大型風(fēng)力機(jī)葉片抑顫技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及研究進(jìn)展

　1.風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀

　　能源和環(huán)境是當(dāng)今人類(lèi)生存和發(fā)展急需解決的緊迫問(wèn)題。風(fēng)力發(fā)電作為可再生的清潔能源受到世界各國(guó)政府、能源界和環(huán)保界的高度重視。人類(lèi)利用風(fēng)能已有3千年的歷史了。在公元1000年左右，中國(guó)的西藏就出現(xiàn)了水平軸的風(fēng)車(chē)。到19世紀(jì)末，歐洲出現(xiàn)R=25m的風(fēng)車(chē)；1941年，丹麥制造了世紀(jì)第一臺(tái)現(xiàn)代風(fēng)車(chē)。但由于煤、石油的開(kāi)采，人們可以獲得廉價(jià)的能源，風(fēng)力發(fā)電漸漸淡出人們的視線(xiàn)。直到1973年，爆發(fā)的世界能源危機(jī)，世界又重新重視風(fēng)能。隨后，風(fēng)電開(kāi)始迅速發(fā)展。目前，風(fēng)電已經(jīng)成為世界能源的主要成員。

　　我國(guó)是世界風(fēng)能資源較為豐富的國(guó)家之一。資料顯示，我國(guó)10m高度的風(fēng)能資源達(dá)到32.26億KW，其中可利用的風(fēng)能約2.53億，占7.84%。從中國(guó)再生能源獲悉，2010年中國(guó)新增風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)1300萬(wàn)kw，增量位居世界首位。中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)施鵬飛表示，截至2010年底，中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量已逾4000萬(wàn)kw，與美國(guó)幾乎持平；而在2009 年底，這一數(shù)值僅為2500萬(wàn)kw。2006~2009 年，中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量已經(jīng)連續(xù)4年實(shí)現(xiàn)翻番增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)2011年我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)有望增長(zhǎng)57%，爭(zhēng)取并網(wǎng)累計(jì)達(dá)到5500萬(wàn)kw。圖1和圖2分別為世界風(fēng)電和我國(guó)風(fēng)電增長(zhǎng)速度。

　　2.風(fēng)力機(jī)葉片發(fā)展

　　新的風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)理論認(rèn)為未來(lái)葉片設(shè)計(jì)的關(guān)鍵已從效率最大化轉(zhuǎn)移到能量成本（COE）最優(yōu)化 。因此，風(fēng)力機(jī)葉片向著大型化、細(xì)長(zhǎng)化發(fā)展?，F(xiàn)在兆瓦級(jí)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的長(zhǎng)度都達(dá)到了30米以上，其中Vestas公司V112-3.0MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片達(dá)到了55米。大尺寸的葉片受到復(fù)雜載荷的作用，因此要保持自身的結(jié)構(gòu)和氣彈性的穩(wěn)定從而對(duì)材料性能的要求很高。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，葉片的材料由木材和帆布發(fā)展到金屬再到玻璃纖維復(fù)合材料和碳纖維復(fù)合材料。其中新型玻璃鋼葉片材料因?yàn)槠浔葟?qiáng)度和比剛度上的優(yōu)越性以及其耐腐蝕、耐高溫、易成型及格較便宜等優(yōu)點(diǎn)成為了風(fēng)力機(jī)葉片的主流材料；另外，碳鋼混搭，即碳纖維和玻璃纖維混合技術(shù)，使得葉片在較低成本的基礎(chǔ)上擁有較好的性能。此外開(kāi)發(fā)新的生物質(zhì)復(fù)合材料在大型葉片中的應(yīng)用將成為一個(gè)重要的研究方向 。