碳纖維復(fù)合材料在風(fēng)力機(jī)葉片中的技術(shù)應(yīng)用

據(jù)了解,隨著發(fā)電單機(jī)功率的增大，要求葉片長(zhǎng)度不斷增加。對(duì)葉片來講，剛度也是一個(gè)十分重要的指標(biāo)。始于上世紀(jì)末的相關(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，碳纖維復(fù)合材料葉片剛度是玻璃鋼復(fù)合葉片的兩至三倍。

GE風(fēng)能的葉片工程全球經(jīng)理Ramesh Gopalakrishnan說，設(shè)計(jì)師們?cè)趯ふ逸p質(zhì)高強(qiáng)度材料時(shí)，選中了碳纖維。 雖然碳纖維復(fù)合材料的性能大大優(yōu)于玻璃纖維復(fù)合材料，但價(jià)格昂貴，是玻璃纖維的10倍，不太高的性價(jià)比影響了它在風(fēng)力發(fā)電上的大范圍應(yīng)用。

因此，全球各大復(fù)合材料公司正在從原材料、工藝技術(shù)、質(zhì)量控制等各方面深入研究，以求降低成本。VESTAS的V-90型風(fēng)力機(jī)容量為3.0MW，葉片長(zhǎng)44m，其樣品試驗(yàn)采用了碳纖維制造；GAMESA在其直徑為87米、90米葉輪的葉片制造中包含了碳纖維；NEG Micon正在制造碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂的40米葉片；這三家公司的碳纖維都采購(gòu)自St.Louis-based Zoltek公司。德國(guó)葉片制造廠家Nordex Rotor開發(fā)了56m長(zhǎng)的碳纖維葉片，他們認(rèn)為葉片超過一定尺寸后，碳纖維葉片的制作成本并不比玻纖的高。

LM公司在《2004全球碳纖維展望》的報(bào)告中指出：在風(fēng)力機(jī)葉片中采用碳纖維，應(yīng)注意它和玻璃纖維混合時(shí)所增加的重量；應(yīng)用于葉片設(shè)計(jì)時(shí)樣品測(cè)試的可靠性不夠高，須加大測(cè)試的覆蓋面；加工精度要求高；由于是半導(dǎo)電材料須規(guī)避雷電來襲對(duì)葉片的損傷。

目前大規(guī)模安裝的2.5-3.5MW機(jī)組采用了輕質(zhì)、高性能的玻璃纖維葉片，設(shè)計(jì)可靠，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)，下一代5-10MW風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì)將更多的采用碳纖維。 關(guān)鍵詞：碳纖維復(fù)合材料風(fēng)力機(jī)葉片技術(shù)應(yīng)用