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风电叶片大型化与轻量化趋势

2022-07-22 10:27:30

2021年,国家能源局要求风电平价上网发电,产业链对于降本增效的需求日益增强。因此开发出具有放热温度低、低密度、快速建立脱模强度的灌注树脂、轻质高韧的胶粘剂,对于缩短叶片从灌注到合模的整体制程,进而达到降本增效的作用至关重要。


风电叶片法兰大型化发展的同时,兼顾整个产业链的成本降低,叶片设计会朝着模块化的趋势发展,在未来产品开发储备上必然要从降本增效来考量。随着市场对风电叶片的利用效率要求越来越高,风电叶片向大型化发展成为了必然的趋势。


在相同长度叶片下,使用玻璃纤维作为增强材料的叶片重量,显著大于使用碳纤维作为增强材料的叶片重量,从而影响风电机组的运行性能和转换效率。传统玻璃纤维制成的复合材料已经逐渐暴露出了一定缺点,例如弹性模量和层间剪切强度比较低,长期耐温性差容易老化。


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特别是材料的质量密度还比较大,随着发电机组向大型化发展风机的叶片长度不断增加,越来越重的叶片对发电机和塔座,也提出了更苛刻的要求。相同叶片长度下,采用碳纤维复合材料制作的重量,远远低于玻璃纤维复合材料制作的重量。


叶片质量的减小和刚度的增加,可以有效改善叶片的空气动力学性能,降低叶片对机塔和轮轴的负载,风机的输出功率更平滑更均衡、运行效率更高,更有利于风机的风力收集。技术发展趋势上,风电叶片未来将会着重于产品容量逐渐提升,无论是陆上风电与海上风电均会向大型化发展。


现阶段风力发电机主流容量为2~4MW,未来小容量风力机将逐步淡出市场,朝向大型化风力机发展。风力机大型化的优点为对于风场土地利用效率大幅增加,缺点为单位建置成本将小幅上升。


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