面向未來的海上風電新型玻璃鋼葉片

　　（編者按）為了把風機葉片制作得又長、又輕、又經濟耐用，設計師們使出了渾身解數，嘗試從纖長型到分段式設計、到使用記憶材料制作可變形葉片等各種辦法。看看老外是如何在進行技術和市場的探索和攀登。
　　從風能月刊獲得信息，艾爾姆風能和西門子各自開發了纖長型6兆瓦風機葉片，長度分別達到73.5和75米。兩款產品單體重量都在25到26噸之間，而且沒有采用碳纖維材料。
　　Nordex開發的一款近58米長纖型葉片在承負荷的主框架間填充了碳纖維材料。NR58.5型葉片重量比該產品的前身NR50輕7%，只有不到11噸重。
　　美國加利福尼亞的Modular Wind Energy創新地開發了分段式葉片系列產品，產品以15米為單位分段生產和運輸。它采用的先進組裝技術，據稱可以避免采用傳統螺栓式安裝技術而造成的重量損耗缺點。該公司還說這種產品要比同規格普通葉片輕20%，可以實現更大的葉片長度和更低的能源成本。
　　美國Blade Dynamics公司開發的分段式葉片可以分小組件進行生產并且分成兩段運輸，據說可以極大地提高產品質量和性能，而且對生產和組裝模具要求不高，產品包括輕質根端連接裝置以及一套模塊化中央翼梁結合技術，使得大葉輪風機的年產能提高6%-12%，并能帶來更高的經濟效益。這項技術正在專利申請過程。
　　三星重工將與韓國南部電力公司合作，在濟州島西歸浦臺井建設一座裝機容量為200兆瓦的海上風力發電場，研制目前世界上容量最大的7兆瓦級海上風力發電機，開發制造的葉片每只長171米，可以提高發電效率。風電機的工作壽命由現有其他電機的20年延長至25年。今年1月，三星重工與蘇格蘭有關企業簽署了提供7兆瓦海上風力發電機組試制品的協議，7月，其在德國的風電中心于漢堡市新設立了工程技術中心。研發風電新技術的步伐大大加快，2015年要在世界風電市上占有10%的份額。
　　雖然更長更纖細的風機葉片投入使用的時間僅在數年，但這種產品已經成為風力設備制造產業的一大趨勢。纖細修長的葉片一方面可以推動風機產出更高的電能，一方面可以減輕葉輪和發電機所承受的重量負荷，延長設備使用壽命從而降低因為設備折舊而增加的風力能源成本。由于風機使用了細長的葉片可以實現在低風速條件下發電，它們的年度風電產能也得到了提高。長葉片甚至可以提高風機為電網輸送基載電量的能力，從而提高電網中輸電電纜和變壓器的使用率。纖長型葉片有一個重要的特征就是它的漿葉寬度與葉片總長相對比較窄。而且，隨著葉片長度的增加，葉片強度和硬度也需要相應增加以避免葉片在高風力負荷作用下扭曲變形甚至掃到塔筒。這正在成為一項難度日益增大的挑戰。
　　除了使用昂貴的碳纖維材料，風機葉片制造商探究了通過延長相對粗圓的葉片根端的辦法來提高葉片整體的強度。但是，一根圓柱體在空氣中揮過時產生的阻力多于空氣推力，補救這個缺陷的方法是加裝一個擾流裝置模仿槳葉作用提高空氣升力。Vortex風機上采用的安裝在槳葉根部的多組小型副翼就可以提高葉片的工作性能。