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復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片發(fā)展趨勢

信息來源：發(fā)布時(shí)間：2020-08-12閱讀：331

求質(zhì)量分布均勻性好等特點(diǎn)。采用復(fù)合材料制造風(fēng)機(jī)葉片可以充分利用復(fù)合材料的可設(shè)計(jì)性，對葉片的強(qiáng)度剛度固有頻率等基本參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。對于復(fù)雜的外形和面要求，利用復(fù)合材料可以制作出形狀復(fù)雜輕質(zhì)高強(qiáng)的葉片，而且維修性好周期短可以現(xiàn)場施工。由于復(fù)合材料具有疲勞強(qiáng)度高缺口敏感性低內(nèi)部阻尼大耐候性優(yōu)良的特點(diǎn)，用于風(fēng)機(jī)葉片制造可以取得優(yōu)異的綜合性能。

　　1國外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢1.1國外復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片發(fā)展現(xiàn)狀全球風(fēng)力發(fā)電市場發(fā)展迅速。十年來，全球風(fēng)力發(fā)電機(jī)容量年平均增長率為27，近6年平均增長率超過30%，2002年較2001年增長38.至2002年底全球風(fēng)電總裝機(jī)容量已達(dá)3100萬賈。目前美國已有約2萬臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行，預(yù)計(jì)2050年風(fēng)力發(fā)電將占美國發(fā)電總量10.德國風(fēng)電已占全國發(fā)電總量5，并計(jì)劃到2030年取消核能發(fā)電，并出臺了系列政策鼓勵(lì)發(fā)展可再生能源，德國風(fēng)力發(fā)電機(jī)容量已超過1000萬評，居世界第位，是我國同期風(fēng)力發(fā)電機(jī)容量的23倍，而國土面積僅占我國的十七分之。據(jù)歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)1999年在布魯塞爾發(fā)的項(xiàng)國際能源研究報(bào)告指出，到2060年全球可再生能源將占世界能源總量的50以上。風(fēng)力發(fā)電到2020年可提供世界電力需求的10，創(chuàng)造170萬個(gè)就業(yè)機(jī)會(huì)，并在全球范圍內(nèi)減少100多億1氧化硫廢氣排放。

　　1.2國外風(fēng)機(jī)葉片發(fā)展趨勢現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)組技術(shù)發(fā)展趨勢是向大單機(jī)容董的方向發(fā)展。我國2001年安裝的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組平均單機(jī)容量為632，同期全球?yàn)?20兆賈。至2002年少，16公司在全球已累計(jì)安裝了499臺6型1.3米機(jī)型，占其全部10個(gè)機(jī)型總裝機(jī)容量的42.2.目前發(fā)達(dá)國家將5米風(fēng)力發(fā)電機(jī)組作為陸地安裝的主導(dǎo)機(jī)型。對于陸地安裝的1.5米以上的機(jī)型，每KW綜合成本明顯增加。2MW以上的商業(yè)機(jī)組般僅安裝于海上風(fēng)力場。

　　并且發(fā)電用風(fēng)力發(fā)電機(jī)組從200kW300kW起步，600kW750kW機(jī)組在風(fēng)電領(lǐng)域度成為主流。近年來，級風(fēng)機(jī)已成為國外風(fēng)電市場上的主要產(chǎn)品，如美國主流機(jī)型為1.5，丹麥主流機(jī)型為2.03.0.在2004年的漢諾威。博會(huì)上4.5風(fēng)電機(jī)組也已面世。

　　MW級發(fā)電機(jī)組具有單機(jī)容量大單位kW配套費(fèi)用低土地占用面積小等優(yōu)勢，研發(fā)生產(chǎn)MW級風(fēng)機(jī)是風(fēng)電發(fā)展的必然趨勢。

