風(fēng)電機(jī)葉片材料的技術(shù)發(fā)展路線

　　據(jù)國際咨詢公司UtiliPoint總裁Bob Bellemare稱對于風(fēng)力發(fā)電機(jī)而言，碳纖維是即將來臨的潮流。一般較小型的葉片（如22m長）選用量大價廉的E-玻纖增強(qiáng)塑料，樹脂基體以不飽和聚酯為主，也可選用乙烯酯或環(huán)氧樹脂，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，設(shè)計師們在尋找輕質(zhì)高強(qiáng)度材料的過程中，選擇了碳纖維應(yīng)用于葉片設(shè)計中。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、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)境和長期不停地運(yùn)轉(zhuǎn)，對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)時的慣性及其振動頻率特性曲線都正常，傳遞給整個發(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，目前已開始采用碳纖維復(fù)合材料（CFRP），葉片材料的開發(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承擔(dān)葉片在工作時所必須承擔(dān)的力和彎矩。

　　鋼梁玻璃纖維蒙皮葉片

　　葉片在近代采用鋼管或D型型鋼做縱梁，鋼板做肋梁，內(nèi)填泡沫塑料外覆玻璃鋼蒙皮的結(jié)構(gòu)形式，一般在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)上使用。葉片縱梁的鋼管及D型型鋼從葉根至葉尖的截面應(yīng)逐漸變小，以滿足扭曲葉片的要求并減輕葉片重量，即做成等強(qiáng)度梁。

　　鋁合金等弦長擠壓成型葉片

　　用鋁合金擠壓成型的等弦長葉片易于制造，可連續(xù)生產(chǎn)，又可按設(shè)計要求的扭曲進(jìn)行扭曲加工，葉根與輪轂連接的軸及法蘭可通過焊接或螺栓連接來實(shí)現(xiàn)。鋁合金葉片重量輕、易于加工，但不能做到從葉根至葉尖漸縮的葉片，因?yàn)槟壳笆澜绺鲊形唇鉀Q這種擠壓工藝。