干货丨风电叶片材料的演变史及未来发展方向

来源:风力发电机_广州太和风力发电设备有限公司 发布时间:2019-06-04 点击次数:

     北极星风电网络新闻:在过去的100年里,除了叶片越来越长之外,还发生了其他什么变化
    
    1887年,美国人查尔斯F.布鲁姆建造了第一台风力涡轮机。
    
    叶材:雪松木,叶长8.5米。
    
    2018年,中国吉林省澄飞最长的海上风电叶片在江苏如东基地成功发射。
    
    叶片材料:碳纤维增强复合材料,叶片长度:83.6米。
    
    叶片材料的演变有三个阶段:木质材料、金属材料、复合材料。
    
    在叶片成本中,叶片材料的选择占很大比例,对叶片综合性能的影响也最为显著。第一种刀片材料是木刀,布皮刀,然后是金属刀,最后是目前比较主流的复合刀片。
    
    首先,风力涡轮叶片应该足够轻。在相同风速下,较轻的叶片更容易旋转,因此其风力转换效率将大大提高。此外,为了满足几十年的使用寿命要求,还需要高强度和高韧性。最后,由于成本低,所以叶片材料的开发是一个筛选和开发的长过程,这是一个逐渐轻量化、高性能和低成本的过程。
    
    木叶
    
    
    金属刀片
    
    金属刀片克服了木刀片不易变形加工的缺点,金属材料价格低廉。经过长时间的木片加工,被认为是最理想的风电叶片材料。
    
    铝合金叶片
    
    铝合金是这里使用的主要金属材料。然而,也有许多缺点。虽然铝合金叶片重量轻,易于加工,但在叶片尖部收缩的情况下,加工铝合金叶片尤为困难。此外,金属材料在空气中的腐蚀也对叶片的维护和后期维护提出了挑战。
    
    纤维增强复合材料叶片
    
    1950年,纤维增强复合材料的原材料体系逐步发展,并不断探索其潜在的性能优势。随着应用技术的不断积累,长纤维增强聚合物基复合材料以其优异的力学性能、工艺性能和抗环境侵蚀性能成为大型风力机叶片材料的首选。
    
    这里的纤维主要是玻璃纤维和碳纤维,它们是由高分子聚合物(环氧树脂、不饱和树脂等)通过特定的成型工艺加工而成。
    
    玻璃纤维(左)和碳纤维(右)
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