　　風(fēng)機(jī)葉片作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最關(guān)鍵部件，其葉型設(shè)計(jì)和所用的材料直接影響機(jī)組的性能和功率，也決定風(fēng)力發(fā)電每1的價(jià)格。級的風(fēng)機(jī)葉片長度般超過251葉片占整個(gè)風(fēng)電裝置成本的152013國外葉片研制向大型化，低成本性能輕量化發(fā)展，已開發(fā)出54m的全玻纖復(fù)合材料葉片，其單位kWh成本很低，同時(shí)開發(fā)橫梁和端部使用少量的碳纖維的61大型葉片。目前國內(nèi)的技術(shù)僅可實(shí)現(xiàn)了23.5葉片750批產(chǎn)化，灰級的風(fēng)機(jī)葉片全部依賴于進(jìn)口。風(fēng)電機(jī)組中采用復(fù)合材料的部件有葉片機(jī)艙罩和導(dǎo)流罩等部件，用量最大的是葉片。風(fēng)力發(fā)電裝置最關(guān)鍵最核心的部分是轉(zhuǎn)子的葉片。世界各大風(fēng)電公司都非常重視葉片的研制工作。級的風(fēng)機(jī)葉片長度般都超過25，這種葉片對傳統(tǒng)材料和工藝提出了挑戰(zhàn)。

　　國外葉片研制向大型化，低成本性能輕量化發(fā)展。LM公司現(xiàn)已開發(fā)54m的全玻纖復(fù)合材料葉片，其單位成本很低，同時(shí)開發(fā)橫梁和端部使用少量碳纖維的61大型葉片，以開發(fā)5MW風(fēng)機(jī)。德國N0dexR0t0r公司則開發(fā)56m長的碳纖維葉片，他們認(rèn)為當(dāng)葉片尺寸大到定程度時(shí)，由于使用碳纖，材料用量的減少可使其成本不高于玻纖復(fù)合材料。N0rdex公司現(xiàn)已開發(fā)的44，1葉片僅重9.61kg.

　　2國內(nèi)發(fā)展趨勢2.1國內(nèi)復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片發(fā)展現(xiàn)狀我國從20世紀(jì)70年代末期自行開發(fā)了多種1001充電用的風(fēng)電機(jī)組，在牧區(qū)和海島得到迅速推廣，促進(jìn)了農(nóng)村電氣化，而且初步形成產(chǎn)業(yè)，年生產(chǎn)能力達(dá)到1萬多臺，居世界第，有的產(chǎn)品還銷售到國外市場。但在20世紀(jì)80年代以后，我國與世界風(fēng)電機(jī)的水平差距越來越大，在設(shè)計(jì)材料工藝和生產(chǎn)制造上的差距，使我國研制風(fēng)電機(jī)的水平遠(yuǎn)落后于世界先進(jìn)國家的水平。

　　在累計(jì)的市場份額中，國產(chǎn)機(jī)組從2003年的15.4上升到2004年的18，金風(fēng)科技從8.8上升到12，占國內(nèi)產(chǎn)品的66.進(jìn)口產(chǎn)品中，丹麥的，0公司保持總量第一，占累計(jì)裝機(jī)容量的30，進(jìn)口機(jī)組的36.數(shù)據(jù)充分說明，在風(fēng)電主機(jī)方面，目前仍是進(jìn)口機(jī)組為主的局面，國內(nèi)機(jī)組以新疆金風(fēng)科技的6001機(jī)組為主，西安維德在2004年裝機(jī)也僅有14臺600kW機(jī)組。葉片方面，進(jìn)口機(jī)組有些選用LM公司的葉片，有些直接從國外與整機(jī)起進(jìn)口。國內(nèi)只有保定惠騰具備批產(chǎn)能力，配套金風(fēng)科技等公司的機(jī)組?；蒡v的600kW機(jī)組葉片的價(jià)格要比國外產(chǎn)品的低20左右。在國家有關(guān)部門規(guī)定在特許權(quán)項(xiàng)目中風(fēng)電機(jī)組本土化率不低于70的要求下，批有實(shí)力的大企業(yè)準(zhǔn)備進(jìn)軍風(fēng)電機(jī)組制造業(yè)，在這樣的大環(huán)境下，風(fēng)機(jī)葉片項(xiàng)目呈現(xiàn)光明的前景。隨著我國風(fēng)電市場的迅猛發(fā)展和國家相關(guān)政策的出臺，從風(fēng)電機(jī)組到風(fēng)機(jī)葉片的國產(chǎn)化步伐會(huì)逐漸加快。國內(nèi)現(xiàn)有的風(fēng)機(jī)葉片制造商已欲加大研發(fā)及制造技術(shù)等領(lǐng)域的投人，些擁有技術(shù)儲(chǔ)備的企業(yè)也將步入這個(gè)行業(yè)。未來幾年內(nèi)，國內(nèi)風(fēng)電機(jī)組及風(fēng)機(jī)葉片將打破基本上完全依賴進(jìn)口的局面，葉片制造領(lǐng)域?qū)?huì)出現(xiàn)23家具有競爭力的企業(yè)，結(jié)束國外葉片制造企業(yè)壟斷國內(nèi)市場的局面。

