風力發電機葉片材料選用介紹

   　1.2  CFRP
　　隨著風機葉片設計技術的提高，風力發電向大功率、長葉片的方向發展。葉片長度增加勢必增加葉片的質量。經對長度10~60m的葉片進行的統計表明，葉片質量按長度的三次方增加。葉片輕量化對運行、疲勞壽命、能量輸出有重要的影響。由于葉片運行時其重力產生交變載荷，使葉片本身及機組產生疲勞。葉片減重可相應減少輪轂、機艙、塔架等結構的質量。
　　對于大型葉片，剛度成為主要問題。為了保證在極端風載下葉尖不碰塔架，葉片必須具有足夠的剛度。既要減輕葉片的質量，又要滿足強度與剛度要求，有效的辦法是采用碳纖維增強塑料（CFRP）。CFRP的拉伸性模量是GFRP的2~3倍。大型葉片采用CF增強可充分發揮其高彈輕質的優點。據分析，采用CF/GFRP混雜增強的方案，葉片可減重20%~40%。據歐洲EC公司資助的研究計劃中介紹，在￠120m葉片轉子中添加CF能有效減輕總體質量達38%，另外亦可使其設計成本費用比GF減少14%。另外一個類似的研究分析也指出，添加CF制得的風機葉片質量會比GF減輕約32%。 
　　目前世界上最大的CF/GFRP混雜風機葉片是Nodex公司為海上風電5MW機組配套研制的長度56m的葉片。Nodex公司還開發了43m（9.6t）的CF/GFRP風機葉片，可用于陸上2.5MW機組。Enercon公司開發了供4.5MW風力機組使用的CFRP葉片。對于大型葉片是否需用CF增強，目前尚有爭議。一些人認為，在風能產業中引入CF工藝是“奇特”和昂貴的，如果可能應盡量避免。然而許多結構方面的工程師確信，自然的規模法則顯示，當葉片長度增加時，質量的增加要快于能量的提取。因此采用CF或CF/GF混雜纖維對抑制質量的增大是必要的。同時為了降低風能的成本，發展具有足夠剛性的更長葉片也是必要的。 
　　能否在風機葉片上大量采用CFRP取決于CF的價格。CFRP的性能雖然遠優于GFRP，且不論葉片還是整個風力發電機組毫玩疑問都是最輕量的，但價格也是最貴的。即使CF價格降到11美元/Kg，用CFRP制備葉片的價格還是過高。因此現在正從原材料、工藝技術、質量控制等方面深入研究，以求降低CFRP的成本。 
　　一般較小型的葉片（如長22m）選用量大價廉的E-GFRP，樹脂基體以不飽和聚酯為主，也可選用乙烯基酯樹脂或環氧樹脂。而較大型的葉片（如長42m以上）一般采用CFRP或CF/GFRP，樹脂基體以環氧樹脂為主。