葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有效捕獲風(fēng)能的關(guān)鍵部件。在發(fā)電機(jī)功率確定的條件下，如何提高發(fā)電效率，以獲得更大的風(fēng)能，一直是風(fēng)力發(fā)電追求的目標(biāo)，而捕風(fēng)能力的提高與葉片的形狀、長(zhǎng)度和面積有著密切的關(guān)系，葉片尺寸的大小則主要依賴于制造葉片的材料。葉片的材料越輕、強(qiáng)度和剛度越高，葉片抵御載荷的能力就越強(qiáng)，葉片就可以做得越大，它的捕風(fēng)能力也就越強(qiáng)。因此，輕質(zhì)高強(qiáng)、耐久性好的復(fù)合材料成為目前大型風(fēng)力發(fā)電葉片的首選材料。
無(wú)論是陸地風(fēng)力發(fā)電，還是海上風(fēng)力發(fā)電，每千瓦時(shí)的發(fā)電成本均隨著發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的增加而下降，發(fā)電裝備的大型化已經(jīng)成為風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展趨勢(shì)。近幾年，隨著全球風(fēng)力發(fā)電市場(chǎng)的逐漸成熟，大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)相繼出現(xiàn)。目前商業(yè)化風(fēng)力發(fā)電所用的電機(jī)容量一般為 1.5 2.0 MW，與之配套的復(fù)合材料葉片長(zhǎng)度大約30—40米。據(jù)報(bào)道，現(xiàn)今世界上最大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的裝機(jī)容量為5 MW，旋轉(zhuǎn)直徑可達(dá)126.3米。丹麥的LM公司為此裝備配套研制了61.5米長(zhǎng)的復(fù)合材料葉片，單片葉片的重量接近18噸，成為世界最大的復(fù)合材料葉片 “巨人”。這一實(shí)例成功地體現(xiàn)了材料、結(jié)構(gòu)和工藝的三者的完美結(jié)合?！ ?/P>
在復(fù)合材料風(fēng)力發(fā)電葉片的研究開(kāi)發(fā)過(guò)程中，德國(guó)、丹麥、美國(guó)等風(fēng)能資源利用較好的國(guó)家針對(duì)大型葉片的材料體系、外形設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝、質(zhì)量檢驗(yàn)、在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和廢棄物處理作了大量的研究開(kāi)發(fā)工作，并取得了豐碩的成果。設(shè)計(jì)者和制造商已經(jīng)完全可以針對(duì)不同的地區(qū)風(fēng)力發(fā)電的需要，選擇******的設(shè)計(jì)方案和制造技術(shù)，生產(chǎn)適合不同需求的復(fù)合材料風(fēng)力發(fā)電葉片。
目前正在服役的風(fēng)力發(fā)電葉片多為復(fù)合材料葉片。這些葉片基本上是由聚酯樹(shù)脂、乙烯基樹(shù)脂和環(huán)氧樹(shù)脂等熱固性基體樹(shù)脂與E一玻璃纖維、s一玻璃纖維、碳纖維等增強(qiáng)材料，通過(guò)手工鋪放或樹(shù)脂注入等成型工藝復(fù)合而成，以滿足不同風(fēng)場(chǎng)的使用要求。由于玻璃纖維的價(jià)格僅為碳纖維價(jià)格的1/10左右，目前的葉片制造采用的增強(qiáng)材料仍以玻璃纖維為主。例如，在54米長(zhǎng)的大型復(fù)合材料葉片制造中依然以玻璃纖維為增強(qiáng)材料，最輕的葉片重量?jī)H為13.4噸。隨著超大型葉片的出現(xiàn)，葉片長(zhǎng)度不斷增加，葉片對(duì)增強(qiáng)材料的強(qiáng)度和剛度等性能也提出了新的要求，玻璃纖維在大型復(fù)合材料葉片制造中逐漸顯現(xiàn)出性能方面的不足。LM公司在制造61．5米的大型復(fù)合材料葉片時(shí)，為保證葉片能夠安全地承擔(dān)風(fēng)、溫度等外界載荷，單純的玻璃纖維增強(qiáng)材料已經(jīng)很難滿足葉片對(duì)強(qiáng)度和剛度的要求。因此，該葉片采用了玻璃纖維/碳纖維混雜復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，尤其是在翼緣等對(duì)材料強(qiáng)度和剛度要求較高的部位，則使用碳纖維作為增強(qiáng)材料。這樣，不僅可以提高葉片的承載能力，由于碳纖維具有導(dǎo)電性，也可以有效地避免雷擊對(duì)葉片造成損傷。