　　目前，國產(chǎn)750評風(fēng)機(jī)葉片市場銷售價(jià)格約為65萬元套，而肘級葉片國內(nèi)尚無產(chǎn)品問世，均需從國外采購。世界上風(fēng)力發(fā)電葉片最大的制造商是丹麥的LMGLASFIBER公司，在天津市設(shè)有獨(dú)資的制造廠，12葉片的售價(jià)約為0萬套，1.5，葉片的售價(jià)約為200萬元套。

　　公司名稱風(fēng)電機(jī)功率尸沿葉片情況年產(chǎn)量臺備注公司情況中航保定惠騰風(fēng)電設(shè)備有限公司艾爾姆玻璃纖維制品天津有限公司上海玻璃鋼研究所玻璃纖維葉片，3片；正在開發(fā)1.2及1.3阽識葉片中美合資丹麥獨(dú)資投資7，萬美元自立研制北京萬電公司長22！碳纖維葉片，3片已裝4臺變漿距與國外的主要差距現(xiàn)在①國內(nèi)僅具有750kW風(fēng)電機(jī)復(fù)合材料葉片的制造技術(shù)，尚無兄級葉片的設(shè)計(jì)制造技術(shù)；國內(nèi)大多以手糊工藝為主，而國外，人尺撕，30陽，5，1和高強(qiáng)芯材發(fā)泡等技術(shù)已應(yīng)用于特大型葉片成型；國內(nèi)僅有23.51左右的葉片生產(chǎn)工藝技術(shù)，而國外已擁有55米左右的特大葉片工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)。

　　2.2國內(nèi)復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片發(fā)展趨勢翼型復(fù)雜化。復(fù)合材料葉片由航空翼型向風(fēng)電機(jī)翼型發(fā)展，隨著風(fēng)機(jī)容量不斷增大，葉片的長度和厚度也相應(yīng)增加。同時(shí)，為了提風(fēng)電機(jī)的效率，在制造過程中還要加大葉片的升阻比，葉片翼形更加復(fù)雜。

　　開發(fā)高度柔性的變槳矩風(fēng)機(jī)葉片。風(fēng)力機(jī)葉片的兩條發(fā)展路線，即柔性葉片和剛性葉片。目前，世界上的風(fēng)電機(jī)葉片以剛性的為主，只有美國主張開發(fā)度柔性的變槳矩風(fēng)力機(jī)。葉片和塔架很柔軟，只要把風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)解決好，風(fēng)力機(jī)的成本就可以降下來，使風(fēng)力發(fā)電成本降至2.5美分賈高性能材料的應(yīng)用。在葉片的材料應(yīng)用方面，新型材料已開始應(yīng)用于大型的風(fēng)電機(jī)葉片的制造，如高強(qiáng)碳纖維丹麥0，公司及韌性天然纖維法國人1公司開始研制?？偟陌l(fā)展趨勢是向低成本輕質(zhì)化的方向發(fā)展，提高損傷容限和可靠性。

　　工藝技術(shù)多樣化。采用最新工藝，多種工藝綜合技術(shù)，如纏繞VARIMRTM熱熔性環(huán)氧預(yù)浸料硬質(zhì)泡沫發(fā)泡和多軸鋪層技術(shù)等。

　　單機(jī)容量大型化。大容量單機(jī)應(yīng)用于大中型風(fēng)力機(jī)群與電網(wǎng)并網(wǎng)發(fā)電運(yùn)行即所謂了單機(jī)容量為4.5多種機(jī)型，企業(yè)規(guī)模向大型化發(fā)展。

　　3結(jié)束語隨著新材料新技術(shù)的不斷應(yīng)用，復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片向復(fù)雜化大型化的方向發(fā)展。國內(nèi)性能復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展將大大縮短與世界先進(jìn)水平的差距，并將推動(dòng)我國整個(gè)復(fù)合材料行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。

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