，GLASFIBER公司已關(guān)閉了專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)長(zhǎng)度在24米以下的葉片廠。

　　于風(fēng)力發(fā)電向大功率、長(zhǎng)葉片方向發(fā)展，除了要求提高改進(jìn)材料的性能，對(duì)轉(zhuǎn)子葉片也不斷提出更新設(shè)計(jì)要求，進(jìn)而又對(duì)材料提出新要求。當(dāng)然碳纖維復(fù)合材料在風(fēng)力發(fā)電上的大量采用，也面臨價(jià)格的壓力。葉片中心針對(duì)我國(guó)大規(guī)模發(fā)展海上風(fēng)力發(fā)電的需要，瞄準(zhǔn)未來(lái)世界風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展方向，緊密?chē)@我國(guó)大規(guī)模風(fēng)能利用需要解決的主要科學(xué)問(wèn)題，開(kāi)展涉及風(fēng)力透平葉片的基礎(chǔ)理論研究，將是我國(guó)風(fēng)電開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的技術(shù)突破點(diǎn)。