風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在工作過(guò)程中，復(fù)合材料葉片不僅要承受強(qiáng)大的風(fēng)載荷，還要經(jīng)受氣體沖刷、砂石粒子沖擊、以及強(qiáng)烈的紫外線照射等外界的侵蝕。為了充分發(fā)揮增強(qiáng)材料的增強(qiáng)作用，提高復(fù)合材料葉片的承擔(dān)載荷、耐腐蝕和耐沖刷等項(xiàng)性能，LM公司等復(fù)合材料葉片的制造商們還對(duì)樹(shù)脂基體系統(tǒng)進(jìn)行了精心設(shè)計(jì)和改進(jìn)。采用性能優(yōu)異的環(huán)氧樹(shù)脂代替不飽和聚酯樹(shù)脂，改善了玻璃纖維/樹(shù)脂界面的粘結(jié)性能，提高了葉片的承載能力，擴(kuò)大了玻璃纖維在大型葉片中的應(yīng)用范圍。為提高復(fù)合材料葉片在惡劣工作環(huán)境中的長(zhǎng)期使用性能，sP公司專(zhuān)門(mén)研究開(kāi)發(fā)出耐紫外線輻照的新型環(huán)氧樹(shù)脂系統(tǒng)，以滿足風(fēng)力發(fā)電葉片耐久性的要求。
在風(fēng)力發(fā)電的初期階段，由于發(fā)電機(jī)的功率較小，需要的復(fù)合材料葉片尺寸也比較小，葉片質(zhì)量分布的均勻性對(duì)發(fā)電機(jī)和塔座的影響不十分顯現(xiàn)；而且，當(dāng)時(shí)人們對(duì)開(kāi)模成型工藝時(shí)苯乙烯揮發(fā)給大氣環(huán)境造成的污染，對(duì)操作人員造成的身體危害并未引起足夠的認(rèn)識(shí)。因此，最初的小型復(fù)合材料葉片制造基本采用簡(jiǎn)單易行的手糊成型工藝。隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率的不斷提高，安裝發(fā)電機(jī)的塔座和捕捉風(fēng)能的復(fù)合材料葉片做的越來(lái)越大。
為了保證發(fā)電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)和塔座安全，不僅要求葉片的質(zhì)量輕，也要求葉片的質(zhì)量分布必須均勻、外形尺寸精度控制準(zhǔn)確、長(zhǎng)期使用性能可靠。若要滿足上述要求，需要相應(yīng)的成型工藝來(lái)保證。另外，復(fù)合材料制造過(guò)程中苯乙烯揮發(fā)對(duì)環(huán)境和操作人員產(chǎn)生的不良影響也越來(lái)越引起人們的重視，一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)制定出相應(yīng)的法規(guī)，我國(guó)也對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的有害揮發(fā)物有明確的限制規(guī)定。因此，復(fù)合材料成型工藝隨之發(fā)生變化，逐漸由開(kāi)模工藝向閉模工藝改進(jìn)，以減少苯乙烯自然揮發(fā)對(duì)環(huán)境和人體的危害。
在大型復(fù)合材料葉片制造過(guò)程中也反映出這一成型工藝的變化：首先，葉片的制造工藝由手糊成型向著濕法鋪放工藝的轉(zhuǎn)變，增強(qiáng)材料的現(xiàn)場(chǎng)浸漬逐漸轉(zhuǎn)向預(yù)先浸漬，開(kāi)始采用玻璃纖維/聚酯或玻璃纖維/環(huán)氧預(yù)浸料，大幅度的降低了成型過(guò)程中苯乙烯的揮發(fā)。這樣，不僅樹(shù)脂含量容易精確控制，保證了復(fù)合材料葉片的質(zhì)量分布均勻，而且增強(qiáng)材料鋪設(shè)角度準(zhǔn)確，可以有效地發(fā)揮增強(qiáng)材料的性能，提高復(fù)合材料的承載能力。其次，開(kāi)模成型工藝向著閉模工藝發(fā)展，為了改善成型環(huán)境，減少有害氣體的揮發(fā)，進(jìn)一步提高葉片的質(zhì)量穩(wěn)定性，大型復(fù)合材料葉片的制造開(kāi)始引入樹(shù)脂注人工藝技術(shù)。在樹(shù)脂注人工藝中，樹(shù)脂基體在真空壓力的作用下，可以更完全的浸漬增強(qiáng)材料，不僅能夠準(zhǔn)確地控制樹(shù)脂含量，充分發(fā)揮增強(qiáng)材料的作用，提高復(fù)合材料葉片的承載能力，而且無(wú)需大型專(zhuān)用設(shè)備，制造成本較低。
與此同時(shí)，葉片的制造模具也在悄悄地發(fā)生變化。大型復(fù)合材料葉片的外形尺寸與其制造模具有著極其密切的關(guān)系。為保證復(fù)合材料葉片設(shè)計(jì)外形和尺寸精度，葉片長(zhǎng)度越長(zhǎng)，成型時(shí)對(duì)模具剛度和強(qiáng)度的要求就越高，模具的重量和成本也會(huì)大幅度地提高。為了降低模具成本，減輕模具重量，大型復(fù)合材料葉片的制造模具也逐漸由金屬模具向著復(fù)合材料模具轉(zhuǎn)變，這也意味著復(fù)合材料葉片可以做得更長(zhǎng)。另外，由于模具與葉片采用了相同的材料，模具材料的熱膨脹系數(shù)與葉片材料基本相同，制造出的復(fù)合材料葉片的精度和尺寸穩(wěn)定性均優(yōu)于金屬模具制造的葉片產(chǎn)品。
