碳纤维复(fu)合(he)材料在风力机叶片中的(de)技术应用
据了解,随着发电单机功率的增大，要求叶片长度不断增加。对叶片来讲，刚度也是一个十分重要的指标。始于上世纪末的相关研究表明，碳纤维合成材料具有出众的抗疲劳特性，当与树脂材料混合时，则成为了风力机适应恶劣气候条件的最佳材料之一，碳纤维复合材料叶片刚度是玻璃钢复合叶片的两至三倍。GE风能的叶片工程全球经理Ramesh Gopalakrishnan说，设计师们在寻找轻质高强度材料时，选中了碳纤维。
虽然碳(tan)纤(xian)维(wei)(wei)(wei)复(fu)合材料的(de)(de)(de)性能(neng)大大优于玻(bo)璃(li)(li)纤(xian)维(wei)(wei)(wei)复(fu)合材料，但(dan)价(jia)(jia)格昂贵，是玻(bo)璃(li)(li)纤(xian)维(wei)(wei)(wei)的(de)(de)(de)10倍，不太高的(de)(de)(de)性价(jia)(jia)比(bi)影响了它在(zai)(zai)(zai)风力发(fa)电上的(de)(de)(de)大范围应用。因(yin)此，全(quan)球(qiu)各大复(fu)合材料公司正在(zai)(zai)(zai)从原材料、工艺技术(shu)、质量控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)等各方面深入(ru)研(yan)究(jiu)，以(yi)求降低成(cheng)本。VESTAS的(de)(de)(de)V-90型风力机容量为(wei)3.0MW，叶(ye)(ye)片(pian)长44m，其(qi)样(yang)品试验(yan)采(cai)用了碳(tan)纤(xian)维(wei)(wei)(wei)制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)(zao)；GAMESA在(zai)(zai)(zai)其(qi)直径为(wei)87米(mi)、90米(mi)叶(ye)(ye)轮的(de)(de)(de)叶(ye)(ye)片(pian)制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)(zao)中包(bao)含了碳(tan)纤(xian)维(wei)(wei)(wei)；NEG Micon正在(zai)(zai)(zai)制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)(zao)碳(tan)纤(xian)维(wei)(wei)(wei)增(zeng)强环氧树(shu)脂的(de)(de)(de)40米(mi)叶(ye)(ye)片(pian)；这三家公司的(de)(de)(de)碳(tan)纤(xian)维(wei)(wei)(wei)都(dou)采(cai)购(gou)自St.Louis-based Zoltek公司。德国叶(ye)(ye)片(pian)制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)(zao)厂(chang)家Nordex Rotor开发(fa)了56m长的(de)(de)(de)碳(tan)纤(xian)维(wei)(wei)(wei)叶(ye)(ye)片(pian)，他们认(ren)为(wei)叶(ye)(ye)片(pian)超过一(yi)定尺寸后，碳(tan)纤(xian)维(wei)(wei)(wei)叶(ye)(ye)片(pian)的(de)(de)(de)制(zhi)(zhi)(zhi)作成(cheng)本并不比(bi)玻(bo)纤(xian)的(de)(de)(de)高。
LM公司在《2004全球碳纤(xian)维(wei)(wei)展望》的报告中(zhong)(zhong)指出：在风力机叶(ye)片中(zhong)(zhong)采(cai)用(yong)(yong)(yong)碳纤(xian)维(wei)(wei)，应注意它和玻(bo)璃(li)纤(xian)维(wei)(wei)混(hun)合时所增加(jia)(jia)的重量(liang)；应用(yong)(yong)(yong)于叶(ye)片设计(ji)(ji)时样品测(ce)试的可靠性不够高(gao)，须加(jia)(jia)大测(ce)试的覆盖面；加(jia)(jia)工精度要(yao)求高(gao)；由于是(shi)半导电材料(liao)须规(gui)避雷(lei)电来袭对叶(ye)片的损伤。目前大规(gui)模安装的2.5-3.5MW机组采(cai)用(yong)(yong)(yong)了(le)轻(qing)质、高(gao)性能的玻(bo)璃(li)纤(xian)维(wei)(wei)叶(ye)片，设计(ji)(ji)可靠，市场竞(jing)争(zheng)力强，下一代5-10MW风力机的设计(ji)(ji)将更多的采(cai)用(yong)(yong)(yong)碳纤(xian)维(wei)(wei)
