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海上风电是可再生能源发展的重要领域,风力发电的关键配件风电叶片的制作材料有哪些?
大学仕 2020-02-10 10:13
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我国风力资源十分丰富,海上风电是可再生能源发展的重要领域,是推动风电技术进步和产业升级的重要力量,同时也是促进能源结构调整的重要措施。加快海上风电项目建设,对于促进我国沿海地区治理大气雾霾、调整能源结构和转变经济发展方式等工作具有重要意义。风力发电是将风的动能转化为机械动能,再进而转化为电力动能,这要依靠风力发电机的良好运转才能实现。风电叶片—风力发电的关键一环,会直接影响风能的转换率,那么风电叶片的制作材料有哪些要求呢?

风电叶片主要由基体树脂、增强材料、加薪材料、结构胶以及表面涂料等构成。基体材料包括不饱和聚酯树脂、环氧树脂和乙烯基树脂等;增强材料有玻璃纤维、碳纤维和天然纤维(竹纤维)等;夹芯材料有PVC 泡沫、PMI泡沫、Balsa(轻木)、san 泡沫和竹纤维等。

目前,风电叶片大多采用的是玻璃纤维增强聚酯树脂或玻璃纤维增强环氧树脂来制作。环氧树脂具有良好的力学性能、耐化学腐蚀性以及尺寸稳定性,因此在叶片不断加长的趋势之下,许多叶片设计公司的基体树脂渐渐以环氧树脂代替了最初使用的不饱和聚酯。环氧树脂的主要产地分布于中国、日本以及欧洲。其中,我国的环氧树脂产能约占到世界总产能的60%。

值得关注的是,近几年,逐渐有不少公司开始尝试以聚氨酯来作为制作风电叶片的材料。相比之下,聚氨酯风电叶片具有:设计性强,力学性能好,能够平衡叶片强度与韧性间的需求,还能考虑到材料的历史性能与疲劳性能;效率更高,固化快节省时间和生产成本,尤其是在对大尺寸部件的生产时,能保障生产效率和产品质量;兼容性好,与其他材料融合良好。例如:在玻璃纤维与碳纤维的复合生产中将呈现出更理想的界面结合力。

目前主要使用E 级玻璃纤维,H 级和S 级在未来可能会得到广泛的使用,使用比较多的玻璃纤维生产商主要有OCV、CPIC、PPG、巨石和泰山等,其中OCV 和PPG 均在中国本地生产。碳纤维的目前成本较高,还需要等待大规模工业化时机的到来。随着我国叶片行业的快速发展,叶片材料的相关领域取得了较大突破,大部分原材料已经可以实现本地化,为我国风电叶片产业的快速发展打下了基础。

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