此外，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，大型復(fù)合材料葉片的制造技術(shù)也在不斷的進(jìn)步。LM公司將機(jī)器人技術(shù)用于大型葉片的纖維鋪覆和粘結(jié)，并將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于工藝過(guò)程的實(shí)施監(jiān)控和數(shù)據(jù)記錄，為用戶提供可追溯的資料作為可靠性保證的依據(jù)。
選擇******的材料體系和制造工藝，制造出************的復(fù)合材料葉片，以滿足風(fēng)力發(fā)電快速發(fā)展的需求，未來(lái)的成型工藝將給復(fù)合材料葉片制造提供最優(yōu)的實(shí)施手段。
以最小的葉片重量獲得最大的葉片面積，使得葉片具有更高的捕風(fēng)能力，葉片的優(yōu)化設(shè)計(jì)顯得十分重要，尤其是符合空氣動(dòng)力學(xué)要求的大型復(fù)合材料葉片的******外形設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要性尤為突出，它是實(shí)現(xiàn)葉片的材料有效結(jié)合的軟件支撐。另外，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用也使得葉片的結(jié)構(gòu)與層合板設(shè)計(jì)更加細(xì)化，有利的支持了******工藝參數(shù)的確定。
早在1920年，德國(guó)的物理學(xué)家舢bert Betz就對(duì)風(fēng)力發(fā)電葉片進(jìn)行過(guò)詳細(xì)的計(jì)算。基于當(dāng)時(shí)的計(jì)算條件和對(duì)風(fēng)力發(fā)電葉片的認(rèn)識(shí)，Be￡z在葉片計(jì)算時(shí)采用了一些假設(shè)條件。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，計(jì)算手段的顯著提高，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的快速發(fā)展，人們對(duì)風(fēng)力發(fā)電葉片的認(rèn)識(shí)和理解也在逐步深人。尤其是近十年來(lái)，經(jīng)過(guò)研究人員對(duì)風(fēng)力發(fā)電葉片進(jìn)行的多次現(xiàn)場(chǎng)載荷、聲音和動(dòng)力測(cè)量以后，發(fā)現(xiàn)葉片的理論預(yù)測(cè)值與實(shí)際記錄值有較大的偏離。這可能是由于過(guò)多地相信了風(fēng)洞試驗(yàn)，而對(duì)葉片服役期間可能遇到的較強(qiáng)動(dòng)態(tài)環(huán)境和湍流條件考慮不足造成的。因此，一些相關(guān)人員對(duì)當(dāng)時(shí)的葉片計(jì)算采用的假設(shè)條件提出了質(zhì)疑。
流體動(dòng)力學(xué)計(jì)算和軟件的改進(jìn)使得研究人員能夠更精確地模擬葉片實(shí)際的受力狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步改善葉片的空氣動(dòng)力學(xué)特性，即使葉片在旋轉(zhuǎn)速度降低5%的情況下，捕風(fēng)能力仍可以提高5%；隨著葉片旋轉(zhuǎn)速度的降低，葉片運(yùn)行的噪音大約可以降低3dB。同時(shí)，較低的葉片旋轉(zhuǎn)速度要求的運(yùn)行載荷也較低，旋轉(zhuǎn)直徑可以相應(yīng)的增加。在此項(xiàng)研究的基礎(chǔ)上，德國(guó)的E~ercon公司將風(fēng)力發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)直徑由30米增加到 33米，復(fù)合材料葉片也隨著相應(yīng)的增加。由于葉片長(zhǎng)度的增加，葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)掃過(guò)的面積增大，捕風(fēng)能力大約提高了25%。Enercon公司還對(duì)33米葉片進(jìn)行了空氣動(dòng)力試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)精確的測(cè)定，葉片的實(shí)際氣動(dòng)效率為56%，比按照Betz計(jì)算的最大氣動(dòng)效率低約3—4個(gè)百分點(diǎn)。