葉片動力學(xué)公司建造100米風(fēng)電葉片巨無霸

　　誕生僅6年的葉片動力學(xué)公司（Blade Dynamics）近日宣布，它們已研發(fā)出能制造世界最大風(fēng)電葉片的技術(shù)。知名企業(yè)美國超導(dǎo)公司（American Superconductor）擁有葉片動力學(xué)公司的部分股權(quán)，它是風(fēng)電場電子設(shè)備領(lǐng)域風(fēng)輪機的設(shè)計和生產(chǎn)商。

　　葉片動力學(xué)公司通過制造49米長的風(fēng)電葉片展示了這項技術(shù)。目前，能源技術(shù)研究所已向該公司投資2500萬美元用來建造100米葉片，該所是英國政府與BP、殼牌、卡特彼勒等大公司合建的。他們未來可能建造250米長的風(fēng)輪機，遠高于169米高的華盛頓紀(jì)念碑，而現(xiàn)在全球最大的風(fēng)電葉片只有75米長。

　　不斷地打破葉片制造的長度，并不僅只是為了創(chuàng)造紀(jì)錄。海上風(fēng)力發(fā)電要想打敗化石燃料發(fā)電，最大的挑戰(zhàn)之一便是將巨大的風(fēng)電機組成本降到可接受的程度。通用電器、維斯塔斯等主要風(fēng)電公司正在積極探索可行技術(shù)。

　　最適宜發(fā)電的風(fēng)有些是海風(fēng)，比陸地上的風(fēng)更快、更為穩(wěn)定，而且擾動少。不過，海上風(fēng)電機組成本是岸上風(fēng)電機組成本的3倍，其中安裝費是主要開支，因為要動用巨大的專用船，而且遇到惡劣天氣工期還會被拖延。因此，使用更大的風(fēng)力發(fā)電機會減少所需風(fēng)力發(fā)電機數(shù)量，降低安裝和維護成本。

　　建造大型風(fēng)力發(fā)電機的一個問題是葉片建造成本十分高昂。風(fēng)電機組越大，葉片承受的壓力也就越大，其重量呈指數(shù)級增長。傳統(tǒng)的葉片制造方法是建造與葉片一樣大的組件。建造葉片所需組件等設(shè)備越來越大、越來越專，供應(yīng)商就越來越少，建造設(shè)備成本也越來越高。此外，葉片越大，確保精確組裝也變得越來越難。

　　一些風(fēng)電機組大制造商仍堅持使用大型組件，但采用碳增強型玻璃纖維葉片和新型的葉片設(shè)計來消化制造成本的上升，依靠節(jié)省安裝成本等推進大型風(fēng)電機組的商業(yè)化。比如西門子公司使用大型組件建造75米葉片，維斯塔斯的80米葉片風(fēng)機則將于明年面世。

　　葉片動力學(xué)公司沒有像維斯塔斯那樣使用碳增強型葉片，而是全部采用碳纖維來建造葉片。他們研發(fā)出的獨特方法是先建造12至20段碳纖維葉片，然后將其無縫拼接，從而無須建造大型組件。以前在探索葉片生產(chǎn)模塊化時該公司曾嘗試鉚接各部分，但這樣在葉片內(nèi)部就產(chǎn)生了應(yīng)力點，大大降低了葉片強度。

　　碳纖維比玻璃纖維貴，所以在今后一段時間內(nèi)碳纖維葉片成本會更高。不過葉片動力學(xué)高級技術(shù)經(jīng)理大衛(wèi)·克里普斯認為，碳纖維葉片可以從多個方面提高風(fēng)力發(fā)電機的整體經(jīng)濟性。

　　他表示，通過分段建造葉片，人們可以造出更為精確的空氣動力學(xué)結(jié)構(gòu)，從而提高性能。而且由于碳纖維葉片比玻璃纖維葉片輕很多，就有可能設(shè)計更長的葉片。比如公司49米長的碳纖維葉片重量不超過依照風(fēng)機原有設(shè)計生產(chǎn)的常規(guī)45米長葉片。同時，更長的葉片可以收集更多的風(fēng)能，從而使風(fēng)機在較低風(fēng)速下發(fā)出更多的電，增加收入。葉片重量變輕就可能設(shè)計出使用更輕、更廉價部件（驅(qū)動軸、塔、基礎(chǔ)等）的新型風(fēng)機。

　　克里普斯說“轉(zhuǎn)子重量將從24噸降至15噸，這樣長長的懸臂塔塔端就可大大減輕重量。”

　　據(jù)介紹，研制大葉片是美國超導(dǎo)公司向市場推出10兆瓦風(fēng)電機組計劃的一部分（海上風(fēng)電場通常使用3.6兆瓦渦輪機，6兆瓦的就比較少見了）。超導(dǎo)公司正采用超導(dǎo)材料降低風(fēng)輪發(fā)電機重量，研制中的10兆瓦渦輪機的重量只相當(dāng)于5兆瓦渦輪機，可以持續(xù)降低安裝成本。