1、国外兆瓦级风机叶片制造技术动向风力发电依靠涡轮机完成，其中配套涡轮机的 FRP 复合材料叶片是重要的零部件，其占整个风电设备成本的 20%左右。叶片的设计、选材和工艺又是决定风电装置性能与功率的主要因素，以及风力发电的单位成本。纵观全球叶片技术的发展趋势，并兼顾风机效能和降低成本两因素，叶片的制作正向大型化发展。单机功率愈大，每 KW 的发电成本就愈低。因此全球风电设备都在向兆瓦级大功率和长叶片方向开发。典型的丹麦 LM 公司是全球风力发电最大的集团，具有 25 年的生产实践经验。其叶片月产达 7000 片以上，已在中国天津设厂。LM 公司也是全球唯一有 In-House 测试能力的公司，可针
2、对其叶片进行Full-Scale 的测试，所有的新设计叶片均可通过 20 年运转状况的测试才能获准投产。这些测试项目包括静态、动态、雷击测试等，其测试设备中的激光扫描仪，更为叶片提供精确的几何数据。LM 公司目前生产最长的叶片为 61.5m，是全球最长的叶片，重量为 17.7 吨，材质为环氧基玻纤增强复合材料，叶端等处采用碳纤，已按装在芬兰 REpower 公司的 5MW 海上风机上。LM 公司叶片制造技术包括多功能机械手铺设玻纤，以提高铺设进度 25%；在螺栓的支撑力上进行创新，可增加叶片 20%的长度；采用 RIM 法缩短树脂渗透时间 15-20%；以 FRP 模具取代钢模，实现低成本。可
3、以认为，LM 的兆瓦级叶片的设计，制造技术是全球最先进，最富竞争力的。在叶片设计上，LM 公司还在 10 年前推出了一种新型具有弹性挠度的叶片概念，简称为预弯型叶片。该叶片在叶尖部分向外弯曲，使叶片在转动状态下，甚至处于强风时还能与塔体保持一定距离，避免叶片撞击塔架。预弯型叶片因其许可弯曲量变大，刚度相当，从而材料用量减少，重量减轻，而获取更多的风能。据有关方面透露，这种预弯型叶片与标准型叶片相比，风场在2.6m/秒风速条件下即可起动。LM 公司设计的这种预弯型叶片于 2004 年在中国申请了发明专利。另据了解，LM 公司与 GE 公司合作的项目中对开发加长叶片增加电量进行案例分析测定。GE
4、公司用 40.3m 长的叶片替换了原有 1.5MW风机上的 37.5m 长的叶片，结果标明发电量增加 7%，究其原因是其外圆扫风面积比内圆扫风面积增加了 14.8%。为降低发电成本，除叶片设计外，材料和工艺成型日新月异，通过材料和工艺的选择达到轻量化和功能化，从而提高风能的效能。叶片制造通常经过五个步骤完成：叶梁叶片分瓣外壳组装粘结固化加热硬化离模后装修磨光处理。从 19921999 年，欧洲风电单机平均功率为 200700kw，叶片长度从 12m22m。2000 年开始，单机功率增至 900kw，叶片长度达 25m。这两年单机功率由 12.0MW 以上发展，叶片长度达到 40m，当前研发正朝
5、着 3-5MW，叶片长度向 5060m 迈进。制造叶片的材料工艺对其成本具有决定性，因此，材料的选择，制作工艺的优化十分重要，通常材料根据叶片长度不同而选用不同的复合材料，目前最普通采用的是 GF/UP、GF/VE、GF/EP。随着发电机功率的增大，叶片长度不断加长，因此必须使用先进的材料来减轻重量，以达到轻质高强和高刚性。E 玻璃纤维：E 玻纤为目前叶片主流增强材料，与许多树脂、成型工艺匹配性较佳，目前开发的许多编织形式，如单轴向、双轴向、三轴向、四轴向甚至三维立体结构等，以满足不同的需要，使灵活的结构设计得到更好的体现。但是，E 玻璃纤维的密度比较大，因此，超大型叶片上较难适合。S 玻璃纤
6、维： S 玻璃纤维模量能达到 85.5Gpa，比 E 玻璃纤维高18%，且强度高出 33%，从技术角度而言，人们对于应用高强度高断裂应变的S 玻璃纤维在风力机叶片上比较感兴趣，但价格很高，因此未能成为叶片主导增强材料。一些生产商看到了 S 玻璃纤维在风能市场的潜力，美国 AGY 公司决定加强 S-2 玻纤的生产规划和投资PVC 轻质夹芯和导流技术：PVC 轻质夹芯概念应用于结构，据瑞典 DIAB公司资料报导可用于 60 米长的风机叶片芯件。采用这种芯材及导流技术，可减少 50%的周期时间，降低 30%的劳动力成本。与敞开放型技术相比，夹芯导流技术减少 90%的苯乙烯散发，并使整个叶片达到轻质高
7、强。DIAB 公司在中国昆山厂推出的 PVC 轮廓板根据产品 “量体裁衣”直接用到了叶片制作上，省时省料，降低成本。CNWPEM.COM碳纤维或碳/玻 Hybrid 纤维（3D 织物）：叶片长度的不断增加使得轻质、高强的碳纤维在风力发电上应用不断扩大，大丝束碳纤维价格的下降成为风力机的首选结构材料，同样是 34 米长的叶片，采用 GF/UP 质量为 5800 公斤，采用 GF/EP 质量为 5200 公斤，采用 CF/EP 质量为 3800 公斤。因此，叶片材料开发的趋势是采用 CF/EP，但同时也面临价格的压力。国外正在从原材料、工艺技术、质量控制等各方面深入研究降低成本。可回收利用的热塑性叶片的开发：Gaoth Tec Teo 与三菱重工以及Cyclics 公司签署了一份合作协议，共同为全球大规模风场开发热塑性复合材料风机叶片，制作了全球首个 12.6 米可循环风力机叶片，此叶片退役后，平均每套风力机可回收 19 吨叶片塑料材料，此在风电工业上堪称史无前列。虽然热塑性树脂较热固性树脂轻，它易于发生蠕变，且用胶粘剂胶接热塑性树脂基复合材料壳体较困难，因此，不适用于大型风力机叶片的开发。
