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(1)復(fù)合材料葉片的材料體系
風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片是一個(gè)復(fù)合材料制成的薄殼結(jié)構(gòu)，一般由根部、外殼和加強(qiáng)筋或梁三部分組成，復(fù)合材料在整個(gè)風(fēng)電葉片中的重量一般占到90%以上。復(fù)合材料葉片發(fā)展之初采用的是廉價(jià)的玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯樹脂體系，直到今天這仍是大部分葉片采用的材料。隨著葉片長(zhǎng)度的不斷增大，這種體系在某些場(chǎng)合已不能滿足要求，于是很自然地，性能更優(yōu)異的增強(qiáng)材料―碳纖維進(jìn)入了葉片生產(chǎn)者的視野。碳纖維的添加對(duì)于復(fù)合材料葉片有影響。一般認(rèn)為，22m以下的葉片采用玻璃纖維，而大于42m的葉片則采用碳纖維或碳玻混雜纖維。樹脂基體方面，聚酯樹脂價(jià)格低廉，成型工藝性好，但性能一般，環(huán)氧樹脂則剛好相反，性能較優(yōu)但價(jià)格較高且工藝操作性不好，所以目前成本和性能等介于二者之間的乙烯基樹脂被一些葉片制造商大量采用。
鑒于目前國際上碳纖維價(jià)格居高不下，有些人認(rèn)為在葉片生產(chǎn)中采用碳纖維太過昂貴，不應(yīng)采用，實(shí)際上并非如此。一方面由于葉片長(zhǎng)度的增加，其對(duì)剛度的要求也更加嚴(yán)格，在更大尺寸葉片的制造上，單純的玻璃纖維已不能滿足要求，碳纖維的剛度大約是玻纖的3倍，制成的復(fù)合材料剛度約是玻璃鋼的兩倍，從這個(gè)意義上說碳纖維的引入是必要也是必須的；另一方面由于葉片尺寸的加大，其質(zhì)量也越來越巨大，高性能碳纖維的引入可以在很大程度上實(shí)現(xiàn)葉片的減重，而隨著葉片重量的減輕，旋翼葉殼、傳動(dòng)軸、平臺(tái)及塔罩等也可以輕量化，從而可整體降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的成本，抵消或部分抵消碳纖維引入帶來的成本增加。隨著大型、超大型海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制造和陸續(xù)投入運(yùn)行，碳纖維在風(fēng)電葉片上大規(guī)模應(yīng)用的時(shí)代已為時(shí)不遠(yuǎn)。
