風(fēng)電葉片用夾芯材料的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

  摘 要：本文簡(jiǎn)要回顧了全球風(fēng)能2008年的裝機(jī)情況和今后各國(guó)風(fēng)能的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)常用復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)用夾芯材料的類別和性能特點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，介紹了風(fēng)電葉片用夾芯材料的現(xiàn)狀，最后。對(duì)于風(fēng)電葉片用夾芯材料的發(fā)展趨勢(shì)提出了自己看法。
1  全球風(fēng)能概況和夾芯材料發(fā)展趨勢(shì)
    據(jù)中國(guó)風(fēng)能協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)，到2008年底，全球風(fēng)電總裝機(jī)容量達(dá)到120.8GW。2008年新增裝機(jī)容量超過(guò)27GW，同比增長(zhǎng)36%。2008年，歐洲與北美齊頭并進(jìn)，新增裝機(jī)容量都大約為8.9GW，亞洲以8.6GW而緊隨其后。處于領(lǐng)先地位的是美國(guó)和中國(guó)市場(chǎng)，美國(guó)新增裝機(jī)容量8.4GW，中國(guó)新增裝機(jī)容量6.3GW。
    2008年，在歐洲，風(fēng)電已成為新增電力中的主力電源，除了德國(guó)、西班牙和丹麥成熟市場(chǎng)的推動(dòng)外，在法國(guó)、英國(guó)和意大利的引領(lǐng)下，歐洲風(fēng)電市場(chǎng)的發(fā)展更加均衡；在美國(guó)，當(dāng)年竣工的風(fēng)電項(xiàng)目容量占本年度美國(guó)所有新增力裝機(jī)的42%，確立了風(fēng)電在美國(guó)新增電力生產(chǎn)當(dāng)中的主力電源地位，并顯示出在促進(jìn)就業(yè)方面的巨大作用。在中國(guó)，當(dāng)年新增容量超過(guò)了之前的歷史總和，為應(yīng)對(duì)金融危機(jī)的影響，政府已將發(fā)展風(fēng)能作為經(jīng)濟(jì)關(guān)鍵增長(zhǎng)點(diǎn)之一。
    2009年，在世界經(jīng)濟(jì)形式頗為艱難的大環(huán)境下，歐美地區(qū)的風(fēng)電增長(zhǎng)情況難以預(yù)計(jì)2009年新增裝機(jī)容量還會(huì)翻番，屆時(shí)會(huì)達(dá)到該年度世界新增風(fēng)電裝機(jī)總量的三分之一甚至更多。從全球范圍來(lái)說(shuō)，應(yīng)該保持增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。按照2008年的新增裝機(jī)容量27GW計(jì)算，需要夾芯材料即超過(guò)18萬(wàn)m3。2009年全球風(fēng)電產(chǎn)業(yè)對(duì)夾芯材料的需求量應(yīng)不會(huì)低于2008年。
    但同時(shí)，為了緩解經(jīng)濟(jì)壓力，風(fēng)電設(shè)備和零部件生產(chǎn)商都在積極尋求各種方法來(lái)盡量降低成本，葉片廠家也希望通過(guò)降低各種材料價(jià)格來(lái)減小成本支出。目前，葉片用夾芯材料主要有PVC硬質(zhì)泡沫、balsa輕木、PET泡沫和SAN泡沫，夾芯材料成本占葉片材料總成本的20%左右。若想降低夾芯材料的成本，可能的方案有兩個(gè)：優(yōu)化夾層結(jié)構(gòu)部位的設(shè)計(jì)和選用新型性價(jià)比更高的夾芯材料。
2  夾芯材料的種類和性能特點(diǎn)
    目前，用于復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)的夾芯材料主要有：硬質(zhì)泡沫、蜂窩和輕木三類。
2.1  硬質(zhì)泡沫
    硬質(zhì)泡沫主要有聚氯已烯(PVC)、聚氨酯(PU)、聚醚酰亞胺(PEI)、和丙烯腈一苯乙烯(SAN或AS)、聚甲基丙烯酰亞胺(PMI)、聚乙烯(PET)等。
    (1)PVC泡沫
    PVC泡沫實(shí)際上是PVC和聚氨酯混合物，但常常都簡(jiǎn)單的說(shuō)成PVC泡沫。PVC泡沫耐苯，所以能夠和聚酯樹(shù)脂共同使用。PVC泡沫主要有兩種，一種是交聯(lián)PVC，另外一種是非交聯(lián)PVC，也叫做線性PVC泡沫。
    交聯(lián)PVC泡沫具有很好的靜力動(dòng)力性能，可以用于承載要求高的產(chǎn)品。使用溫度在-240度~+80度，并且能夠耐多種化學(xué)物質(zhì)腐蝕，市場(chǎng)上使用的主要有Airex和DIAB的PVC產(chǎn)品。經(jīng)改進(jìn)的PVC泡沫可用于預(yù)浸料等耐熱要求更高的工世中，使用溫度可達(dá)140度，如Airex C71系列。線性PVC泡沫力學(xué)性能，化學(xué)穩(wěn)定性(耐苯)和熱變形性能相對(duì)要低一些，但兼具良好韌性和柔性，能吸收消化巨大的沖擊能量，抗沖擊性能特別好，例如Airex R63系列。