商品化的大型風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪葉片大多采用玻璃纖維復(fù)合材料,能滿足葉片輕質(zhì)高強和耐久性的要求,長度長于40米的葉片多采用碳纖維——玻璃纖維復(fù)合材料。使用碳纖維作為增強材料,不僅可以提高葉片的承載能力,由于碳纖維具有導(dǎo)電性,也可以有效地避免雷擊對葉片造成損傷。但限于碳纖維的制造技術(shù)和高昂的價格,碳纖維復(fù)合材料還未大量推廣應(yīng)用。
為了保證風(fēng)力發(fā)電機運行平穩(wěn),不僅要求葉片的質(zhì)輕高強,而且也要求葉片的質(zhì)量分布均勻、外形尺寸準(zhǔn)確,因此葉片的制造工藝對風(fēng)力發(fā)電裝置十分重要。大型風(fēng)輪葉片一般是采用梁殼結(jié)構(gòu)(有肋梁的夾心結(jié)構(gòu)),由多軸(縱向)向經(jīng)(橫向)強化編制物做骨架。現(xiàn)在國際上最先進的生產(chǎn)工藝是干法成型(也稱為閉模成型),即按照設(shè)計鋪層進行層鋪,然后密封型腔,進行抽真空注射成型。真空注射成型不僅樹脂含量容易控制,還保證了復(fù)合材料葉片的質(zhì)量均勻分布,而且增強材料鋪設(shè)準(zhǔn)確,基體樹脂在真空壓力的作用下,可以更完全的浸漬增強材料,能有效地發(fā)揮增強材料的性能,提高復(fù)合材料的承載能力。
風(fēng)輪葉片的設(shè)計壽命約為20年,由于是用復(fù)合材料做成的,自然降解非常緩慢。所以退役后的葉片處理是個難題,葉片的回收處理以及“綠色”葉片的研制將是今后重要方向。
德國、丹麥等風(fēng)能資源利用較好的國家復(fù)合材料風(fēng)輪葉片的研發(fā)能力世界領(lǐng)先,可以針對不同的地區(qū)風(fēng)力發(fā)電需要,選擇最佳的設(shè)計方案和制造技術(shù),生產(chǎn)適合不同需求的復(fù)合材料風(fēng)力發(fā)電葉片。目前,我國的風(fēng)輪葉片尤其是兆瓦級風(fēng)輪葉片所使用的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料大部分依賴進口,嚴重制約了我國兆瓦級風(fēng)輪葉片制造行業(yè)核心競爭力的提升。