二、國外兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)葉片制造技術(shù)動(dòng)向
　　風(fēng)力發(fā)電依靠渦輪機(jī)完成，其中配套渦輪機(jī)的FRP復(fù)合材料葉片是重要的零部件，其占整個(gè)風(fēng)電設(shè)備成本的20%左右。葉片的設(shè)計(jì)、選材和工藝又是決定風(fēng)電裝置性能與功率的主要因素，以及風(fēng)力發(fā)電的單位成本。縱觀全球葉片技術(shù)的發(fā)展趨勢，并兼顧風(fēng)機(jī)效能和降低成本兩因素，葉片的制作正向大型化發(fā)展。單機(jī)功率愈大，每KW的發(fā)電成本就愈低。因此全球風(fēng)電設(shè)備都在向兆瓦級(jí)大功率和長葉片方向開發(fā)。典型的丹麥LM公司是全球風(fēng)力發(fā)電最大的集團(tuán)，具有25年的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。其葉片月產(chǎn)達(dá)7000片以上，已在中國天津設(shè)廠。LM公司也是全球唯一有In-House測試能力的公司，可針對(duì)其葉片進(jìn)行Full-Scale的測試，所有的新設(shè)計(jì)葉片均可通過20年運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的測試才能獲準(zhǔn)投產(chǎn)。這些測試項(xiàng)目包括靜態(tài)、動(dòng)態(tài)、雷擊測試等，其測試設(shè)備中的激光掃描儀，更為葉片提供精確的幾何數(shù)據(jù)。LM公司目前生產(chǎn)最長的葉片為61.5m，是全球最長的葉片，重量為17.7噸，材質(zhì)為環(huán)氧基玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料，葉端等處采用碳纖，已按裝在芬蘭REpower公司的5MW海上風(fēng)機(jī)上。LM公司葉片制造技術(shù)包括多功能機(jī)械手鋪設(shè)玻纖，以提高鋪設(shè)進(jìn)度25%；在螺栓的支撐力上進(jìn)行創(chuàng)新，可增加葉片20%的長度；采用RIM法縮短樹脂滲透時(shí)間15-20%；以FRP模具取代鋼模，實(shí)現(xiàn)低成本。據(jù)有關(guān)信息，丹麥國家先進(jìn)技術(shù)基金會(huì)撥款0.6億丹麥克朗用于LM公司進(jìn)行創(chuàng)新型的新型葉片技術(shù)研究，該研究項(xiàng)目命名為“葉片之王”。是用FRP、C纖維和熱塑性材料的混合紗去制造葉片。這種紗鋪進(jìn)模具后，加熱模具，塑料紗線融化，將會(huì)使葉片的生產(chǎn)時(shí)間縮短一半。可以認(rèn)為，LM的兆瓦級(jí)葉片的設(shè)計(jì)，制造技術(shù)是全球最先進(jìn)，最富競爭力的。
　　在葉片設(shè)計(jì)上，LM公司還在10年前推出了一種新型具有彈性撓度的葉片概念，簡稱為預(yù)彎型葉片。該葉片在葉尖部分向外彎曲，使葉片在轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下，甚至處于強(qiáng)風(fēng)時(shí)還能與塔體保持一定距離，避免葉片撞擊塔架。預(yù)彎型葉片因其許可彎曲量變大，剛度相當(dāng)，從而材料用量減少，重量減輕，而獲取更多的風(fēng)能。據(jù)有關(guān)方面透露，這種預(yù)彎型葉片與標(biāo)準(zhǔn)型葉片相比，風(fēng)場在2.6m/秒風(fēng)速條件下即可起動(dòng)。據(jù)了解，LM公司與GE公司合作的項(xiàng)目中對(duì)開發(fā)加長葉片增加電量進(jìn)行案例分析測定，用40.3m長的葉片替換了原有1.5MW風(fēng)機(jī)上的37.5m長的葉片，結(jié)果標(biāo)明發(fā)電量增加7%，究其原因是其外圓掃風(fēng)面積比內(nèi)圓掃風(fēng)面積增加了14.8%。（附效果圖）
　　為降低發(fā)電成本，除葉片設(shè)計(jì)外，材料和工藝成型日新月異，通過材料和工藝的選擇達(dá)到輕量化和功能化，從而提高風(fēng)能的效能。葉片制造通常經(jīng)過五個(gè)步驟完成：葉梁→葉片分瓣外殼→組裝粘結(jié)→固化加熱硬化→離模后裝修磨光處理。從1992~1999年，歐洲風(fēng)電單機(jī)平均功率為200~700kw，葉片長度從12m~22m。2000年開始，單機(jī)功率增至900kw，葉片長度達(dá)25m。這兩年單機(jī)功率由1~2.0MW以上發(fā)展，葉片長度達(dá)到40m，當(dāng)前研發(fā)正朝著3-5MW，葉片長度向50~60m邁進(jìn)。

　　制造葉片的材料工藝對(duì)其成本具有決定性，因此，材料的選擇，制作工藝的優(yōu)化十分重要，通常材料根據(jù)葉片長度不同而選用不同的復(fù)合材料，目前最普通采用的是GF/UP、GF/VE、GF/EP。隨著發(fā)電機(jī)功率的增大，葉片長度不斷加長，因此必須使用先進(jìn)的材料來減輕重量，以達(dá)到輕質(zhì)高強(qiáng)和高剛性。
　　E玻璃纖維和Advantax玻璃纖維：E玻纖為目前葉片主流增強(qiáng)材料，與許多樹脂、成型工藝匹配性較佳，目前開發(fā)的許多編織形式，如單軸向、雙軸向、三軸向、四軸向甚至三維立體結(jié)構(gòu)等，以滿足不同的需要，使靈活的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得到更好的體現(xiàn)。但是，E玻璃纖維的密度比較大，因此，超大型葉片上較難適合。為了獲得葉片玻纖增強(qiáng)材料最好的性價(jià)比，近幾年，OCV公司在全球葉片市場上推出更高性能的Advantax玻纖，該玻纖與E玻纖相比，具有高的強(qiáng)度和模量，成功應(yīng)用在兆瓦級(jí)葉片制造上。雖然S玻璃纖維模量能達(dá)到 85.5Gpa，比E玻璃纖維高18%，強(qiáng)度高出33%，從技術(shù)角度而言，人們對(duì)于應(yīng)用高強(qiáng)度高斷裂應(yīng)變的S玻璃纖維在風(fēng)力機(jī)葉片上比較感興趣，但價(jià)格很高，因此未能成為葉片主導(dǎo)增強(qiáng)材料。（附表）