高分子资料在风力机中的应用

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1、.....页眉题目：高分子材料在风力机叶片中的应用摘要随着能源问题的日益突出，风力发电越来越受到关注，风力发电近几年得到的很大的发展。风力机叶片，尤其是大型风力机叶片由于其在风力发电中的作用和特性，对制造工艺和材料等要求很高。高分子材料由于其良好的物理化学性能和力学性能，在风力发电中应用十分广泛。风力机叶片是风力发电机组的关键部件之一，是复合材料应用的典范，它将树脂、芯材、胶粘剂、涂料、密封胶带等高分子材料的先进技术和卓越性能融为一体，形成高端的复合材料综合成型体。本文详细介绍了风力机叶片的加工技术，以及高分子材料在风力机叶片上的应用。关键词

2、：风力机叶片高分子材料。.....页脚.....页眉1引言风能是绿色、环保、可再生能源,取之不尽,用之不竭。在当今世界能源短缺、供应紧张,同时又突出强调环保的情况下,大力开发利用风能,用之发电,乃是普遍的趋势和潮流,世界如此,中国亦然。风力发电是目前世界上能源领域发展最快且相对成熟的技术之一,据知大约每年以25-30%的速度递增。表1给出2006年世界各国风电装机容量前十名的情况,表2则给出2006年各国新增装机容量前十名的情况。.....页脚.....页眉表12006年世界各国的装机容量排名国别装机容量（MW）1德国206222西班牙116

3、153美国116034印度62705丹麦31366中国26047意大利21238英国19639葡萄牙171610法国1567其他11004总计74221表22006年世界各国新增装机容量排名国别新增容量（MW）1美国24502德国22233印度18404西班牙15875中国13476法国8107加拿大7768葡萄牙6949英国63410意大利417其他2405总计15197.....页脚.....页眉分析表1和表2的数据可见,目前世界风电总装机容量已达74221MW,2006年是世界风电发展创记录的一年,新增装机容量15197MW,增幅达32

4、%左右。中国目前总装机容量已达2604MW,世界排名第六,亚洲第二,远落后于印度;2006年新增容量1347MW,增幅达107%左右,增速为世界第一。据国家发改委的计划安排,我国的装机容量2010年达5000MW,2015年达15000MW,2020年30000MW,拟占届时国内总发电量的15%左右。因此风力发电在我国未来的十几年间将有相当大的发展空间,形成了当前国内的风电热。在风电设备中风力发电机的叶片是提高其性能的关键部件,而制造成本在总成本中所占比重最大,约为15-20%。目前大型风力发电机的叶片基本上均由各种复合材料制成,因此叶片气动

5、设计和结构设计技术与复合材料技术密切相关,同时复合材料还用在机舱罩、轮毂、塔架等部位。目前为降低风力发电成本,要求单机容量越来越大,叶片越来越长。理论和实践表明,风力机捕获风能的多少与风轮直径的平方成正比,因此如果叶片增长6%,则捕获的风能可增加12%以上。.....页脚.....页眉目前已在研发5MW以上、长达50m以上的叶片,更进一步向7~10MW、长达60m以上的叶片发展。叶片大型化的同时还要求轻量化、低成本化和高性能化,即在满足安全、可靠和寿命要求的前提下质量要更轻、成本更低、功率更高。为此要进行气动及结构设计、材料体系和制造技术上的

6、系列革新。目前我国风力机叶片技术已可制造1.5-2.0MW、长达35-37.5m的叶片,正在计划研发2.5-3.0MW、长达40m以上的叶片。风力机的研制是设计空气动力学、机械设计与制造、材料、电机、控制等的多学科的系统工程,尽管我国已引进一些国外制造技术,但从综合技术水平上看,我们严重缺乏具有独立自主知识产权的核心技术以及进行自主创新的能力,我们与世界的先进水平还有一定差距,急需一个综合配套的跨越式的创新发展。2风力机叶片制造技术风能行业是世界上发展最快的纤维增强塑料用户之一。随着风力涡轮机不断增大，其生产技术也日益进步。涡轮机的叶片是制造

7、工艺最复杂的部件，现在叶片最大长度已超过80m，而且还将变得更长。标准的电网规模风力涡轮机的设计发电能力为1~3MW，装有3枚30~50m长的叶片。叶片制造的劳动量很大。叶片外壳由主梁支承。叶片的增强材料一般是E玻璃纤维，占叶片重量的70%~75%。增强材料由环氧或不饱和聚酯树脂灌注。叶片通常是分半成型，然后用环氧胶粘接。玻璃纤维增强材料一般用手铺在模具中，形成干铺层。用巴萨木、结构性泡沫材料或专门设计的三维材料作为叶片的芯材，起支撑作用。有些制造商也使用E玻璃纤维的预浸料、碳纤维或混杂材料制造叶片，特别是在长叶片的生产中。世界上最大的风力涡

8、轮机制造商是丹麦的维斯塔斯风力系统公司。80m长的叶片就是螺接在该公司重35吨的7MW海上风力涡轮机的轮毂上。3枚叶片组成的风轮直径为164m，把大量纤维增强塑料摆