為此，該公司對(duì)大型葉片外形型面和結(jié)構(gòu)都進(jìn)行了必要的改進(jìn)：包括為了抑制生成擾流和漩渦，在葉片端部安裝“小翼”；為改善和提高渦輪發(fā)電機(jī)主艙附近的捕風(fēng)能力，對(duì)葉片根莖進(jìn)行重新改進(jìn)，縮小葉片的外形截面，增加葉徑長(zhǎng)度；對(duì)葉片頂部與根部之間的型面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，Enercon公司開(kāi)發(fā)出旋轉(zhuǎn)直徑7l米的2MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，改進(jìn)后葉片根部的捕風(fēng)能力得以提高。E~ercon公司在4．5MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)中繼續(xù)采用此項(xiàng)技術(shù)，旋轉(zhuǎn)直徑為112米的葉片端部仍安裝的傾斜“ 小翼”，使得葉片單片的運(yùn)行噪音小于3個(gè)葉片(旋轉(zhuǎn)直徑為66米)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪音。
丹麥的LM公司在61.5米復(fù)合材料葉片樣機(jī)的設(shè)計(jì)中對(duì)其葉片根部固定進(jìn)行了改進(jìn)，尤其是固定螺栓與螺栓孔周?chē)鷧^(qū)域。這樣，在保持現(xiàn)有根部直徑的情況下，能夠支撐的葉片長(zhǎng)度可比改進(jìn)前增加20%。另外，LM公司的葉片預(yù)彎曲專(zhuān)有技術(shù)也可以進(jìn)一步降低葉片重量和提高產(chǎn)能。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)的進(jìn)步，近年來(lái)，大型復(fù)合材料的葉片也向著智能化發(fā)展。在最新一代的 Enercon葉片中開(kāi)始采用葉片自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)⑷~片運(yùn)行狀態(tài)下的數(shù)百個(gè)電子信息自動(dòng)地傳遞給葉片的控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)每個(gè)月都會(huì)報(bào)告葉片的運(yùn)行情況、早期損傷情況，以利于使用者能夠?qū)p傷葉片進(jìn)行及時(shí)地修補(bǔ)。
LM公司將光纖控制技術(shù)用于制造智能復(fù)合材料葉片。在大型葉片制造中，尤其是近海風(fēng)場(chǎng)用的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，由于風(fēng)場(chǎng)的氣候條件惡劣，監(jiān)測(cè)和維護(hù)困難，對(duì)外界溫度、葉片裂紋、雷擊等對(duì)葉片損傷的早期預(yù)警顯得十分重要。為了能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)復(fù)合材料葉片的實(shí)時(shí)監(jiān)控，LM 公司將光纖監(jiān)控技術(shù)用于復(fù)合材料葉片的制造，開(kāi)發(fā)出具有智能功能的復(fù)合材料葉片。在制造大型復(fù)合材料葉片時(shí)，LM公司將光纖傳感器埋設(shè)和固定于復(fù)合材料內(nèi)部。當(dāng)這種智能復(fù)合材料葉片工作時(shí)，光纖傳感器就會(huì)將葉片工作時(shí)的狀態(tài)實(shí)時(shí)反映給數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，相關(guān)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理后，將其反饋給風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)。一旦葉片所承受外界載荷(溫度、風(fēng)速、風(fēng)載等)超過(guò)設(shè)計(jì)載荷、葉片主體產(chǎn)生裂紋、外界雷擊等可能對(duì)葉片造成損傷時(shí)，葉片的監(jiān)控系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出早期預(yù)警信號(hào)，此時(shí)才需要對(duì)葉片進(jìn)行必要的保養(yǎng)和維護(hù)工作，可以大大降低葉片的日常維護(hù)費(fèi)用。目前，這項(xiàng)工作正在模擬的外界環(huán)境中進(jìn)行20年服役期的可靠性加速試驗(yàn)。LM公司目前也將此系統(tǒng)安裝在40米的葉片上進(jìn)行試驗(yàn)，不久將在61.5米的葉片上進(jìn)行試驗(yàn)。
