吳濤

摘 要：本文首先介紹了風(fēng)力發(fā)電的重要性，其次從風(fēng)力發(fā)電葉片的研究、葉片的設(shè)計(jì)、玻璃纖維和碳纖維所制作的復(fù)合材料的風(fēng)電葉片各自的優(yōu)缺點(diǎn)及風(fēng)力發(fā)電葉片所存在的問(wèn)題等幾個(gè)方面進(jìn)行論述，最后提出解決的對(duì)策以及復(fù)合材料風(fēng)電葉片的未來(lái)趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：復(fù)合材料；風(fēng)電葉片；現(xiàn)狀；問(wèn)題；對(duì)策

中圖分類號(hào)：TB33 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

我國(guó)作為能源大國(guó)，其傳統(tǒng)的化石能源，例如煤礦、石油在國(guó)際上都占有很大的比例，但是，由于人類不正當(dāng)?shù)目辈欤@些能源也在日漸耗盡，并且這些傳統(tǒng)的能源有個(gè)很大的缺點(diǎn)，便是環(huán)境污染十分嚴(yán)重。因此，風(fēng)能這樣的一種可再生、健康環(huán)保的能源，受到了人們的重視。其高效的開(kāi)發(fā)和利用價(jià)值，是人們極為看重的。利用風(fēng)機(jī)葉片進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電，變得更加重要。但是在實(shí)際操作中，卻產(chǎn)生了很大的阻力。

復(fù)合材料應(yīng)用在風(fēng)力發(fā)電中主要依靠的就是轉(zhuǎn)子葉片，這種材料要求的葉片，其運(yùn)作的條件要求非常高，必須是在環(huán)境特別艱難的情況下才可以運(yùn)行的，傳統(tǒng)材料的葉片在風(fēng)力發(fā)電機(jī)上，某些性能方面很難滿足現(xiàn)在發(fā)電的需要，尤其是隨著社會(huì)的進(jìn)步，現(xiàn)在風(fēng)電機(jī)組發(fā)展的也十分迅速，所以，如何充分利用風(fēng)電葉片更好地發(fā)電，是人們需要研究的課題。

一、風(fēng)力發(fā)電葉片的研究進(jìn)展

隨著科學(xué)的不斷進(jìn)步，當(dāng)前的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)也取得了很大的提高，具體表現(xiàn)在風(fēng)電機(jī)組的單機(jī)容量由以前的0.02MW達(dá)到了最大單機(jī)容量為5MW。比之前番了幾十倍乃至幾百倍，這無(wú)疑不象征著風(fēng)力發(fā)電葉片技術(shù)的進(jìn)步。風(fēng)電機(jī)組容量的增加，也大大提高了風(fēng)力發(fā)電的效率。為什么要采用復(fù)合材料的葉片，眾所周知，復(fù)合材料的性能具有可設(shè)計(jì)性，它的剛度和強(qiáng)度也比較適合利用，其次，葉片由于發(fā)電的環(huán)境十分艱難，這也從另一方面磨煉了它的耐磨性，特別是當(dāng)這種材料的風(fēng)力機(jī)安裝在戶外的時(shí)候，雖然長(zhǎng)期經(jīng)手風(fēng)吹日曬，但它的耐候性很好地滿足用戶的使用。最后在維修方面也不需要有很大的調(diào)整。在國(guó)內(nèi)外研究復(fù)合材料的風(fēng)電葉片中，從葉片的設(shè)計(jì)，葉片的材質(zhì)都有了很好的建議。

1.風(fēng)力發(fā)電葉片的設(shè)計(jì)

現(xiàn)代葉片的設(shè)計(jì)不同于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，為了滿足大型化發(fā)電機(jī)組的需求，提高風(fēng)能發(fā)電的效率，在進(jìn)行葉片設(shè)計(jì)的時(shí)候，其形狀和材質(zhì)都需要充分考慮。在尺寸上面，復(fù)合材料下的風(fēng)電葉片要求制作的尺寸比傳統(tǒng)的葉片要大很多，葉片長(zhǎng)度的增加，同時(shí)也要考慮到葉片的質(zhì)量。葉片的材料大部分采用輕型玻璃鋼的纖維材料，葉片的形狀呈現(xiàn)出翼面的。在葉片尺寸制造上面，要去結(jié)構(gòu)應(yīng)該合理、技術(shù)先進(jìn)，尤其是整個(gè)工藝的制作上，滿足大尺寸下輕重量的要求，這樣才能降低整個(gè)發(fā)電力風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的成本，被更多人所利用。

2.增強(qiáng)材料體系

以前傳統(tǒng)上的葉片材料大部分是鋁材、鋼材、木材之類的，可想而知，這樣的葉片怎能抵擋戶外的風(fēng)吹日曬，因此，現(xiàn)代的復(fù)合材料下的葉片在材料要求方面，采用玻璃纖維的材料，綜合實(shí)力，無(wú)論是從性能方面、還是耐磨性、耐高溫性、抗腐蝕性方面都是一流的，深受歡迎的。而且另一方面，這樣的材質(zhì)在價(jià)格上面也是非常合理的，人們不用擔(dān)心昂貴的價(jià)格，所以，很多的廠商，來(lái)自世界各地的都喜歡開(kāi)發(fā)這樣材料的葉片用在發(fā)電機(jī)組上，而且還不用擔(dān)心銷(xiāo)量，因?yàn)檫@種復(fù)合材料做成的葉片無(wú)論是價(jià)格上，還是應(yīng)用在發(fā)電機(jī)組進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電上，都是極好的，對(duì)人類風(fēng)能的開(kāi)發(fā)也是極為重要的意義。

