兆瓦级风机叶片复合材料发展现状

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1、兆瓦级风机叶片复合材料发展现状*周娟1**，冯学斌1，彭超义21株洲时代新材料科技股份有限公司，湖南株洲4120072国防科技大学航天与材料工程学院，湖南长沙410073摘要：随着世界对可再生能源越来越重视，风能发展的前景将越来越广阔。本文简述了兆瓦级风机叶片复合材料的发展现状，分析了风机叶片用增强材料、树脂材料及夹芯材料等方面的发展情况，并对风机叶片材料的发展趋势进行了分析。关键词：复合材料；风机叶片中图分类号：TB332DevelopmentsofCompositesforMWwindturbinebladesZhouJuan1,FengXuebin1,PengChaoy

2、i21ZhuzhouTimesNewMaterialTechnologyCo.,Ltd.,HunanZhuzhou,4120072CollegeofAerospaceandMaterialsEngineering,NationalUniversityofDefenseTechnology,HunanChangsha410073Abstract:Withtheworld'sincreasingemphasisonrenewableenergy,windenergywillmeetabrighterfuture.DevelopmentsofcompositesforMWwindt

3、urbinebladeswasintroduces.Thereinforcedmaterial,resinmaterialandsandwichmaterialswereanalysedindetail.Andthetrendformaterialsofwindturbinebladeswasgiven.Keywords:composites;windturbineblades1.前言在当今世界能源短缺，同时又突出强调环保情况的大背景下，大力开发利用风能发电，正在成为一种普遍的趋势和潮流，风力发电在全球范围内迅速发展。风电叶片是风力发电机组的关键部件之一，价值占整机20%左右

4、。20年来的风机叶片技术和市场的开发使风力发电从复合材料的边缘应用变成全球复合材料最兴旺的市场之一，旺盛的市场需求驱动着先进技术和材料的研发和应用。*基金项目：国家863计划资助项目（编号：2007AA03Z563），湖南省重大科技专项资助项目（编号：No.2009FJ1002）**通讯作者：周娟，女，硕士，主要从事树脂基复合材料研究，E-mail:zhoujuan2009@teg.cn2.叶片材料的发展概况风机叶片是风力发电机组有效捕获风能的关键部件，被视为风力发电系统的关键技术和技术水平标志。在叶片发展的100多年里，叶片材料经历了木制叶片及布蒙皮叶片、钢梁玻璃纤维蒙皮叶

5、片、铝合金叶片[1]，到现在正在流行的玻璃纤维复合材料叶片，以及目前已开始采用碳纤维复合材料叶片，随着科学技术的进步，叶片材料的开发顺应了叶片大型化和轻量化的发展方向。目前世界上绝大多数叶片采用玻璃钢/复合材料制造。玻璃钢/复合材料具备强度与刚度可设计性、抗振性好、耐疲劳、耐腐蚀性和耐气候性好等优点。风力发电多年的发展证明，风机叶片的材料越轻、强度和刚度越高，叶片抵御载荷的能力就越强，叶片就可以做得越大，它的捕风能力也就越强，发电效率越高，投资风电的效益越好。因此轻质高强、耐蚀性好、具有可设计性的玻璃钢/复合材料是目前大型风机叶片的首选材料。3风机叶片用增强材料纤维增强复合材

6、料是由纤维和基体材料组成的，纤维起着承受载荷的主要作用。目前商品化的大型风机叶片大多采用玻璃纤维增强材料制造。在玻璃纤维方面E玻纤因其成本低、适用性强的特点被大量使用，同时为提高叶片的强度和刚度，S玻纤、M玻纤等也可作为增强材料。玻璃纤维厂商纷纷研制适合于风机叶片的玻璃纤维产品[2]。例如：美国欧文斯科宁公司：其0CSE1200直接无捻粗纱用Advantex®玻璃纤维制造，适用于缝编、机织、拉挤和缠绕成型，目标用途是风能和造船市场。美国佳斯迈威公司：其StarRov806无捻粗纱耐疲劳性能好，用以优化制造风机叶片用的机织布和缝编织物。美国PPG公司：其Hybon2002直接无

7、捻粗纱超硬而不易断裂，Hybon2026无捻粗纱疲劳强度比标准产品高10％，它们均适用于风轮叶片的制造。该公司正在研发刚度更高的增强材料，以填补E玻璃纤维与碳纤维之间的空白。芬兰奥斯龙公司：其CombiFlow缝编夹芯毡由两层短切玻璃纤维原丝与中间的多孔弹性PET助流层缝合而成，使树脂流动更好。国产玻纤厂家如重庆国际、常州宏发纵横、常州天常、成如旦等也都开发了相应的风机叶片用E玻纤产品，并得到了一些叶片生产厂家的批量应用。但是，玻纤密度较大，随着风机叶片长度的增加，叶片的质量也越来越重，完全依靠玻璃纤维