第一情报 ---装备制造业

大型海上风电技术研发情况:叶片技术

供稿人:罗天雨  供稿时间:2015-9-25   关键字:大型  海上风电  叶片技术  
叶片技术是风力发电机组的核心技术。风机叶片的结构和风机翼形设计是大型风电叶片设计的关键之一。海上大型风机最佳叶片翼型基本都是在梯形叶片的基础上,考虑叶尖速比、雷诺数和升阻比的关系对叶片外形进行优化。目前世界上的大、中型风力机的叶片,大多采用型钢主梁、蒙皮外壳、夹层腹板、金属预埋件连接叶根与轮毂的结构形式。

风机叶片材料的强度和刚度是决定风力发电机组性能优劣的关键。目前大型海上风机叶片采用高强轻质的碳纤维复合材料,并在横梁和端部使用碳纤维增强材料。美国和欧洲的研究分析指出,含有碳纤维之玻璃纤维层压制品已经成为兆瓦级风叶片的很有发展前景的换代产品。另外,国内学者研究了分级杉木和分级竹青板制成的复合材料风电叶片的制备,其能够替代玻璃钢叶片材料。爱尔兰Gaoth公司与日本三菱重工和与美国Cyclics公司研究热塑性复合环保叶片,美国Cyclics公司利用其开发的低粘度热塑性CBT树脂材料制作了全球首个12.6m可循环风力机叶片。一些复合材料公司正在对材料、工艺和质量控制等展开研究,以求开发成本较低的绿色叶片。

风机叶片技术在未来的发展趋势主要集中在叶片外形的改进和新材料的应用方面。叶片在细部仍存在改进空间,尤其是在大尺寸叶片方面,CFD方法的发展将使得科研人员对叶片翼型进行更加精确地计算和设计;随着叶片向大型化方向发展,轻质高强的碳纤维材料将逐渐扩大应用范围,但能否大规模应用还取决于新材料的价格,因此降低热塑性、竹质绿色环保叶片的成本也是叶片材料研究的一个热点。

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