二、碳纖維在風(fēng)機(jī)葉片上的應(yīng)用

隨著對(duì)葉片尺寸要求越來(lái)越大，碳纖維這種復(fù)合材料也逐漸被眾人知悉，碳纖維的剛度大約是玻璃纖維剛度的3倍，而且由碳纖維制成的復(fù)合材料的剛度也比玻璃纖維要強(qiáng)大很多。另一方面，在葉片的重量方面，由于葉片的重量在不斷地減輕，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的成本也不斷地降低，以更好地滿足人們需要，碳纖維應(yīng)用在風(fēng)機(jī)葉片上，其葉殼的旋翼狀能夠很好地減輕葉片的重量，而且也能夠很好地保障葉片的質(zhì)量。國(guó)內(nèi)外的發(fā)電機(jī)組都是朝著更大規(guī)模發(fā)展的，這種碳纖維在風(fēng)電葉片上的應(yīng)用是越來(lái)越廣的。

三、碳纖維在風(fēng)力發(fā)電葉片中應(yīng)用所存在的問(wèn)題

盡管碳纖維有抗腐蝕、耐高溫、高質(zhì)量、輕重量、強(qiáng)剛度等很多的優(yōu)點(diǎn)，但是在實(shí)際應(yīng)用上還是不可避免地存在一些問(wèn)題，例如碳纖維的價(jià)格十分昂貴，而且居高不下，有的人認(rèn)為這樣的一種材質(zhì)不太實(shí)用，太貴了；再比如說(shuō)，在工藝制作上，要求太高，局限性太強(qiáng)，只有一些廠商才符合要求，制作這樣的碳纖維；還有，在質(zhì)量監(jiān)督方面，碳纖維不像玻璃纖維，由于玻璃纖維是透明的，所以當(dāng)制作好葉片的時(shí)候，很容易看到成品，而碳纖維透明度非常低，所以不容易進(jìn)行監(jiān)督控制。另外，碳纖維的韌性也是非常差，這對(duì)于制作成品時(shí)也是有很大的不利的影響的。以上碳纖維在制作和應(yīng)用中存在的問(wèn)題，應(yīng)該引起制作廠商的深思，找出解決辦法，更好地解決，以此更快地在目前越來(lái)越大的發(fā)電機(jī)組中應(yīng)用。

四、復(fù)合材料風(fēng)電葉片的模具問(wèn)題

發(fā)電機(jī)組朝著越來(lái)越大型的方向進(jìn)行發(fā)展，這種條件下風(fēng)電葉片的尺寸制作也越來(lái)越大，制作葉片的模具也需要進(jìn)行改變，模具材料的選擇上也需要進(jìn)行調(diào)整，傳統(tǒng)的葉片設(shè)計(jì)所采用的模具是金屬的材質(zhì)，如果在此進(jìn)出上進(jìn)行模具大小的改變，很顯然是非常困難的。所以為了和復(fù)合材料風(fēng)電葉片保持一致，那么模具上面也采用復(fù)合的材料。這樣一來(lái)，首先在工藝制作上降低了模具制造的難度，其次，也可以和葉片的外形尺寸更好地吻合，最后，在葉片制作周期上，也較之前大大縮短，提高了生產(chǎn)效率。

五、復(fù)合材料風(fēng)電葉片的其他問(wèn)題

從保護(hù)環(huán)境的角度看，大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電是很有必要的，但是從保護(hù)動(dòng)物上來(lái)說(shuō)，利用復(fù)合材料風(fēng)電葉片進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電，所產(chǎn)生的噪音污染也影響動(dòng)物的生存，甚至對(duì)于瀕臨滅絕的重點(diǎn)保護(hù)動(dòng)物更是產(chǎn)生很大的威脅。但是，相關(guān)政府部門(mén)應(yīng)當(dāng)制定相關(guān)的規(guī)章制度，增加這方面的經(jīng)濟(jì)扶持和政策引導(dǎo)，正確利用復(fù)合材料風(fēng)電葉片進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電；另外一方面，技術(shù)開(kāi)發(fā)人員在開(kāi)發(fā)這種風(fēng)電葉片的過(guò)程中，考慮全面，提高自身技術(shù)水平，改進(jìn)碳纖維在應(yīng)用中存在的不足，同時(shí)較少風(fēng)力發(fā)電所產(chǎn)生的噪音，把這種傷害盡力降到最低，引導(dǎo)人們科學(xué)合理的進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)復(fù)合材料風(fēng)電葉片進(jìn)行技術(shù)分析，也讓我們認(rèn)識(shí)到風(fēng)能作為一種可再生能源，是很有開(kāi)發(fā)價(jià)值的能源，取之不竭，用之不盡，任何一種資源都不是萬(wàn)能的，我們應(yīng)當(dāng)正確認(rèn)識(shí)這樣的一種新能源，揚(yáng)長(zhǎng)避短，促進(jìn)我國(guó)的風(fēng)電事業(yè)發(fā)展越來(lái)越強(qiáng)大。

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