目前使用的復(fù)合材料葉片屬于熱固性復(fù)合材料，很難自然降解。廢棄物處理一般采用填埋或者燃燒等方法處理，基本上不再重新利用。面對(duì)日益突出的復(fù)合材料廢棄物對(duì)環(huán)境造成的危害，一些制造商開(kāi)始探討復(fù)合材料的回收和再利用技術(shù)。
到2004年底，全世界新增的風(fēng)力發(fā)電能力接近8GW，風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)的總?cè)萘恳堰_(dá)47.4GW，正在服役的風(fēng)力發(fā)電葉片已達(dá)數(shù)千片。在未來(lái)十年間，仍以10%以上的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。復(fù)合材料風(fēng)力發(fā)電葉片的使用壽命一般為2030年。雖然最初的葉片為木質(zhì)結(jié)構(gòu)，但絕大多數(shù)的服役葉片仍為復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。在未來(lái)的十幾年間，這些葉片將陸續(xù)退役，退役后葉片如何處理也將成為材料科學(xué)家和環(huán)保工作者必須面對(duì)的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。以利用風(fēng)能發(fā)電最好的德國(guó)為例，目前德國(guó)的風(fēng)力發(fā)電量約占全年總發(fā)電量的6%。如果德國(guó)實(shí)現(xiàn)由風(fēng)力發(fā)電來(lái)提供25%的電力需求的發(fā)展目標(biāo)，則該國(guó)需要安裝7500個(gè)超大型風(fēng)力發(fā)電裝置，至少需要22500個(gè)大型復(fù)合材料葉片與之配套。這些葉片在生產(chǎn)過(guò)程中將產(chǎn)生大量的苯乙烯有害氣體，也會(huì)產(chǎn)生一些固體廢棄物，而退役葉片造成的廢棄物則更是數(shù)量驚人。
目前，復(fù)合材料廢棄物的回收和再利用多集中在廢棄物粉碎后作為填料使用，或者燃燒廢棄物利用其熱能。復(fù)合材料葉片的制造商正在探討熱固性復(fù)合材料(如預(yù)浸料)分離處理技術(shù)的可行性，試圖將未固化的復(fù)合材料進(jìn)行熱固性樹(shù)脂與增強(qiáng)纖維分離，然后分別再利用。廢棄物的回收和再利用是退役復(fù)合材料葉片最理想的處理方法，這就是為什么人們積極研究開(kāi)發(fā)熱塑性復(fù)合材料葉片——“綠色葉片”的重要原因。
與熱固性復(fù)合材料相比，熱塑性復(fù)合材料具有質(zhì)量輕、抗沖擊性能好、生產(chǎn)周期短等一系列優(yōu)異性能。在相同的尺寸條件下，熱塑性復(fù)合材料由于密度低，葉片的重量更輕，隨之帶來(lái)安裝塔座和發(fā)電機(jī)重量的減小，同時(shí)運(yùn)輸和安裝費(fèi)用也相應(yīng)地降低。但是，該類(lèi)復(fù)合材料的制造工藝技術(shù)與傳統(tǒng)的熱固性復(fù)合材料成型工藝差異較大，制造成本較高，成為限制熱塑性復(fù)合材料用于風(fēng)力發(fā)電葉片的關(guān)鍵問(wèn)題。隨著熱塑性復(fù)合材料制造工藝技術(shù)研究工作的不斷深人和相應(yīng)的新型熱塑性樹(shù)脂的開(kāi)發(fā)，制造熱塑性復(fù)合材料葉片已經(jīng)不僅僅是一個(gè)新概念，正在一步步地走向現(xiàn)實(shí)。
最近，愛(ài)爾蘭Gaoth風(fēng)能公司與日本三菱重工和美國(guó)Cyclics公司正在探討如何共同研制低成本熱塑性復(fù)合材料葉片。Gaoth公司認(rèn)為熱塑性復(fù)合材料葉片制造成本較高的主要原因是目前熱塑性復(fù)合材料的制造工藝成本較高，如果能夠開(kāi)發(fā)出一種新的低成本制造技術(shù)，就有可能使得熱塑性復(fù)合材料的制造成本低于熱固性復(fù)合材料。在愛(ài)爾蘭有關(guān)企業(yè)的資助下，Limerick大學(xué)和Galway國(guó)立大學(xué)開(kāi)展了熱塑性復(fù)合材料的先進(jìn)成型工藝技術(shù)的基礎(chǔ)研究。為了解決熱塑性復(fù)合材料葉片的纖維浸漬和大型熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件制造過(guò)程的樹(shù)脂流動(dòng)性問(wèn)題，美國(guó)的Cyclics公司為此開(kāi)發(fā)出一種低粘度的熱塑性工程塑料基體材料——cBT 樹(shù)脂。這種像水一樣低粘度的熱塑性工程塑料CBTR樹(shù)脂流動(dòng)性好，易于浸漬增強(qiáng)材料，可以充分發(fā)揮增強(qiáng)材料的性能，賦予復(fù)合材料良好的韌性。該項(xiàng)技術(shù)的實(shí)施，不僅可以提高葉片的抗沖擊能力，還可以大幅度提高成型速度，具有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)。Cyclics公司聲稱當(dāng)葉片退役后，平均每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可再利用的葉片材料可達(dá)19噸，這是前所未有的。
在“綠色葉片”研究的最初階段，愛(ài)爾蘭的Gaoth公司將負(fù)責(zé)12．6米長(zhǎng)的熱塑性復(fù)合材料葉片的制造，Mitsubishi(三菱)公司將負(fù)責(zé)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)上進(jìn)行“綠色葉片的試驗(yàn)”。此項(xiàng)試驗(yàn)成功后，他們將繼續(xù)研究開(kāi)發(fā)30米以上的熱塑性復(fù)合材料標(biāo)準(zhǔn)葉片。根據(jù)有關(guān)資料介紹，與環(huán)氧樹(shù)脂/玻璃纖維復(fù)合材料大型葉片相比較，如果采用熱塑性復(fù)合材料葉片，每臺(tái)大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)所用的葉片重量可以降低10%，抗沖擊性能大幅度提高，制造成本至少降低1/4，制造周期至少降低1/3，而且可以完全回收和再利用。安全快捷地制造“綠色”的復(fù)合材料葉片正期待著復(fù)合材料葉片制造商去實(shí)現(xiàn)，Gaoth公司及其合作伙伴就是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的先驅(qū)。
作為可再生的清潔能源之一，我國(guó)已經(jīng)開(kāi)始注重風(fēng)能的開(kāi)發(fā)和利用。在國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目和863項(xiàng)目的共同支持下，我國(guó)已基本掌握了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及復(fù)合材料葉片的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)；“十五”期間，將完成MW級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的研制，為我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)參與常規(guī)能源市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)奠定基礎(chǔ)。“十五”期間，風(fēng)力發(fā)電事業(yè)在我國(guó)得到快速發(fā)展。根據(jù)最近的資料報(bào)道，到2020年，我國(guó)將投資2000億人民幣用于風(fēng)力發(fā)電建設(shè)，新增風(fēng)力發(fā)電能力將達(dá)3000MW，并要求風(fēng)力發(fā)電裝備本土化。這項(xiàng)舉措將對(duì)我國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展起到積極的促進(jìn)作用。為此，國(guó)內(nèi)的一些企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)正在加緊研究開(kāi)發(fā)1．5MW風(fēng)力發(fā)電裝備和與之配套的大型復(fù)合材料葉片。國(guó)際上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家也看好了潛力巨大的中國(guó)風(fēng)力發(fā)電市場(chǎng)，丹麥、美國(guó)等國(guó)家為了降低生產(chǎn)成本，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，紛紛在中國(guó)建廠。國(guó)家對(duì)可再生清潔能源的支持，加快了風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展速度，也為我國(guó)的大型復(fù)合材料葉片開(kāi)發(fā)提供了一個(gè)不可多得的發(fā)展機(jī)遇。面臨著巨大的市場(chǎng)需求和強(qiáng)勁的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，我國(guó)大型復(fù)合材料葉片的發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)共存。
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